基于學科核心素養(yǎng)的主題式化學實驗教學策略

周艷

摘要：基于學科核心素養(yǎng)的主題式實驗教學，是大單元概念統(tǒng)攝下的實驗模塊教學策略，開發(fā)學生基礎實驗潛能體現(xiàn)化學學科思維的教學價值，從而讓學生認識到科學探究精神在化學中的重要地位和作用.

關鍵詞：學科核心素養(yǎng)；主題式大單元教學設計；開發(fā)學生科學思維

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）12-0137-03

主題式單元教學是以本學科知識為基礎，借助真實實驗情境，開展實驗探究活動，并在一定時間內(nèi)解決一系列關聯(lián)問題，由淺入深、由表及里、層層遞進且深入地進行化學實驗內(nèi)容的學習.蘇教版必修一專題二的內(nèi)容“物質(zhì)的分離與提純”是高一年級新生剛接觸高中化學實驗部分的起點，

教師應借助本專題的內(nèi)容，確定教學主題，用大單元學習的思想為指導，精心設計大單元下每一個子教學目標.針對子目標，合理安排實驗內(nèi)容，引導學生在做中學，學中思.每節(jié)課都像科學家那樣去思考問題，這樣才能和當前教育部提出的“立德樹人”的大目標相契合，與江蘇省高考的考核方向相一致［1］.

1 主題式教學內(nèi)容分析

基于化學學科核心素養(yǎng)發(fā)展的課堂教學設計需要樹立“整體觀”，應圍繞化學學科主題來確定其素養(yǎng)發(fā)展的價值，而不是只限于“局部”進行的割裂式斷層的教學主題.筆者基于以上教學思想，確定了“從實驗學化學”這一學習主題，開啟“從實驗學化學”大單元教學，將學生置身于真實的學習情境中，跟隨科學家的腳步，探究實驗化學的樂趣，培養(yǎng)嚴謹、求真和務實的科學探究的態(tài)度.

2 主題教學目標

（1）初步學會物質(zhì)分離、提純等基礎化學實驗原理和基本技能；

（2）通過學習理解依據(jù)物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的差異進行物質(zhì)分離與提純；

（3）熟悉過濾、結(jié)晶、蒸餾、萃取及分液等基本操作及儀器的使用；

（4）初步認識實驗方案設計、條件控制和數(shù)據(jù)處理等方法在科學探究中的應用.

3 主題教學過程

物質(zhì)的分離與提純分離的依據(jù)：利用差異，即各組成成分的物理性質(zhì)或者化學性質(zhì)的差異進行分離.這一基本思想需要學生明白，后續(xù)的分離與提純就是圍繞這一原理進行思考問題的［2］.

任務一思考：如何分離MnO2和KCl的混合物？依據(jù)什么差異？

學生：依據(jù)溶解性差異——采用過濾的方法分離

3.1 常規(guī)過濾

教師：過濾依據(jù)的差異是什么？

學生：顆粒的大小.難溶物顆粒較大無法透過濾紙的孔隙，而溶液中的離子和水分子較小可以透過濾紙.

教師展示過濾儀器的實物

任務二思考：過濾后的MnO2是否純凈？如果不純凈，有什么雜質(zhì)在其表面？

學生：表面沾有KCl雜質(zhì).

教師：用什么洗滌沉淀？怎么洗滌呢？

學生：用蒸餾水洗滌.

教師：如何知道沉淀洗滌干凈了呢？

學生：就是檢驗洗滌濾液中還有沒有Cl-.

教師引導學生思考并給出參考：取最后一次洗滌濾液少許于試管中，滴加檢驗試劑（沉淀劑）——描述現(xiàn)象——得出結(jié)論，告知答題的規(guī)范性.3.2 蒸發(fā)結(jié)晶

任務三思考：過濾后的KCl溶液如何得到KCl晶體？

學生：KCl的溶解度隨溫度變化不大，采用蒸發(fā)結(jié)晶的方法得到.

教師展示蒸發(fā)結(jié)晶的相關儀器實物，并帶著學生一起總結(jié)下蒸發(fā)結(jié)晶操作的注意事項.

任務四思考：NaCl （KNO3）？

學生討論，然后總結(jié)發(fā)言：先將混合物溶于適量蒸餾水，然后蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾，洗滌，干燥.

3.3 趁熱過濾

教師：趁熱過濾的適用場景是什么？

學生：趁熱過濾是為了防止因溫度降低，溶質(zhì)析出導致產(chǎn)率降低或者雜質(zhì)析出導致產(chǎn)品不純.

教師展示趁熱過濾的相關儀器，介紹保溫漏斗，趁熱過濾如何操作，等等.

教師提出問題：（1）如何增大濾紙的過濾面積？

（2）濃硫酸這樣具有腐蝕性的物質(zhì)如何過濾呢？

教師展示相關圖片和內(nèi)容（因為這部分內(nèi)容是學生未知的.

總結(jié)：（1）濾紙折成菊花形；

（2）使用砂芯漏斗過濾具有腐蝕性的物質(zhì).

3.4 滲析

教師：如果把濾紙的孔隙縮小變成半透膜，那么這種分離方法叫什么？

學生：滲析.

教師：讓我們一起小結(jié)下有哪些方法可以加快過濾速率呢？

學生討論：沉淀物顆粒越大，速率越快（可以讓沉淀陳化或者加熱煮沸）

3.5 減壓過濾

給學生呈現(xiàn)減壓過濾的裝置儀器，介紹布氏漏斗，抽濾瓶，真空泵等使用方法.給學生以直觀的感受.

教師：減壓過濾有什么優(yōu)點？

學生： ①加快過濾速度；②可以讓沉淀物更干燥.

然后教師小結(jié)有關過濾的相關內(nèi)容如下：

任務五思考：如何從溶液中獲得晶體？

學生討論后發(fā)言：由不飽和溶液到飽和溶液然后結(jié)晶析出晶體.

教師：如果KNO3（NaCl）如何得到純凈的KNO3晶體？

學生：由于KNO3的溶解度隨溫度變化很大，而雜質(zhì)NaCl的溶解度隨溫度變化不大，所以可以采用降溫結(jié)晶的方法得到.

3.6 降溫結(jié)晶

教師：蒸發(fā)濃縮到什么程度就可以停止加熱了呢？

學生：溶液表面溫度低，水分蒸發(fā)快，已經(jīng)達到飽和狀態(tài)有晶體析出.

教師小結(jié)下蒸發(fā)結(jié)晶和降溫結(jié)晶的區(qū)別：

教師：結(jié)晶的后續(xù)工作是什么？

學生：應該是過濾、洗滌和干燥.

教師：過濾后發(fā)現(xiàn)器壁上有晶體該用什么沖洗呢？

學生：為了洗滌晶體又不影響晶體的純度，用母液清洗.

教師：過濾后的晶體為何要洗滌？用什么洗滌？

學生討論后：為了洗去晶體表面可溶性雜質(zhì).

教師：洗滌晶體時需要注意哪些問題？

學生：需要考慮溫度的問題——盡可能減少洗滌時溶解損失.

教師追問：怎么控溫？

學生：用冷水或冰水洗滌

教師最后強調(diào)：對于帶有結(jié)晶水的物質(zhì)需要低溫干燥.

教師通過PPT展示生活中的淡水簡易制備裝置.

3.7 蒸餾

教師展示蒸餾裝置的實物，并以此請學生指出蒸餾裝置的三個部分分別在哪里.

教師總結(jié)：蒸餾的差異——沸點的差異，分離對象是互溶的液——液混合物

教師：如何利用乙醇溶液制備無水乙醇？

教師分別給出二者的沸點：乙醇-78.5 ℃，水-100 ℃.

二者沸點是有差異的，可是差異大嗎？

學生：好像不大，相差<30 ℃.

教師追問：這樣直接蒸餾效果好嗎？會得到你想要的無水乙醇嗎？

學生：不能，乙醇中一定會混有水蒸氣的.

教師：那怎么辦？加什么合適呢？

學生：生石灰或者NaOH.

教師：說得太好了，通常加入生石灰再進行蒸餾這樣就可以得到品質(zhì)較好的無水乙醇了.

接下來，教師向?qū)W生展示實驗室?guī)追N常見的冷凝管：直型冷凝管、球形冷凝管、蛇形冷凝管.

教師：請問，蒸餾時為什么使用直型冷凝管呢？

經(jīng)學生討論后：感覺其他兩種里面有好多小球球，可能會發(fā)生積液的問題.

教師：想得好，確實是這個問題，同學們想知道另外兩種冷凝管是怎么用的嗎？

球形的和直型的有什么區(qū)別？

學生：內(nèi)部接觸面積更大，停留時間長，冷凝效果更好？

教師：既然它們的冷凝效果更好，缺點卻是容易積液，請大家猜猜該怎么用它們呢？

學生非常好奇，你一言我一語地討論

教師：那就是“豎起來”使用啊.

3.8 分液

教師展示分液漏斗實物，并告知使用方法，如何檢漏等.

3.9 萃取

請大家討論以上幾種物質(zhì)的溶解性.

思考：既然I2易溶于CCl4，微溶于水，若三者在一個體系中，會怎樣呢？

小結(jié)萃取劑的選擇條件：（1）溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度遠大于在原溶劑中的溶解度;（2）萃取劑與原溶劑不互溶;

（3）溶質(zhì)不與萃取劑發(fā)生化學反應.

4 結(jié)束語

在高中化學教學過程中，教師需要多引導，多讓學生表達，鼓勵學生多說多動手，逐步提升化學

語言的精準和規(guī)范性.通過實驗充分落

實新高考的要求，培養(yǎng)學生科學思維.精準規(guī)范的語言表達能力和動手能力是在本節(jié)課中需要達成的教學目標.

參考文獻：

［1］ 廖榮滔.體現(xiàn)“像科學家一樣思考”的項目式教學設計［J］.化學教與學，2023（11）：45.

［2］ 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

［責任編輯：季春陽］