基于旋转实验室的《实验化学》模块教学

基于“旋转实验室”的《实验化学》模块教学

从2006年秋季开始，浙江省参加了新课程改革。采用了苏教版新教材，实施了新课程理念下的模块教学，与其他新课程实验省区不同的是，我省选修ⅠA课程模块开设《实验化学》。《实验化学》模块的教学不等同于旧教材“化学实验”的教学，从已结束的浙江省首轮新高考的实验考题和本市对《实验化学》的教学情况来看，出现了许多“水土不服”，笔者所在学校采用了“旋转实验室”的办法，部分解了燃眉之急。一、《实验化学》的新要求实验是化学的基础，它既是化学问题解决的手段，又是科学探究的重要途径。《实验化学》就是关于化学实验的一门化学课程。《普通高中化学课程标准（实验）》明确指出：通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。为体现“新课标”的取向，新教材出现了以下三个方面的新变化：1.新的编写形式《实验化学》采用了更为有利于探究的编写模式，按课题的方式呈现，每个子课题由“知识预备、方案设计、记录结论、拓展课题”栏目组成。课题的编排注重与必修模块的学习内容相衔接，具有较强的启迪性。2.新的组织形式如果将必修中“活动与探究”看成“随堂实验”“观察与思考”看成“演示实验”“实验手册”看成“学生实验”，那么“实验课题”应理解为“实验基本技能基础上的自主探究”。课题方案的设计注重简捷、安全，具有较强的可操作性。3.新的实验内容教材精心选择了16个实验课题、21个拓展课题，编写成7个专题作为学习的基本内容（详见表1）。课题的选材注重与生产、生活实际密切联系，具有较强的趣味性。表1《实验化学》目录专题课题拓展课题1.海带中碘元素的分离1.茶叶中某些元素的鉴定1.物质的及检验2.菠菜的叶绿体中色素的提分离和提2.用纸层析法分离铁离取和分离纯子和铜离子3.用粉笔进行层析分离3.硝酸钾晶体的制备4.粗盐提纯2.物质性1.铝及其化合物的性质1.铝热反应质的探究2.乙醇和苯酚的性质2.苯酚与甲醛的反应3.物质的1.牙膏和火柴头中某些1.新装修居室内空气中甲醛检验与鉴成分的检验浓度的检测别2.亚硝酸钠和食盐的鉴2.汽车尾气成分的检验别3.真假碘盐的鉴别1.硫代硫酸钠与酸反应1.“蓝瓶子”实验4.化学反速率的影响因素2.过氧化氢酶的催化作用应条件的2.催化剂对过氧化氢分3.蔗糖的燃烧控制解反应速率的影响4.淀粉与碘显色现象的探究3.反应条件对化学平衡5.压强对化学平衡的影响的影响5.电化学1.原电池1.干电池模拟实验问题研究2.电解与电镀2.阿伏伽德罗常数的测定3.用铜电极电解饱和食盐水6.物质的1.食醋总酸含量的测定1.配制并标定氢氧化钠溶液定量分析2.镀锌铁皮锌镀层厚度2.水果中维生素C含量的测的测定定7.物质的1.硫酸亚铁铵的制备1.用制氢废液制备硫酸锌晶制备与合2.阿司匹林的合成体成2.对氨基苯磺酸的合成二、实验室的软硬设施我校的化学实验设施按一类标准配置，现有学生用实验室4个，手持数字化实验室1个（理化生合用），配备专职实验员2人。备课组内有教师6人，选修《实验化学》的学生有12个标准班，该模块的教学安排在高二第二学期的下半学期，完成16个课题需20课时，当周课时为3节时，4个实验室与12个标准班在有限的时间内怎样匹配，这是个大问题，同时，与《实验化学》的新要求相比较，教学过程中尚存在着以下不足：1.从教师的层面看《实验化学》的教学没有其他课改区的经验可以借鉴，它又有别于化学实验的传统教学，很可能因“教学理念不到位”而导致“教材处理不到位”。2.从学生的层面看由于学生普遍缺失实验的知识与技能，要完成以“教师为引导、学生为主体”的探究实验，很可能因“实验能力不到位”而导致“操作安全不到位”。，3.从实验的硬件看除了常见试剂和设备的用量成倍增加以外，还需新增加的试剂有：丙酮、溶液、乙醚、溶液、摩尔盐、氯化钴晶体、硝酸钴溶液、溶液、硼酸、食醋、牙膏、水杨酸、乙酸酐、铝试剂，阿罗明拿溶液、亚甲基蓝、草酸铵等。还需新添置的仪器有：毛细管、布氏漏斗、铜质保温漏斗、吸滤瓶、抽气泵、锌铜原电池装置、发光两极管、移液管、电子天平（精度为千分之一）、三颈烧瓶、回流冷凝管等。很可能因“实验硬件不到位”而导致“实验质量不到位”。三、“旋转实验室”的实践为了解决现有实验室资源与《实验化学》新要求的矛盾，追求两者的最佳整合，最大限度地发挥现有资源的功能，笔者提出了“旋转实验室”的一种行之有效的办法。1.“旋转实验室”的内涵“旋转实验室”是指在保持现有实验室软硬设施的前提下，在《实验化学》模块教学期间，通过学校统一调整任课教师的课表，使一周内出现两次课时连排。即从上午第一节到下午第二节全部为化学课，连排的课时只用于学生进入实验室探究。然后，将6个化学课任教师分成甲、乙两组，其中每组包含6个班级，甲、乙两组教师通过教室和实验室的时空转换使得教学进度实行分割和交错。再将A、B两个实验室依次准备教学内容相连续的实验课题，供甲、乙两组任课教师有序选用，这样就保证了每个学生能够如期进入实验室进行探究，出现了“学生、实验室相对旋转”的格局。2.“旋转实验室”的流程“旋转实验室”的流程如图1所示：图13.“旋转实验室”的匹配通过2008年、2009年连续两届的实践结果来看，使用“旋转实验室”必须强调“匹配”，应注意以下几个方面：(1)运用“旋转实验室”，需要有和谐的工作环境，应理清上下关系，如课时调整对教务部门是个挑战。要做好其他任课教师的思想工作，使他们能乐意承受因腾出黄金课时而受的委屈。同组内教师更要步调一致，协同作战，才能顺利实施该形式。专职实验员的压力会很大，一方面在为准备AB实验室的同时，还要兼顾开出其他年级的实验，工作量会加重许多；另一方面，实验内容是全新的，对实验员的能力也是个考验，需要提前做好培训工作。(2)每个实验课题的难度、进度和角度都需要合理控制，避免因时间不够而引起拖堂，影响后续班级的实验进程。为此，我们采用了诸多灵活的办法，如“硝酸钾晶体的制备”，在仅有两套抽滤和热过滤装置的前提下。将班级分成两个大组进行竞争性实验，取胜的一方为产率高的；又如“铝及其化合物的性质”，改进了设计方案，用“滤纸将铝粉包裹成香烟状点燃”，观察到了明显的现象；再如“催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响”，改进了排水量气方法，用PPT的倒计时功能，采集到相同时间段内液体的不同体积，提升了观赏度。(3)对于21个“拓展课题”，我们不但没有“袖手旁观”，而且“千方百计”地搭建平台付诸实施。一是通过将一部分内容整合到实验课题，丰富主题内容。如“用粉笔进行层析分离”“铝热反应”“真假碘盐的鉴别”等；二是通过将一部分内容展示到我校的综合实践活动“牛顿杯”中，如趣味性实验“蔗糖的燃烧”，魔术性实验“蓝瓶子实验”“淀粉与碘的热色性”，创新小实验，“干电池模拟实验”“用铜电极电解饱和食盐水”等；三是通过将一部分内容组织成操作比赛，如“水果中维生素C含量的测定”“配制并标定氢氧化钠溶液”“粗盐提纯”等；四是通过将一部分内容融进研究性学习，如“新装修居室内空气中甲醛浓度的检测”“汽车尾气成分的检验”等；五是通过将一部分内容构建成探究性试题，如“用制氢废液制备硫酸锌晶体”“压强对化学平衡的影响”“阿伏伽德罗常数的测定”。“旋转实验室”作为《实验化学》模块教学的一种课内外相结合的形式，它的最大特点是使学生走进了实验室，培养了动手能力，克服了“