第02讲 探秘化学实验室-科学探究的起点与规范

第02讲探秘化学实验室——科学探究的起点与规范一、教学内容分析

《义务教育化学课程标准（2022年版）》将“科学探究与化学实验”置于核心地位，明确提出学生应“发展科学探究与创新意识”的核心素养。本课作为九年级化学启蒙阶段的第二讲，其意义远超单纯的知识与技能传授，它实质上是为学生构建一套进行科学探究所必需的“语法”与“安全准则”，是开启整个化学学习之旅的奠基仪式。从知识技能图谱看，本节课聚焦于化学实验室的规则体系、常用仪器辨识与基本操作规范（如药品取用、物质加热）。这些内容是后续所有实验活动的“前置技能包”，其掌握程度直接影响未来探究活动的安全性、规范性与成功率。在过程方法路径上，课标强调“经历科学探究过程”，本课将通过模拟情境、虚拟操作与实物观察，引导学生体验从识别仪器到规划简单操作流程的完整思考路径，初步建立“目的仪器操作观察记录”的科学探究逻辑链。在素养价值渗透层面，本课是培育“科学态度与社会责任”的绝佳契机。每一则安全规则背后都是对生命的敬畏，每一项操作规范都蕴含着严谨求实的科学精神。通过剖析实验室安全事故案例，可以让学生深刻理解“规范”不是束缚，而是保障探索自由的基石，从而在价值观层面种下安全、规范、责任的种子。

九年级学生首次系统接触化学实验室，普遍怀有强烈的好奇心与动手欲望，但其认知基础多源于生活经验或物理、生物实验的模糊印象，存在将化学实验简单等同于“好玩的变化”的潜在认知误区。其思维活跃，但注意力易分散，对条条框框的规则可能产生抵触或忽视。可能的障碍点在于：对仪器功能的认知停留在表面名称，难以关联其设计原理与操作要领；在模仿操作时容易忽略细节（如试剂瓶盖的朝向、滴管的正确持法）。为动态把握学情，教学中将嵌入“前测”环节，例如展示一组仪器图片，让学生尝试命名并猜测用途，快速诊断其前概念水平。基于诊断，教学策略需双线并行：一是以“沉浸式体验”和“任务驱动”满足其探索欲，将枯燥的规则学习转化为解决实际问题的“闯关游戏”；二是为不同需求学生提供支架——为观察模仿型学生提供清晰的操作示范视频与分步图解；为逻辑思辨型学生设计“为什么这样规定”的深度讨论题；为动手能力暂时较弱的学生准备模拟操作软件或同伴协作任务，确保每位学生都能在安全的前提下获得成功的实验初体验。二、教学目标

知识目标：学生能够系统阐述化学实验室安全规则的核心要求，并理解其背后的科学原理与安全逻辑；能准确识别试管、烧杯、酒精灯等十余种常用仪器的图形与实物，并依据实验目的（如取用固体、加热液体）选择合适的仪器；能清晰描述固体药品取用、液体倾倒、酒精灯使用等基本操作的关键步骤与注意事项，构建起初步的实验操作知识网络。

能力目标：在教师引导或任务单支持下，学生能够初步完成“粉末状固体取用至试管”等简单任务的流程设计与模拟操作，展现基本的实验规划与动手能力；能够通过观察教师的规范演示或同伴的操作，识别并指出其中的不规范之处，发展观察对比与批判性评价的能力；在小组讨论安全案例时，能够提取关键信息并进行简单的因果推理。

情感态度与价值观目标：通过真实事故案例的冲击与讨论，学生能发自内心地认同实验室安全的重要性，表现出对实验规则的自觉遵守意愿；在小组合作辨识仪器或讨论操作要点时，能认真倾听同伴观点，积极表达自己的见解，初步形成合作学习的意识；通过对精密仪器的介绍，感受实验工具之美，激发通过规范操作探索物质世界的兴趣与向往。

科学（学科）思维目标：初步建立“结构决定用途，用途规范操作”的学科思维模型。例如，引导学生思考“为什么药匙柄较长？”“为什么胶头滴管不能平放或倒置？”，从仪器设计的物理结构反推其功能与操作规范，发展由具象到抽象的推理能力。同时，通过对比不同仪器的异同（如烧杯与锥形瓶），学习分类与比较的思维方法。

评价与元认知目标：引导学生利用教师提供的“基本操作评价量规”（如“取用药品‘三不’原则是否牢记”、“酒精灯点燃与熄灭方法是否正确”），对模拟操作或视频案例进行自评与互评。在课堂小结时，鼓励学生反思“我今天最大的收获是什么？哪个操作要点我印象最深？”，初步培养学习后的总结与反思习惯。三、教学重点与难点

教学重点：化学实验室安全规则的理解与内化；常见仪器的辨识与基本操作（特别是酒精灯的使用和固体、液体药品的取用）的规范要领。其确立依据在于：从课程标准看，安全意识和基本操作技能是“科学探究”素养达成的基石，属于必须掌握的“大概念”。从学业评价视角，实验室安全与规范操作是中考化学实验考查的必考内容，不仅以选择题形式直接考查规则记忆，更贯穿于所有实验探究题的答题逻辑中，是体现学科严谨性和学生科学素养的关键标尺。

教学难点：学生将操作规范从“记忆条目”转化为“下意识行为”，特别是在面对具体任务时，能克服随意性，严谨、准确地应用多项操作要点。难点成因在于：第一，认知跨度大，学生需将文字或图示信息转化为精细的肌肉记忆和动作流程，存在“知行分离”的普遍困难。第二，部分规范与生活经验相悖（如不能用手直接接触药品，但生活中常直接取物），需克服前概念的干扰。第三，多项操作要点需在短时间内协调应用，对学生的注意力分配与程序性记忆提出挑战。预设突破方向：采用“分步示范模拟训练即时反馈”循环，利用放大细节的视频慢动作、虚拟实验室模拟操作进行强化，并通过设置“找茬”游戏，让学生在评价他人中深化自我认知。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与课件：精心制作的多媒体课件，内含实验室安全警示标志、仪器3D旋转模型、关键操作（如酒精灯点燃、液体倾倒）的慢动作特写微视频、虚拟实验交互模块。准备若干组真实的化学仪器（试管、烧杯、酒精灯、药匙、镊子、胶头滴管等）。1.2情境与任务材料：设计“实验室安全警示图”分析任务单、“仪器找朋友”匹配卡片、分层巩固训练题卡。2.学生准备2.1预习任务：通读教材相关内容，尝试列举3条自己认为最重要的实验室规则。观察家中的勺子、筷子、杯子等，思考其形状与用途的关系。2.2物品准备：携带教材、笔记本。建议分组，便于课堂合作活动。3.环境布置3.1座位与板书记划：采用小组合作式座位排列。黑板预先划分区域，留出中心位置用于板书知识框架，一侧用于张贴学生生成的“安全关键词”或“操作要领便利贴”。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与冲突引发：“同学们，从今天起，我们将拥有一把探索物质世界奥秘的‘金钥匙’——化学实验室。但大家先看一段新闻片段（或模拟动画）：某实验室因不当操作引发小事故。请大家仔细观察，问题出在哪里？”（播放约1分钟简洁有力的情境素材）。看完后，停顿片刻，问道：“一个充满发现的地方，为何会变成危险之地？我们与安全、高效的实验之间，差了什么？”1.1核心问题提出与路径明晰：顺势引出核心驱动问题：“如何成为一名合格、规范的化学实验室‘探险家’？”向学生展示本节课的探索路线图：“今天，我们将化身实验室新人，完成三项闯关任务：第一关，解读‘实验室生存法则’（安全规则）；第二关，认识我们的‘探险工具’（常用仪器）；第三关，练就‘探险家’的基本功（基本操作）。只有通关，才能拿到未来自主探索的‘许可证’。大家准备好了吗？我们先从最重要的‘生命线’——安全开始。”第二、新授环节任务一：解码实验室——安全规则的重构与认同1.教师活动：首先，不直接宣读规则，而是展示几张典型的实验室安全警示标志（禁止明火、当心腐蚀、必须戴护目镜等）和两三个源于真实生活的简化安全事故案例（文字描述）。抛出问题链：“这个标志在哪里见过？它可能在警告我们什么？”“案例中的当事人可能违反了哪条‘天条’？后果是什么？”组织小组讨论2分钟。随后，引导学生将讨论出的“关键词”（如“不摸”、“不闻”、“不乱混”）归类，形成“人身安全”、“药品安全”、“环境安全”等初步分类框架。教师在此基础上，补充并系统讲解《实验室安全守则》的核心条款，并着重解释每条规则背后的科学原理，例如：“为什么不能品尝任何药品？——因为化学药品可能剧毒、有腐蚀性，其外观可能与食盐、白糖无异，但性质天差地别。”2.学生活动：观察警示标志，联想生活经验进行猜测。阅读安全事故案例，与小组成员激烈讨论，分析原因并尝试归纳“不应该”做的事。积极参与分类和提炼关键词的过程，在教师讲解时，将原理批注在规则旁边。可能会有学生提出：“那闻气味到底该怎么闻呢？”这正是引出下一知识点的好契机。3.即时评价标准：①能否从案例中准确识别出违规行为（观察与信息提取能力）。②小组讨论时，能否贡献至少一条有价值的观点或疑问（参与度与思维活跃度）。③在教师讲解后，能否用自己的话解释至少一条规则的原因（理解与转化表达能力）。4.形成知识、思维、方法清单：★实验室安全“三不”原则：不能用手接触药品，不要把鼻孔凑到容器口去闻气味，不得尝任何药品的味道。这是实验安全的底线思维。★闻气体气味的正确方法：“招气入鼻”——用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量的气体飘入鼻孔。这是将“不准”转化为“规范如何做”的典型例子。▲安全规则分类思想：将零散的规则按“人、药品、环境、操作”等维度分类管理，有助于系统记忆和建立安全知识体系。●规则背后的科学原理：每一条安全规定都有其化学、物理或生物学依据，理解原理能促进从“被动遵守”到“主动认同”的转变。任务二：识器明理——常用仪器的辨识与功能探秘1.教师活动：创设“仪器博览会”情境。首先利用课件3D模型，动态展示试管、烧杯、集气瓶、酒精灯、铁架台等核心仪器，引导学生观察其形状、材质（玻璃、金属）、特殊结构（如烧杯的嘴、集气瓶的磨砂口）。提出核心问题：“这些‘宝贝’各有什么本领？设计师为什么把它们做成这个样子？”接着，开展“仪器找朋友”活动：给出几个简单实验任务（如“盛放少量液体并进行加热”、“量取10mL水”、“固定和支撑反应容器”），让学生以小组为单位，从实物展台或卡片中挑选合适的仪器并说明理由。教师巡视指导，针对共性问题进行点拨，例如：“加热时为什么通常用试管而不用烧杯？（引导学生从受热面积和材质厚度思考）”。2.学生活动：饶有兴趣地观察3D模型和实物，跟随教师的引导思考“结构功能”关系。积极参与小组任务，拿起实物仪器观察、比对、争论，尝试进行仪器匹配，并向全班展示选择结果及理由。通过动手触摸和观察，加深对仪器特征的印象。3.即时评价标准：①能否根据仪器特征（形状、刻度、材质）准确说出其名称（识记准确性）。②在“找朋友”任务中，能否为给定实验任务选择主要仪器，并给出至少一个合理的匹配理由（理解与应用能力）。③小组合作时，能否有效分工，共同完成任务（协作能力）。4.形成知识、思维、方法清单：★可直接加热与间接加热的仪器辨析：试管、坩埚等可直火加热；烧杯、烧瓶、锥形瓶需垫石棉网。这是基于仪器材质与厚度的安全考量。★容器的“专管专用”意识：试剂瓶用于存放，烧杯用于配制和盛放，集气瓶专用于收集气体。建立“用途决定使用场景”的初步观念。▲“结构决定功能”的学科思维：这是本任务渗透的核心思维方法。例如，药匙的长柄便于深入容器，胶头滴管的胶头用于控制液体量。引导学生在观察中不断追问“为什么这样设计”。●仪器使用注意事项：如烧杯不能用于精确量取，滴瓶上的滴管需专用不能交叉使用等。这些是安全与规范使用的延伸知识。任务三：规范初体验——药品取用与酒精灯操作模拟1.教师活动：这是技能学习的核心环节。首先，通过高清特写视频慢放“粉末状固体用药匙取用送入试管”和“块状固体用镊子取用”的全过程，视频配有关键步骤字幕和画外音提示（如“一斜、二送、三直立”）。播放后，教师利用实物进行分步示范，并同步讲解要领和原理。对于液体药品的取用，重点演示瓶塞倒放、标签向手心、瓶口紧挨管口、缓慢倾倒。酒精灯的使用，则严格演示检查灯芯、点燃火柴、自侧面点燃、用外焰加热、灯帽盖灭等步骤。示范后，不让学生立即操作真实药品，而是组织“模拟操作”或“桌面空演”：学生使用笔代替药匙，纸盒代替试剂瓶，进行无实物模拟练习。教师巡视，进行个性化指导。2.学生活动：聚精会神观看视频和教师示范，记忆操作口诀和关键动作。在“模拟操作”环节，认真进行桌面演练，同桌之间相互观察、纠正。可能会出现的典型错误包括：取用固体时试管直立药品洒落，倾倒液体时标签朝下，盖灭酒精灯时用嘴吹等，这些都可以在安全无风险的环境下得以暴露和纠正。3.即时评价标准：①模拟操作时，动作流程是否完整、顺序是否正确（程序性记忆）。②能否指出同伴模拟操作中的明显错误（观察与评价能力）。③在教师提问时，能否说出关键操作要点的原因（如“瓶塞为什么要倒放？”——防止污染桌面和试剂）。4.形成知识、思维、方法清单：★固体药品取用口诀化要领：“粉末：一斜二送三直立”；“块状：一横二放三慢竖”。口诀是辅助记忆的工具，但需理解其背后防止药品洒落和打破容器的目的。★液体倾倒操作“四要素”：瓶塞倒放、标签向心、瓶口紧靠、缓慢倾倒。这是保证安全、准确、防止污染和浪费的核心动作规范。★酒精灯使用规范“五步法”：查、点、燃、灭、盖。重点强调“禁止两碰”——禁止用燃着的酒精灯点燃另一盏，禁止向燃着的灯内添加酒精。这是实验室防火安全的重中之重。●“模拟实践”递进学习法：对于高风险或精细操作，采用先观看、再模拟、后实践（未来课程）的递进式学习路径，是符合技能习得规律的安全策略。第三、当堂巩固训练

设计分层练习，满足不同学生的学习需求，并提供即时反馈。基础层（全体必做）：完成一组选择题和判断题，直接考查安全规则辨识、仪器名称匹配和操作正误判断。例如：“下列取用固体药品的操作正确的是（）”、“酒精灯熄灭时，正确的方法是（）”。学生独立完成，同桌互换批改，教师公布答案并快速点评高频错误。综合层（鼓励大多数学生尝试）：呈现一个简单的实验任务情境：“请为‘取用少量锌粒于试管中，并准备加热’这一任务，选择合适的仪器，并规划正确的操作步骤顺序。”学生需要调用仪器选择和操作流程两方面的知识进行整合。以小组形式讨论完成，选派代表分享方案，其他组进行补充或质疑。教师引导形成最优方案。挑战层（供学有余力学生选做）：提供一份简化版的“实验室准入资格”思维导图模板，要求学生以“走进化学实验室”为中心主题，自主构建包括安全、仪器、操作三大分支的知识结构图。或者，思考一个开放性问题：“如果没有药匙和镊子，在确保安全和不直接用手接触的前提下，你如何从广口瓶中取出一块大理石？请说明你的设计思路。”此举旨在激发创新思维和问题解决能力。

反馈机制：基础层通过互评和教师讲评实现快速反馈；综合层通过小组展示与集体评议，形成多角度反馈；挑战层的成果可作为课后延伸展示或个性化指导的依据。教师在整个过程中，密切关注学生的完成情况，收集共性疑问，进行集中释疑。第四、课堂小结

引导学生进行自主总结与反思，而非教师简单复述。提问：“如果请你用三句话向一位还没上过这堂课的同学介绍化学实验室，你会说哪三句最重要的？”让学生自由发言，教师将关键词（如“安全第一”、“认识工具”、“规范操作”）板书在黑板上，形成本节课的“灵魂三要素”。接着，邀请几位学生分享“本节课我get到的一个最重要的知识点/技能”或“我发现我之前的一个错误认识是什么”。最后，教师进行升华：“今天，我们不仅认识了仪器和规则，更拿到了科学世界的‘通行证’。规矩，是为了更自由、更安全地探索。下节课，我们将运用这张‘通行证’，开始我们第一次真正的物质变化探秘之旅。”随后布置分层作业。六、作业设计基础性作业（必做）：1.整理课堂笔记，用表格形式归纳本节课学习的58种主要仪器的名称、主要用途及一项注意事项。2.绘制“液体药品倾倒”或“酒精灯使用”的规范操作步骤漫画或流程图（至少包含4个关键步骤）。拓展性作业（建议完成）：1.家庭小调查：寻找家中35个容器（如调味瓶、油壶、药瓶），观察其瓶口、标签、瓶盖的设计，思考这些设计与它的用途和保存要求有何关系？写一份简短的观察报告。2.观看一段科普视频（教师提供链接），了解一项因违反实验安全规则导致的重大科学事故，并写下你的感想（150字左右）。探究性/创造性作业（选做）：设计并制作一个“化学实验室安全宣传标语或警示标志”，要求主题明确、创意新颖。或者，尝试利用家庭常见物品（如吸管、小勺子、空瓶子），模拟搭建一套“取用少量食盐（模拟粉末）和花生米（模拟块状物）”的装置，并拍下过程照片或短视频，配上操作解说。七、本节知识清单及拓展★1.实验室安全“三不原则”：核心安全底线。强调化学药品的潜在危险性远超日常生活物品，必须通过严格的规范行为建立安全屏障。教学中可通过对比“实验室药品”与“厨房调料”外观相似但本质不同来加深理解。★2.闻气体气味的“招气入鼻”法：这是将禁止性规定转化为规范性操作的典型范例。原理是避免大量有害气体瞬间吸入，造成伤害。可类比为闻一朵不确定是否有刺的花。★3.常用仪器分类（按加热方式）：直接加热：试管、蒸发皿、坩埚、燃烧匙。间接加热（垫石棉网）：烧杯、烧瓶、锥形瓶。理解加热方式的选择依据是仪器的材质（耐热性）和厚度（均匀受热）。★4.仪器选用原则——目的导向：初步建立“根据实验目的（盛放、加热、计量、固定等）选择合适仪器”的思维。例如，少量反应加热用试管，较多液体配制用烧杯，测量体积用量筒。▲5.胶头滴管使用规范：“垂直悬空”于容器口上方滴加，不倒置，不平放，不接触容器壁，专用滴管不交叉使用。其原理是防止试剂回流污染胶头、腐蚀橡胶，以及保证取用体积的相对准确和避免污染试剂。★6.固体药品取用要领：粉末状：一斜（试管倾斜）、二送（药匙伸至试管底部）、三直立（缓缓竖起试管）。块状/颗粒状：一横（试管横放）、二放（用镊子夹取药品放于管口）、三慢竖（慢慢竖起试管）。核心目的是防止药品沾壁和打破容器。★7.液体药品倾倒操作要点：瓶塞倒放（防污染）、标签向手心（防残液腐蚀标签）、瓶口紧挨容器口（防洒落）、缓缓倾倒。这是实验室最基本也是最易出错的操作之一，需反复强调形成肌肉记忆。★8.酒精灯使用“五步法”与“两禁止”：步骤：检查灯芯和酒精量→点燃火柴→自侧面点燃灯芯→用外焰加热→灯帽盖灭（盖两次）。禁止：禁止燃着时添加酒精；禁止用一盏灯点燃另一盏灯。其原理涉及酒精的易燃易挥发性和火焰的热对流。●9.洗涤玻璃仪器标准：内壁附着的水既不聚成水滴，也不成股流下（即形成均匀水膜）。这个标准表明油污已被洗净，是后续实验中保证物质纯度的重要前提。▲10.实验室意外事故紧急处理原则：如浓酸沾到皮肤或衣服上，立即用大量水冲洗，再涂上3%5%的碳酸氢钠溶液。原则是“先处理，再报告”，建立第一时间进行科学自救的意识。这是安全教育的深化。●11.认识化学品安全标识：如腐蚀品、易燃品、剧毒品、爆炸品等标识的图形与含义。这是现代社会公民应具备的基本科学素养，便于在生活其他场景中识别风险。▲12.科学探究的一般步骤意识：虽然本节课未正式开展探究，但仪器选择、操作规划已渗透“提出问题→设计方案（选择仪器、规划步骤）→进行实验（规范操作）→观察记录”的初步逻辑。为后续完整探究打下伏笔。八、教学反思

（一）目标达成度评估本节课的核心目标是建立安全规范意识和认知基础操作。从“当堂巩固训练”的反馈来看，绝大多数学生能够准确判断基础性操作的正误，说明知识目标基本达成。在小组讨论和“模拟操作”环节，学生表现出较高的参与热情，能够围绕“为什么”进行讨论，并在模拟中尝试纠正错误，这表明能力与思维目标在过程中得到了发展。情感目标方面，通过安全事故案例的冲击性导入和贯穿始终的原理阐释，学生课堂上的神情和讨论的焦点都显示出对“规范”的重视程度明显提升，达成了初步的价值认同。然而，技能目标中的“熟练操作”非一节课所能达成，本节课仅为“认知”和“模拟”阶段，真正的内化需后续实验课的持续强化。

（二）教学环节有效性剖析1.导入环节：使用“事故案例”创设认知冲突，效果显著，迅速将学生的注意力聚焦于“安全”这一核心议题。自问：“这个‘下马威’是否过于沉重？或许可以加入一个规范操作带来美妙发现的正面案例作为平衡，形成更完整的价值引导。”2.新授环节的任务设计：“解码安全规则”避免了照本宣科，通过案例分析和分类建构，促进了深度理解。“识器明理”中的“结构功能”追问是思维培养的亮点，学生在此环节表现出浓厚的探究兴趣。“规范初体验”采用“视频示范模拟”递进模式，有效控制了风险，但部分动手能力强的学生可能会觉得“模拟”不过瘾。思考：是否可以为这部分学生提供一套用代用品（如沙子、水）进行的“仿真”操作区，在严密监督下满足其操作感？3.巩固与小结环节：分层练习照