實(shí)驗(yàn)中的定量和定量中的實(shí)驗(yàn)

衛(wèi)澤敏

化學(xué)實(shí)驗(yàn)給學(xué)生提供了最直接的觀察對象，而用定量的手段或定量的眼光來實(shí)施或觀察實(shí)驗(yàn)，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)從單純的感性認(rèn)知過程向理性探究過程的轉(zhuǎn)變。因此在教學(xué)中引人“定量”手段或建立“定量”意識不僅拓展了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)觀察中的視角，而且在一定程度上改變了學(xué)生原有的認(rèn)知過程，影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的心理狀態(tài)，增強(qiáng)了學(xué)生與周圍世界進(jìn)行對話

一、教材定量實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析

定量實(shí)驗(yàn)的專題化學(xué)習(xí)是上海高中化學(xué)教材的亮點(diǎn)之一。學(xué)生集中學(xué)習(xí)氣體體積測定、恒重操作和滴定法三種重要的定量實(shí)驗(yàn)方法，其專題化學(xué)習(xí)的意義可見：（1）三個不同的定量實(shí)驗(yàn)都貫穿著定量測量的核心思想：簡單、安全和精確度，即定量化思想。（2）三個不同的定量實(shí)驗(yàn)因不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒉煌膶?shí)驗(yàn)對象、不同的實(shí)驗(yàn)原理代表了定量測量中三種基本的實(shí)驗(yàn)方法。

二、定量實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)實(shí)例

傳統(tǒng)的定量實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程是“推導(dǎo)定量實(shí)驗(yàn)原理—認(rèn)識整套實(shí)驗(yàn)裝置—觀看實(shí)驗(yàn)視頻或教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置從左至右、從下至上講解實(shí)驗(yàn)步驟……”而筆者采取了問題系列化設(shè)計(jì)推進(jìn)定量實(shí)驗(yàn)教學(xué)，即“推導(dǎo)定量實(shí)驗(yàn)原理（數(shù)學(xué)關(guān)系）—提出實(shí)驗(yàn)的核心問題—尋求實(shí)驗(yàn)實(shí)施的儀器、操作（同時）—?dú)w納整理實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)儀器”。

案例：“膽礬結(jié)晶水含量測定”教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

教學(xué)階段一：“結(jié)晶水含量測定原理”的教學(xué)生成。

問題1.化學(xué)式中的n的意義是什么？

2.通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)工具可以測定的物理量有哪些？

3.膽礬、CuSO4和H2O三個物質(zhì)中知道哪幾個物質(zhì)質(zhì)量就可以計(jì)算出n。

教學(xué)階段二：“準(zhǔn)確判斷加熱失水”的教學(xué)生成

問題1.如何保證膽礬加熱時完全失水變成CuSO4？

2.定量實(shí)驗(yàn)中有更加科學(xué)地判斷固體失水是否完全的方法，即“恒重操作”。通過閱讀教材了解操作的基本過程，并觀察教師示范操作過程，進(jìn)行歸納總結(jié)？

教學(xué)階段三：“冷卻、稱量、加熱”的教學(xué)生成

問題1.如何稱取膽礬、CuSO4兩個固體的質(zhì)量？

2.加熱后馬上將坩堝進(jìn)行稱量嗎？

3.需要將CuSO4從坩堝中取出來稱量嗎？

三、研究結(jié)論

1.“實(shí)驗(yàn)儀器—實(shí)驗(yàn)步驟”的定量實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中走出來，以定量化實(shí)驗(yàn)方法推進(jìn)定量實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，同時闡述所需要的實(shí)驗(yàn)儀器是定量實(shí)驗(yàn)常用的教學(xué)模式。筆者認(rèn)為，這樣的教學(xué)模式令定量實(shí)驗(yàn)失去了“定量”的“韻味”，在學(xué)習(xí)過程中教授給學(xué)生的僅是步驟和儀器，沒有將隱含在實(shí)驗(yàn)中的“定量化”的線索揭示給學(xué)生。

筆者確立的定量實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式主旨是“從旁”協(xié)助學(xué)生逐步完善、細(xì)化實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生經(jīng)歷一個真實(shí)的實(shí)驗(yàn)規(guī)劃、推進(jìn)的過程，而不是教師“全盤托出”后，再逐項(xiàng)分析講解的傳統(tǒng)課堂模式。教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)待解決的核心問題，在推進(jìn)問題解決的過程中不斷形成實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)儀器，教師在其中適時地“領(lǐng)一程、推一把”，來彌補(bǔ)學(xué)生實(shí)驗(yàn)知識結(jié)構(gòu)中的欠缺。

2.單元教學(xué)設(shè)計(jì)策略促“實(shí)驗(yàn)中的定量”上升為“定量中的實(shí)驗(yàn)”。

采取單元教學(xué)設(shè)計(jì)策略對定量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)預(yù)設(shè)，可以將定量實(shí)驗(yàn)思想和方法的教學(xué)目標(biāo)分置于不同課時來完成，減少重復(fù)的環(huán)節(jié)，提高了課時效率，尤其教學(xué)后產(chǎn)生了意想不到的教學(xué)效果，學(xué)生形成了較為系統(tǒng)化的關(guān)于實(shí)驗(yàn)思想與方法的認(rèn)識，學(xué)生整體把握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力較之前有明顯的提高，盡管高容量、高密度的兩個課時也能夠較為順利地推進(jìn)，無疑是單元教學(xué)設(shè)計(jì)的成果。

注：本文系上海市教育學(xué)會教育科研重點(diǎn)課題研究成果之一，課題立項(xiàng)號XA100019。

編輯 韓 曉