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1、2011年山东省高中新课程远程培训化学视频课程电子文本实验化学模块教学研讨设计思路：针对实验化学模块开设率较低的情况，首先分析实验化学模块独特的定位与教学内容分析，在此基础上探讨实验化学模块开设的思路和方式。进而结合案例探讨实验化学模块的教学策略和注意事项。主持人：魏锐 北京师范大学化学教育研究所场内嘉宾：刘克文 北京师范大学化学教育研究所 副教授罗滨 北京海淀教师进修学校全芙君 北京师范大学第二附属中学温利权 北京二中核心问题1：实验化学模块的教学定位和教学内容是怎样的？ 主持人：各位老师大家好，欢迎收看新课程远程研修，今天进入实验化学模块教学研讨。我们新课程当中，把实验化学作为一个模块单独
2、开设，我们在以往教学强调实验的重要性，新课程把它作为一个模块开设，有哪些考虑呢？这个模块的功能定位，以及在教学中我们应该怎么处理呢？请各位嘉宾谈谈你们的想法好吗？全芙君：结合教学实际，实验化学的教学定位应该有三个维度，首先让喜欢化学的学生有机会与化学亲密接触。第二为学生提供更多的动手机会，通过实践的经历，开拓了学生的视野。能够拓展知识的深度和广度。提升综合能力。第三个维度，可为学校为国家培养一批对化学研究充满兴趣，具有较强的动手能力，实践能力，综合运用知识技能解决实际问题的科技后备人才。教学以实验化学教材为载体，适当拓展相关内容，教学内容兼顾趣味性和实用性。教学上内容体现核心的化学学科思想和方
3、法是必不可少的。比如物质的分离与提纯，物质定性定量的检测，物质的制备等等，都是实验化学的核心内容。主持人：非常感谢全老师的介绍，温老师，在实施化学实验模块，您有哪些思考和启示呢？温利权：刚全老师说她兼顾实验的趣味性和实用性。我们学校是从选修课角度开设的，跟全老师这块不是特别一样，我们这以兴趣为主，同时支持课堂教学。我们主要选择两方面的实验内容，一方面是学生感兴趣的实验，比如课本里的第一个实验，蓝瓶子实验，还比如直指课堂的一些实验内容，认识盐的水解，或纯碱的制备。教学的定位，我们主要是两方面，一个是兴趣，一个是支持主要的课堂教学。我们是这几个方面的设想，第一更深刻认识，化学是一门实验的科学。通过
4、这门课认识实验的意义，实验是我们判定的最主要的手段，海带中提取碘的实验，海带中都有碘元素，但操作起来是相当复杂的，碘含量非常少，让同学体会理论和实践的区别。再比如食盐中碘酸钾含量的测定，我们设计实验让同学先测定食盐中碘酸钾，我们炒菜过后，加了醋或加了其他调料，那这些碘酸钾含量就没有了。根据测定，我们对炒菜时碘含量的损失，有直观的感受。第二是体会试验中的基本操作，学生比较缺少实践的机会，比如我们会考的内容，食盐水的配置。学生做实验前很紧张，因为同学在家里，碗都不去刷，实验化学给大家提供了动手实践的机会。第三实验是探究能力的提升，比如把锌及其化合物的实验安排在铝及其化合物的性质之后，学生在探究时，
5、也深刻重新认识了铝及其化合物的性质，有一个巩固提升的作用。最后我觉得实验化学最重要的是提升量的概念。学生经过学习都知道食醋中含醋酸，对于量的多少，一点概念都没有，你如果问他食醋里的成分是什么，他们跟你说大部分是醋酸，实际上咱们知道醋酸的含量是非常少的。通过各种滴定返滴定实验，让学生对量的概念有具体的认识。从整体看，选修课的开设，它整体的定位是服务于必修，同时就是提升能力，培养学生科学素养的过程。主持人：谢谢两位老师，结合自己亲身体会，给我们做了介绍。罗老师，您不仅自己亲自教授实验化学，而且主持几所学校开设实验化学课程，所以您的体会一定很深刻吧，给我们做一些分析好吗？罗滨：非常同意全老师和温老师
6、两位老师的看法，我最深刻的感受是实验化学这个模块，兼顾知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观，三个目标的达成，是比较周到的，为学生认识事物及其变化规律提供了大量的实验事实。在知识与技能层面，实验化学模块帮助学生理解基本的化学概念和原理。认识化学现象的本质，理解化学变化的基本规律，来形成化学科学的基本观念。第二获得有关化学实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完成一些化学实验。提高学生动手能力，更通过实验活动和实验方法提高学生化学技能和化学实验素养的基础上，学会运用观察、实验等多种手段获取信息，提升观察现象、发现问题、分析问题和解决问题的能力和方法。在过程与方法上，通过课题实验
7、让学生体验学习运用化学实验手段进行实验探究活动，帮助学生发现学习、生活、生产中有意义的化学问题，设计、评价解决化学问题的实验方案，收集、处理有关实验数据，对实验现象进行分析、归纳，通过推理、判断，对问题作出合理的解释，或者初步揭示化学变化的规律，提高学生的探究意识和探究能力。学习过程进行计划、反思、评价和调控。在情感态度与价值观层面，发展学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐，热爱化学实验和化学科学的积极情感。养成务实求真、认真严谨、勇于创新、积极实践的科学态度，崇尚科学，反对迷信。主持人：刘老师，您能从科学素养发展角度，再给我们讲讲独立开设
8、化学模块有什么意义吗？刘克文：大家都关注到，我们新课程六个选修模块，三个比较新。关于实验在化学教学中的地位，大家都知道，一直都在讲，化学是以实验为基础的科学。但在实际教学中，由于种种因素的影响，实际落实时有一些偏差。这次课程改革，我们设置这个模块，现在的标准跟过去标准有很大的不同，不再分学生实验教师实验，不仅是协助理论的建立，其实它是教学媒体，像我们教材一样，是知识产生的源泉。所以我们其他模块也应该重视实验，此外还要单独拿出来，对学生进行基本的化学实验训练，进行一些探究活动，让学生体验化学研究的过程和方法。从这个角度讲，普遍都要重视化学实验，可以看出我们新课程对实验的重视程度。我们的教学观念要
9、随之改变，因为科学实验在科学发展中的地位和作用。大家知道通过实验建立了近现代科学体系。古希腊，想象感觉当作事实。其实想象感觉是不真实的，比如天文学上一次重大的革命，从地心说到日心说，感觉的话地球是中心，实验结果却是地球在围着太阳转。另外伽利略做的自由落体实验，感觉重的物体比轻的物体落得快，经过推理发现，产生了矛盾，怎么解决这个矛盾，通过实验判定是否正确。一切科学都以实验为基础，第一理论必须通过实验证实，第二现象必须依据理论解释。科学实验是科学知识产生的源泉，引起对实验的关注。实验是学生体验科学方法的手段。实验是学生产生探究欲望的手段。实验是培养学生实验技能的必要手段。如果没有良好的实验技能，我
10、们可能就发现不了那些实验现象。比如拉瓦锡的定量实验，破解了燃素说，建立了氧化说。实验中的技能和技巧可以使我们更好的进行实验探究。目前情况看，普遍认为我们的理科生比美国的理科生，我们动手操作和设计实验的能力是有缺陷的。新仪器的发明，好多都是国外做出来的。培养创新精神和实践能力的必要手段。培养学生创新精神和实践能力，是教育改革纲要中提出的两大重要目标，怎么去实现，在化学课程中，可以很好的落实。理论怎么走向实践，指导实践，需要经过实验的论证。通过实验认识事物规律及其定量关系。通过实验做出的数据拟合，才能搞出这么精确的比例关系，或数学公式。核心问题2：如何开设实验化学模块？有哪些思路和方式？实验化学模
11、块教学中遇到了哪些问题？如何解决的？主持人：谢谢刘老师强调了实验的重要性，新课程把实验化学作为单独的模块开设，可见多么凸显实验的意义。高中化学新课程非常大的特色是多样性，模块的设置是多样性的，模块开设方式是多样性的，教学方式也是多样性的，学习方式等等都是多样性。模块开设方式问题，可以呈现多样化，在场嘉宾可以介绍你们的亲身经历或你们看到的好的开设思路，跟我们老师一起分享。罗滨：各位老师请看大屏幕。下面我就介绍一下我在人大附中工作时，我们实验模块规划与实施的情况。北京市是2007年9月进入高中新课程，我们事先学习了课标，学习了新教材，对化学必修和选修模块有一个大体的理解。07年3月开始思考这个问题
12、。在七月八月对已被人大附中录取的学生做了一个调研，了解学生的需求和学校是否具备条件开设课程，这样来确认开课的必要性和可行性。调研时间在2007年8月，对象是高一新生，一共有680名学生，我们预测会有学生选择，但是不会太多。因为按照以往学生喜欢做化学实验，但高中高考压力比较大，挑战性过强，会吓退一波学生。第二实验是选修，一般在必修后学习，现在刚高一。但实际情况是，专门安排了一个时段，三十多个模块，各个学科都有，选择实验化学的有355人、占学生总人数的52.2% ，其中第一志愿124人，占18.2%。这个数据让人既兴奋又有压力。兴奋的是这么多同学愿意学习实验化学，压力在于刚上高一，能不能学好，我们
13、的实验室条件能不能满足这么多同学都来学习实验化学。我们首先对教师的情况作了分析，我们老师的工作量很满，同时没有人经历过实验化学的教学。所以开是要开，学生需求我们要满足。怎么开是我们要做的。对教学内容，我们也进行了分析。如果高一开，是能满足更多学生的需要，但对初中刚毕业的学生，他怎么来学？这么多内容，我们如何调整和整合，同时研究了实验室条件。实验化学模块在化学实验方法的应用领域构建了 “物质的分离”、“物质的制备”、“物质的检测”、“物质性质及反应规律的研究”四个主题的实验，学生可以完成15到20个实验。一个学期16周，除了测试，可以完成15个实验。具体开设时，学生是初三毕业的水平，我们需要搭建
14、支架，帮助他们学习。最后实施的情况是同时开设2个班级，每个班26人。教师是四位老师同时开设，每两个老师负责一个班，安排主讲和助教老师。课时是每周2节是那种连堂大课。组织形式有特殊要求，是小班教学。我们有心理准备高一开始，重复开设，让学生在不同时段都可以选，让更多的喜爱化学实验的学生能有更多的机会来选修实验化学。这时老师需要做大量准备，可以看到屏幕上我们的老师在做物质的分离，层析实验，我们买来柿子椒，胡萝卜，菠菜等等。这几张照片是上课的情景，无数张这样的照片，我们很感动，孩子们投入的积极的状态。学生一进入实验室，穿上白大褂，带上护目镜，一个做研究的氛围就形成了。为了对学生平时的学习情况都有所记录
15、，实验报告册人手一本，实验报告册有每一次课的内容和安排，以及考试评价，学生需要达到什么要求，一开始就是明确的。下面是每一次课的课堂记录，包括做的情况，观察到的现象，需要进行思考和讨论的记录等等。老师人手一册教师手册，教师手册包含整个学期的教学计划，同时也有标准，下面每节课都有详细的记录，最左边是每个学生的情况，有他的序号，班级号，课上表现特别优秀的，或者有特别问题需要记录的，老师可以在这记录。后面一页可以记录讨论问题，教学反思。一个学期下来，就是这厚厚的一本。学习效果怎么样，可以看看两个月之后他是什么样的表现，直观的感受，面对这门挑战性极强的课程，同学们知难而进，充满了好奇和欣喜，老师是严格要
16、求，学生们依然喜欢，细致、专注地完成各项内容，对数据进行分析，对数据进行深度探究，不放过任何异常。实验化学满足了学生个性发展的需要。主持人：追问您一个问题，老师开设课程时，主要遇到哪些困难，怎么解决？罗滨：老师遇到的困难比学生更大。第一个问题，我们虽然有所准备，但实验教学过程中，还是明显感觉到高一的学生知识和技能储备不够。 需要我们搭好知识和技能的台阶。选的学生很多，我们根据程度不同，分为两个班。第二实验内容多、目标多元、时间紧。几乎在每个阶段都有新的技能要学习。比如醋酸总酸量测定，对滴定管，就需要现学现用。在目视比色法补贴口服液铁含量测定时，目视比色法到底是什么，要学习，比色管怎么用，要学习
17、。所以每个实验都有新的技能，而且学了就要用。第三过程性评价与终结性评价的关系。过程中记录了很多，最后给学生的评价都占什么比例。通过讨论，还有很多大学教授支持我们，我们给每个学生的报告书，都有一段话三百字左右，对他一个学期学习状态的描述。在准备时部分仪器和药品需要重新购置。平时药品都是纯物质，在实验化学中，如口服液，醋酸，除了主要物质，还有其他物质，需要反复做实验，有时着急了，关掉手机，一天都扎在实验室。最后是实验室使用与常规教学时间冲突。主持人：在解决问题时，老师付出了很多辛苦和努力。全老师，您给我们谈谈北师大二附中在实验化学中采取了哪些做法吗？全芙君：不光以这一门课开设，有好几种形式。一是综
18、合实践校本课程，六十分钟，放在下午第七节，范围是对化学感兴趣的理科学生。已经开设了的有实验化学，食品中的化学，化学实验与思维，电影中的化学，还有竞赛实验。其中很多课程我们编写了自己的校本课程。另外就是学科拓展校本课程，以必修必选的课程为基础，新课程实施以来，做的实验主要有从草木灰中提取碳酸钾晶体，粗盐精制，物质氧化性还原性的探究， 氢氧化亚铁的制备，浓硫酸和硝酸的性质，喷泉实验，电池探秘，阿司匹林有效成分分子结构的检测等。第三种形式是研究性学习，已经成为必修课程，以实验为基础，解决生活中的化学问题，比如新旧融雪剂的对比，补铁剂含量的测定与比较， 空气中SO2含量的测定，不同洗衣粉的性能比较，不
19、同饮料中维生素C含量的测定，食用油中过氧化值的测定。这些都需要大量的实验基础。另外还有微型实验的实践与研究，食品防腐剂的研究，可乐成分的比较和研究，剩菜中亚硝酸盐的测定，皮蛋铅含量的测定，混合豆浆作代乳品可行性初探，反滴定碘量改进法应用的进一步探索等。这些涉及到很多实验，有的用到传感器或要求更高的仪器，我们需要跟大专院校联系。第四个是马上要实施的，项目研究课程实验班，整合前面三门课程，将整块的时间用于项目研究，考虑学生接受问题，由易到难，由培训、体验到自主设计，由限定课题到自选课题，循序渐进开展。极大解决了前三种开设中可能出现的困难。第五种形式是利用假期，给学生布置家庭实验，或化学日，科技节等
20、活动。比如学生在假期完成的，乙烯对不同种类水果催熟作用的探究。此外还有电池制作，食盐中碘元素的检验，实验大比拼，阿伏伽德罗常数与美，这幅图片就是化学老师与美术老师，学生通过碳棒描绘图画，通过质量的减少计算出他用掉的碳原子的个数。主持人：这么多的研究，老师们要做很多研究，您给我们介绍一下在开展实验化学过程中都遇到哪些问题，以及是怎么解决的。全芙君：遇到的问题，刚罗老师基本都提到了。一个是时间少。二是知识内容的衔接。学生已有的知识有限。三是实验硬件条件，刚提到我们实验室完成不了的内容，需要联系。在沟通上需要花费时间。四是教师的科研水平有限。不过新课程实施以来，每一位亲身体验的老师都在不断成长。尤其
21、是跟大学老师作交流时，成长特别快。主持人：温老师，您可以给我们介绍二中在实验实施时是怎么做的，主要做法是什么？温利权：听了罗老师和全老师的内容，收获很大，对我以后开设这个课，很有帮助。我们开设选修课程，在高一出现，还是选修课程，学生基础知识储备少，我们开设目的是，让学生体会科学探究的过程，以体会为主。如蓝瓶子实验淡化氧化还原原理，重点在影响条件，如温度浓度等。再比如阿司匹林结构测定实验重点放在反滴定部分。在此基础上，开创其他实验，如食醋中醋酸的含量，牛奶中的钙含量，拓展到络合滴定，以及关于草酸，拓展到氧化还原滴定。有很多共性，重金属含量的测定，水质的测定，有机涂料中VOC含量的测定，我们没有具
22、体看实施效果，学生的研究在创新大赛，有的得到专家肯定，拿到一定奖项。主要困惑有具体实验之间的内在关系。与其它模块之间的关系。关于评价问题。关于学生的知识储备问题。核心问题3：具体实验之间的内在关系是怎样的？如何处理与其它模块之间的关系？主持人：非常感谢温老师分享了您的经验，也提出了您的困惑。温老师的问题集中在三个方面。第一实验内在之间的联系性，第二实验与其他模块的关系，第三是评价的问题。刘克文：这里有一种理念，先懂原理后再进行实验。新课程设计实验化学模块，应该打破常规，不用懂了原理再进行实验。实验化学做为先，做中学，做实验时，需要哪些知识，通过查资料进行学习，这也是自主学习的一种方式。和其他模
23、块之间的关系，我倾向于在实验化学模块需要改变的是教育教学方式。其他化学模块，该是老师实验就是老师实验，该是学生实验就是学生实验，不排斥老师的演示实验，一切根据老师教学的需要。实验化学这块需要充分放手给学生。给老师和学生更大的自由权，甚至突破教材，教科书只是范例，大家可以选自己认为合适的实验。如果知识储备不够的话，可以一开始做基础实验，其实在初中化学基础上的实验也有好多，需要老师精心设计，比如吸入和呼出的气体有何不同。在理解的基础上设计实验。随着年纪升高，通过实验学化学，随学随做，随做随学。长期坚持下去，学生会通过实验建构学习化学的新模式。罗滨：说说我个人看法，实验化学虽然是选修，但我们要当做正
24、课来学，它是一门课程，也有严格的要求，有模块的教学目标，做好规划，比如三十六个学时。然后教学实施也有策略，还有评价，确实是非常系统的课程。比如在人大附中，连堂课每周都上，一个学期下来，保证了系统性。试验的学习跟必修有差异，是为解决问题而学，不要求是系统结构化。第三，从内容上一会儿有机，一会儿无机，结构化不强，但模块有它自己的特色。通过不同主题的学习获得思路方法及主要操作技能。刘克文：性质实验有一套规范，制备实验有一套规范，从我的观点看，我不同意这种规范，这些过程不是给学生，而是他在做的过程中慢慢去体会。这个规范是开放性的，你去做实验，想出什么办法，就去做。这样思维打开，将来的创新就有了。如果事
25、先就给他规定，就有这种方法了，陷入原来知识学习的圈子，类似知识教给你了，记住这些，考试我要考。主持人：关于这点，我谈谈个人的看法。在教学过程中，通常都想注意系统性，其中有个核心思想和方法。对实验化学，我们可以思考它的系统是什么，它的系统不是有机无机的系统，不是元素周期律的系统。那它的系统是什么呢？这正是实验化学的特色和定位。科学家面对实验要解决四大类问题，分离提纯，研究物质性质，物质检验，制备。这又是另外一套思路。在分离时，是不是有一般思路和一般方法，在研究物质性质时是不是也有一般思路和一般方法，在检验和制备时也都有相应的思路和方法。我们可以从这些方面提取通用的东西，建构系统。我们期望给学生建
26、立一个系统的话，可以从这个角度去挖掘。在实验实施时，让学生自己去体验，从中发现建构自己的系统，可能是更加重要的。实验化学既是独立存在，又不是独立存在。为什么说它不是独立存在，因为它用到的东西都跟其他模块方方面面有关系。与此相反，它也是独立存在，它的提纯分离，性质实验制备与检测等都有相应的方法，这在其他模块是没有显著体现的。所以实验化学开设是多样化地。比如可以拆开专题，跟其他模块合并开设。第二种与研究型学习整合。内容更灵活，时间更自由。第三跟高考整合，在高考中实验占有很大比例，实验化学研究的几个方面作为高考复习的思路。这是新课程带来的契机和学校发展的空间。总结三个学校开设实验化学的情况，对于人大
27、附中，在高一初开实验化学，循环开设，分班分层次教学，给学生更多的选择机会。北师大二附中，与综合实践活动相结合，打破课本体系，开发多样性实验项目，极大促进教师和学生进行实验研究。北京二中，高一选修开始，突出趣味性，简化原理，加强不同实验方法之间的联系性与迁移性，促进学生体验科学过程。核心问题4：案例分析，深入探讨实验化学模块教学实施问题 主持人：三位嘉宾介绍了三个学校实施实验化学的情况，给我们老师提供了很大范例，接下来进入细致微观的案例分析，请大家先看一个教学片断。案例：老师：铁是我们必需的微量元素之一，如果缺铁会导致什么呢？贫血及一系列健康问题。含铁食物有哪些？枣，猪肝，木耳。今天对枣，猪肝，
28、木耳，芹菜中的含量进行测定，比比看哪种食物含铁量高。如何把食物中的铁提取出来呢？食物经过灼烧和浸取，可以得到含有铁元素的溶液，如何证明溶液中一定含有铁元素？同学们动手做实验，按要求操作。同学1：滴加6滴硫氰化钾溶液，无色溶液变为血红色。证明含有三价铁离子。同学2：滴加6滴氢氧化钠溶液，没有明显现象。老师：同学们想到了氧化，为什么要氧化呢？同学3：硫氰化钾只能检测三价铁。老师：那么，怎么选用氧化剂？这么多，到底哪种比较好？有个信息材料，你根据这个信息材料选择，到底选哪种氧化剂。选稀硝酸做浸取剂，氧化剂，得到三价铁溶液，我们怎么测三价铁离子含量呢，请小组讨论。举起三价铁和硫氰化钾反应的试管，你们的
29、颜色一样吗？为什么不一样呢？说明铁离子浓度不同。看来颜色和溶液浓度之间有一定关系。我们用已知浓度的做相同的实验，也滴加6滴硫氰化钾，谁的颜色和老师的一样。你觉得你铁离子浓度多少？同学4：应该差不多一样。老师：通过比较颜色，知道待测溶液铁离子浓度。我们把这种方法称作比色法。如果用目视比色法，你觉得应该怎么进行实验？同学5：应该有个标准。现配一系列已知的，通过比较颜色，就可知道待测溶液的浓度。老师：我们配置一系列浓度的标准溶液，当浓度依次减少时，颜色依次变浅。这种方法用起来简单，有什么不足。用肉眼观察，不精确。还怎么改进？学生：照成照片，放在电脑里。看跟哪个更像。老师：我手上的是色度计传感器，它有
30、两部分，一部分是采集器，一部分是色度计。它的原理与比色法基本一样，只是最后定浓度时不是靠肉眼观察，而是靠数据的定量测定。色度计测量不同颜色透光率。溶液的颜色和透光率有什么关系。颜色比较深的溶液的透光率，多少，换个比较浅的溶液，透光率比刚大。经过科学家反复试验，发现了透光率与浓度的关系式。现在想想，怎么测含铁量。常数不知道。测得数据越多，结果越准确。测了五种溶液透光率，作图描点，得出标准方程，测出透光率，带入方程，就可以计算了。想想整个试验应该注意哪些环节，减少误差。学生：取样，计算。灼烧完全，考虑浸取液。老师：同学们还可以下课之后，继续反思。主持人：全老师您在进行教学设计时，有哪些思考，设计意
31、图。全芙君：刚才视频，是我们学校老师集体备课。食物中铁元素含量的测定，试验分三个环节，老师们看到的视频是第一个和第二个环节，第一个环节主要讨论如何从食物中获取铁。通过学生活动，我们看到，学生用以前的知识基础，已经能正确选择提取方法。接下来就是如何检验食物中的铁，学生能想到两种方法，硫氰化钾和氢氧化钠的方法，通过实验，证明含量很低时，氢氧化钠的方法不管用，硫氰化钾的方法很灵敏。下一阶段，如何把铁全部转化为三价铁，学生发挥氧化还原的特长，进行氧化剂讨论和选择的问题。最后进入如何测定三价铁离子的含量。学生自己想到的方法也很多，比如氧化还原滴定法，或质量差的方法，通过讨论，学生也会发现，可能实现不了。
32、给学生配制的三价铁离子溶液浓度不同，所以每组学生所得血红色溶液的颜色深浅是不同的。他自己发现了这是一种检验物质浓度的比较粗略的方法，也就是我们要提出的目视比色法。在后面，又介绍了用仪器检测浓度的比色法的介绍，在这就不重点介绍了。主持人：谢谢全老师的介绍，罗滨老师也有一个铁含量测定的教学案例。我们一起来分享。罗滨：这个案例其实是教材中的一个主题，补铁口服液中铁含量的测定，属于物质含量的检测，是定量，用的方法是目视比色法，又不够精确。首先做了情景创设，由于上课时间是2008年3月22日，所以问题情境是市场上各种口服补铁剂有近百种，在刚刚过去的315中，投诉不少，某市质监局决定抽查各种品牌补铁剂，主
33、要检测项目是“保健品补铁剂中铁的含量是否与说明中基本一致”。 创设情境的思路的前提是有关缺铁性贫血以及怎样科学补铁？食补、药补还是保健品补铁？由投诉引发需求，引发之后，在我们的实验室进行检测。这时学生身份变成“检测员”要完成实验报告，并提交检测报告。这项任务与学生的实际生活联系密切，需要用新的方法进行定量实验测定，对学生是挑战，同时身份的改变，也极大地激发学生热情，投入地进行实验。学生在探究活动中首先思考的一个问题是我通过什么原理来检测呢？仪器是一种方法，化学实验也是一种方法。还有什么方法，在这学习了目视比色法。既然原理清楚，方法明确了，那检测方案是什么。口服液什么浓度合适，需不需要稀释？流程
34、是什么？这个过程是小组讨论与合作的过程，之后再来实施实验。在实验时他已经有预期了，实验时观察、记录同时进行数据的整理。最后有结果呈现，是多组同学上报数据，完成检测报告，跟所有老师同学汇报他们组的情况。通过这四个阶段，他学到知识目视比色法，实验方案的设计能力，控制实验条件的能力，动手实验的能力得以发展。同时在试验方法上，定量测定的方法和数据处理的方法跟他以往的实验是不同的。同时也有四个细节需要注意。一个是配制标准比色液，什么样的浓度能体现色阶，我们知道三价铁与硫氰根的反应很灵敏，浓度稍微一大，就没有色阶的概念了。第二是如何配制样品溶液。确保样品没有损失，确保样品中铁离子浓度在我们配制的色阶范围之
35、内。第三是配制待测比色液，最后如何得出结论。配制色阶时，由老师配？还是提前几个同学跟老师一起配好？还是课上由同学做？我们是由三位同学事先和老师一起完成了标准比色液的配制，因为课上时间有限。基于以上证据，学生要得出结论。最后上交的是检测报告，检测报告中有产品的名称，商标，型号，取样量，日期，拿来时外观是否完好，委托单位，检测项目等等非常精细。同学们要看完填完，最后把他检测的结论填在检测报告上，并且签字。主持人：谢谢罗老师的介绍，我们看到同样主题的案例，两位老师给出不同的处理，都非常有特色。这两个案例对整个化学实验模块的教学有哪些启示呢？刘克文：我觉得这两个设计都非常好，非常完备。尤其是大家都提到
36、的情景的创设。实验化学有现代化实验仪器的要求，不是要求大家买实验仪器真的去测，而是要知道还有更为先进的方法。关于测某种物质的含量，大家习惯用传统的实验方法。在这基础上，我们要想测铁元素，让学生说说都有哪些方法。可能学生说加氢氧化钠，这种方法尽管不实用，但毕竟是学生想出来的，除此之外，还有原子吸收和分光光度法，先让学生想，再从中提取出比色法。那比色法的特点是什么。在此基础上，还有更为先进的，测其他复杂物质时，如红外，核磁共振，学生做每一个实验，不仅仅局限在某一种方法，可以用多种方法，证实这种物质的存在。我们实际的科学研究也是这么做的。同时实验化学实施，要有证据意识。做的实验就是在提供证据。证据不
37、是由一个实验得出的，这是需要在实验时渗透的更为深刻的思想。用多种方法证明这个事情就是这样，这样我们的教学更完备，学生受益也更多。他以后在面对问题时，就会考虑多种方法，一种不行换另一种。这样就开拓了他的思维。这些教学设计都很好，但我们还可以打开我们的思维，从方法上，比如为什么用比色法，它的特点是什么，就是简洁快速，虽然有些方法很严密但比较复杂。主持人：刘老师的点评提到了学生在面对真实任务时，学生有各种方法去选择，全老师，您的案例里给学生机会自己去评估，自己选择。您再细致讲讲在多种方法中，您是怎么指导学生聚焦到目视比色法。全芙君：学生做完实验，让他比较得到的血红色溶液的深浅，大家发现颜色是不一样的
38、，但我们是严格控制变量的实验，这样他马上就想到了每个同学=拿到的试剂中浓度不一样。这时老师给出一个已知浓度三价铁离子溶液，而且按照同时实验时的量去滴加硫氰化钾，这时学生看老师溶液的颜色与哪组比较像？由此我们引出了目视比色法。主持人：您的过程是先定性的现象，说明硫氰根可以检测三价铁离子，后来大家发现颜色有差别，于是从定性过渡到定量。这个给我们教学很大的启示。定量的实验从哪来？其实都是从这些定性实验来，我们如果抓住性质和量之间的关系，就实现了测量。我们的滴定分析，重量分析等定量分析的方法，其实不是和定性截然区别，它们之间存在联系。从定性实验可以过渡迁移到量的意识。我们的科学家在探索时也经历了这样的
39、过程。罗滨：这种迁移特别重要，这也是学者在研究中发现学生若干年之后，当他把一些知识都忘记之后，他留下的是什么？国外学者把它叫big idea，具体到实验化学的从定性到定量的迁移（transfer），这是我们在教学中药非常关注的一点。主持人：一个很小的细节，就可以衍生出对学生终身发展受用的思想方法。刚才我们分享了两个案例，都跟目视比色法有关系，为什么我们选择这个专题呢？是因为这是课程改革之后引入中学化学的新的实验方法，检测手段。这样一个新方法，为什么要引入中学教学当中，对学生的认识发展以及以后的发展，又有什么价值呢？在这跟老师一起分享我的体会。刚才老师介绍到目视比色法和分光光度法在原理上有很大相
40、似之处。我们看这是分光光度计，这是一种定量测定的方法。在中学阶段，很多学校没有钱去购买这种大型仪器设备，我们没有这种经济基础，是否也能让学生体会分光光度的思想方法呢？其实是可以的，分光光度法的其中一种简化，就是目视比色法，另一种简化是光电比色法。刚才的案例既使用了目视比色法，又使用了光电比色法，绘制标准曲线就是分光光度法的简化，分光光度法是用各种不同波长频率去选择吸收进行定量实验，用色度计进行光电比色法，有几种颜色可以选择。思想方法跟分光光度法一脉相承。比色法引入中学教学是否有意义？从四个方面进行思考。一是这种方法重要不重要？二是这种方法是否简便易行？第三它承载哪些教育功能？四它是否具有可迁移
41、性？这个是国家标准，如果把这些方法进行梳理，比色法和分光光度法在其中占有大量比重。所以我们说它很重要，在分析方法中，它是应用非常普遍的方法。我们再来思考第二个问题，它是否简便易行，经过老师的教学案例，我们发现，学生完全可以动手配制标准色阶，然后拿待测样和标准样进行比较，实验过程确实是简便易行。第三个方面，这样的方法可以承载哪些教育功能，他不单单是技能上的训练。其中一个就是，刚我们也提到，把性质和量建立联系。这个实验，性质是铁跟硫氰根反应有个颜色，量呢就是铁离子的浓度。浓度相当于自变量，由于浓度的影响，产生颜色的变化。对于未知样品，我们怎么处理呢？对未知样品，浓度是未知量，我们可以用颜色进行表征
42、，所以颜色就是表征量。拿颜色跟标准色阶进行比较，这就把未知的内在信息转化为外在的已知信息。在目视比色法，更重要让学生体会转化的思想。通过数据画标准曲线，这也是一种思想方法，这是建立数学模型的思想方法。我们通常让学生绘制四五个点后绘制标准曲线，但从数学上，两个点可以描绘一条曲线，为什么不让学生测两点就绘制一条曲线呢？从原理上讲也是行得通的。用多个点绘制标准曲线是减小实验误差的重要途径。建立数学模型，削弱实验误差也是其中重要的思想。我们再来看这种方法是否具有可迁移性。大学时通常会做一个实验，亚铁与邻二氮菲显色，用分光光度法，这个实验跟咱们做的实验的原理是相似的。我们要考虑的问题有两个层次，第一要有
43、眼色的变化，第二随着浓度的变化，颜色的变化应当明显，形成色阶。这样一个实验就可以迁移到其他问题的探讨。我们给学生做实验并不要求结果的完全准确性，但我们希望能体现思想性，怎么办呢？老师们就可以把国家标准中的内容进行简化。这样一个实验就可以迁移到研究性学习或实践活动当中，进行各种样品的检查，所以它具有可迁移性。这是可以在市场上购买到的产品，把配制好的试剂装在这个塑料小包装里，然后挤出里边的空气，吸取水样，跟比色卡比较，就可以判断它的浓度或浓度的范围。也可以把样品滴加到比色皿当中，用色度计进行检验。其实这种方法跟pH试纸非常类似，pH试纸就是用色阶的方法说明溶液中氢离子的浓度，跟比色法测定铁离子浓度
44、有很强的联系性。沿着这个思路，学生就可以自己开发做产品了。我们反思中学阶段的定量实验，每一种定量实验都有认识发展的潜在价值，比如中学核心的三种定量实验，酸碱中和滴定，结晶水含量的测定和目视比色法。这三种方法以后会发展成什么呢？酸碱中和滴定可以发展成各种各样的滴定分析。结晶水含量测定发展成重量分析。目视比色法可以发展为光电比色法，发展为分光光度法。由此我们反思我们中学阶段教给学生的不只是一个实验技能，实验方法，其实是为他以后的工作和生活提供发展空间和平台。我们没有条件购置大型仪器，另一方面，我们中学化学课程，希望老师给同学展示现代化学发展过程中，它所用到的先进的手段。如何解决这两者之间的矛盾，我
45、想一个思路就是用现在的经典的教学内容发掘它潜在的教育价值。跟各位老师分享。核心问题5：实验化学教学向哪些方向发展？ 主持人：我们实验改革和创新发展了这么多年，对实验化学教学发展有哪些方向，有哪些趋势呢？各位嘉宾跟我们分享一下您的观点。刘老师：我觉得今后实验化学发展的方向，第一个是寻找物理量与物理量之间的函数关系及其表征。目前，这种意识，在我们的教学中不是很强。关于比色卡，我们通常认为它是分裂的比色卡，其实它也是连续的曲线。第二寻找证据。在做的实验在为某种实验事实提供证据。在研究物质性质时，应该通过不同的方法寻找不同的证据，把实验当做寻找证据的途径。第三点是仪器和方法的创新。我们在实验时只是用现
46、有的仪器，而没有对仪器本身进行改进，没有思考有没有新的方法。比如前段时间发生的牛奶中三聚氰胺的事件，关于这个的研究，科技部和监督局都招标快速检测三聚氰胺的方法。我们能不能引导同学在这三个方面得到发展。另外还有一个目前大家比较热衷的模拟实验室和数字实验室，这也是一个发展方向，但它也有它的局限性，因为模拟实验和数字实验不一定能代表我们真实的过程，实验过程的数字化是更精确，但是在电脑中的模拟还不能代表真实的实验过程，它可以作为一种预测方法。我说这四点。主持人：非常感谢刘老师对实验化学系统性的思考，全老师，您可以介绍一下您的做法吗？全芙君：我觉得趣味化是其中一个方向，比如我们学校开设的电影中的化学，这
47、门课程就非常有意思。其中有揭秘电影中烟火的奥秘，揭示电影中“生活气氛装”的奥秘，如流汗装、流泪装、流血装等等，还有石膏在电影塑型化妆中应用，电影化妆造型中血浆的制作，揭示电影中冰和雪的奥秘，泡沫塑料在电影布景中的作用等。老师看到的是学生的作品和学生制作的场景，还是很逼真的。还有自己做的石膏像和“伤口”。这是老师自己做的电热切割器，用来切割泡沫。另外一个就是现代化，像我们学校现在在积极配置各种传感器。第三个就是高校合作化，积极跟高校合作。还有就是国际化，跟国际的一些学校合作，北京很多学校都有国际部和很多对外交流的机会。我们的研究性学习已经跟国际上的学生接轨，比如中美学生一起来研究校园中二氧化硫的
48、测定跟校园外二氧化硫测定的对比，以及与校园绿化面积之间的关系。再比如中澳学生之间研究垃圾回收的不同情况，这也是发展的一个方向。刚魏老师提到的对实验的改进，比如说水果电池的实验大家都非常熟悉了。但如果用水果电池把二极管点亮还是非常有难度的，我们就一起讨论影响水果电池供电效应的内部原因有哪些？外部因素有哪些？然后通过实验去探究，怎么得到最优化的组合，来点亮二极管。影响水果电池的内部因素，学生讨论出了五个方面。通过控制变量的方法，还研究出破解的秘密。第二个环节是研究外部因素，外部因素是盐桥和串并联方式的问题。通过学生的探究，他得到了这些最佳组合结果。老师也布置了家庭作业，用家里的废弃物，制作固体电解
49、质电池，并且点亮小灯。这也是发展的趋势，就是改进很成熟的实验。另外就是跟高考复习和应试联系起来，比如这就是个很好的案例。测定纯碱中的碳酸钠的质量分数。学生可以讨论出很多方案不止六七种。其中我们可以挑选出三个具有代表意义的，如果是气体，就是测待测物的质量和体积，由此引出重要的量气装置和气体吸收装置。如果待测物是固体，一般测它的质量。对应的过滤、洗涤、干燥、称量至恒重都要涉及到。对溶液一般测它的浓度，其中滴定法、沉淀法、化气法也都是非常常用的。我们的实验改革并不是要抛弃应试教育，素质教育和应试教育是可以兼顾的。主持人：非常感谢全老师的介绍，温老师，咱们北京二中的特色实验室在北京市都是非常有名的，您给我们介绍一下相关的情况吧。温利权：我们的实验室分为三类，一个是普通实验室，一个是自制餐实验室，体现了学生自主设计，自己感兴趣的课题，跟老师申请和讨论之后，提