評(píng)析一節(jié)化學(xué)實(shí)驗(yàn)優(yōu)質(zhì)課

李學(xué)玲　付士林　劉成坤

筆者于2015年10月30日～11月2日，參加了在福建省福州舉行的第三屆全國(guó)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)說(shuō)課活動(dòng)，并榮獲一等獎(jiǎng)。

說(shuō)課的課題是《補(bǔ)鐵劑中鐵的檢測(cè)》。現(xiàn)對(duì)該探究實(shí)驗(yàn)課簡(jiǎn)要評(píng)析如下。

一、教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能：了解檢測(cè)補(bǔ)鐵劑中鐵的定性檢驗(yàn)和定量測(cè)定的方法；培養(yǎng)學(xué)生滴定實(shí)驗(yàn)操作能力，并將定性實(shí)驗(yàn)和定量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合應(yīng)用。

過(guò)程與方法：通過(guò)定性實(shí)驗(yàn)和定量實(shí)驗(yàn)的一般思路探究補(bǔ)鐵劑中的鐵，加深對(duì)科學(xué)探究一般過(guò)程的認(rèn)識(shí)；通過(guò)檢測(cè)補(bǔ)鐵劑中的鐵，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、分析和評(píng)價(jià)的能力。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：使學(xué)生體會(huì)化學(xué)來(lái)源于生活，又服務(wù)于社會(huì)的思想；通過(guò)體驗(yàn)科學(xué)探究成功的喜悅，同時(shí)培養(yǎng)與他人交流合作的良好品質(zhì)。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)科學(xué)探究的八要素（提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思評(píng)價(jià)、表達(dá)與交流）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，檢驗(yàn)方法——定性檢驗(yàn)和定量檢驗(yàn)相結(jié)合。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖1所示。

三、教學(xué)過(guò)程

環(huán)節(jié)l：情境引入

[教師]（1）PPT出示我國(guó)目前患有缺鐵性貧血人員眾多的資料和數(shù)據(jù)（2）PPT展示圖片：為了防治缺鐵性貧血市售有多種補(bǔ)鐵劑，如某品牌的乳酸亞鐵口服液。

[學(xué)生]觀看和體會(huì)。

[教師]“你能否運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)檢測(cè)這盒補(bǔ)鐵劑，你應(yīng)該從哪些方面來(lái)檢測(cè)呢？”

[學(xué)生]思考和討論后，互相補(bǔ)充歸納得出——需要檢測(cè)是否存在有效成分，以及有效成分含量是否達(dá)標(biāo)。

[教師]檢測(cè)是否存在有效成分需要采取定性檢驗(yàn)，而檢測(cè)有效成分含量是否達(dá)標(biāo)需要采取定量測(cè)定，本節(jié)課就請(qǐng)同學(xué)們運(yùn)用物質(zhì)檢測(cè)的方法——即定性研究和定量研究相結(jié)法合的方法檢測(cè)該品牌的乳酸亞鐵口服液是否合格。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)聯(lián)系生活實(shí)際創(chuàng)設(shè)情境，提出了具有探究?jī)r(jià)值的化學(xué)問(wèn)題，激發(fā)了學(xué)生運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)解決生活問(wèn)題的熱情，最重要的是引導(dǎo)學(xué)生得出物質(zhì)檢測(cè)的方法，也就是定性研究和定量研究相結(jié)合的學(xué)科方法，為下面的實(shí)驗(yàn)做好了方法的鋪墊。

環(huán)節(jié)2：定性檢驗(yàn)

（1）猜測(cè)成份

[教師]首先讓學(xué)生閱讀藥品說(shuō)明書(shū)。

[學(xué)生]知道了藥品說(shuō)明書(shū)中標(biāo)識(shí)的有效成分是乳酸亞鐵，觀察口服液，卻發(fā)現(xiàn)溶液為黃色。

[學(xué)生]對(duì)口服液中鐵元素的價(jià)態(tài)進(jìn)行了思考，并預(yù)測(cè)為以下三種情況：①補(bǔ)鐵劑中鐵元素可能是Fe²⁺；②補(bǔ)鐵劑中鐵元素可能是Fe³⁺；③補(bǔ)鐵劑中鐵元素可能Fe²⁺、Fe³⁺均有。

（2）設(shè)計(jì)方案

[教師]引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)提供的儀器和藥品，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行定性檢驗(yàn)。

儀器和藥品：試管（若干）、膠頭滴管、補(bǔ)鐵口服液、KSCN溶液、NaOH溶液、稀硝酸、酸性KMnO₄溶液

[學(xué)生]思考討論后，主要設(shè)計(jì)了三種實(shí)驗(yàn)方案①酸性KMnO₄氧化法（口服液+KMn₄溶液）；②KSCN特征反應(yīng)法（口服液+KSCN溶液+稀硝酸）；③NaOH沉淀法（口服液+NaOH溶液）。

（3）實(shí)施方案

[學(xué)生]分組實(shí)驗(yàn)，合作探究

（4）得出結(jié)論

[學(xué)生]甲同學(xué)匯報(bào)方案①中酸性KMn₄溶液褪色，說(shuō)明口服液中有Fe²⁺；乙同學(xué)匯報(bào)方案②中滴加KSCN溶液，口服液中沒(méi)有變紅，而繼續(xù)滴加稀硝酸時(shí)口服液變?yōu)榧t色，說(shuō)明口服液中只含有Fe²⁺。但丙同學(xué)在匯報(bào)方案③實(shí)驗(yàn)時(shí)，說(shuō)有意外的發(fā)現(xiàn)：向補(bǔ)鐵劑中滴加NaOH溶液，產(chǎn)生灰綠色沉淀，震蕩后沉淀消失，最后溶液變?yōu)槌吻濉?/p>

[教師]針對(duì)方案③給予學(xué)生知識(shí)支持——Fe（OH）₂在溶液中乳酸和氧氣的作用下生成了Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺極易與乳酸根絡(luò)合，因此看不到紅褐色Fe（OH），沉淀。

[教師]“經(jīng)過(guò)定性檢驗(yàn)同學(xué)們得出補(bǔ)鐵劑中含有的是乳酸亞鐵，那么乳酸亞鐵的含量是否和藥品說(shuō)明書(shū)中標(biāo)識(shí)的一致呢？請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)入定量測(cè)定環(huán)節(jié)?！?/p>

設(shè)計(jì)意圖：教師大膽地將實(shí)驗(yàn)放手給學(xué)生，學(xué)生調(diào)動(dòng)《化學(xué)1（必修）》中所學(xué)Fe²⁺、Fe³⁺的知識(shí)，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行定性檢驗(yàn)，并如實(shí)地記錄了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，將觀察和思維緊密結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和動(dòng)手實(shí)踐的能力。

環(huán)節(jié)3：定量測(cè)定

（1）設(shè)計(jì)方案

[教師]出示資料卡片：

材料1.定量檢測(cè)中常將待測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟硞€(gè)可以測(cè)定的物理量如溶液的體積（滴定法）、沉淀的質(zhì)量（沉淀法）、氣體的質(zhì)量或體積（氣化法）：

材料2.在一定條件下，有色溶液的顏色愈深，濃度愈大，故可以通過(guò)眼睛觀察比較待測(cè)溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液顏色深淺來(lái)確定物質(zhì)含量，此方法叫做目視比色法。如Fe³⁺中加入SCN生成較穩(wěn)定的血紅色物質(zhì)，通過(guò)觀察待測(cè)溶液與標(biāo)準(zhǔn)比色液的顏色深淺可確定待測(cè)液中的Fe³⁺濃度。

設(shè)計(jì)意圖：由于學(xué)生缺乏定量測(cè)定的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于如何檢測(cè)一支補(bǔ)鐵劑中鐵元素的含量，學(xué)生遇到了思維瓶頸，此時(shí)教師出示資料卡片，幫助學(xué)生搭建思維平臺(tái)。

[學(xué)生]閱讀資料卡片，并提取有用信息。

[學(xué)生]獨(dú)立思考，小組合作交流討論。

[師生]共同歸納得出三種實(shí)驗(yàn)方案：

[師生]進(jìn)行方案可行性評(píng)價(jià)，針對(duì)沉淀法，有同學(xué)指出從上面定性檢驗(yàn)中知道了在乳酸存在下，會(huì)影響Fe（OH），沉淀產(chǎn)生，接著又有同學(xué)發(fā)言認(rèn)為沉淀法步驟也太復(fù)雜了。而針對(duì)目視比色法，有同學(xué)指出目視比色法用眼睛觀察誤差比較大，而且還需要配置標(biāo)準(zhǔn)溶液操作起來(lái)也比較麻煩。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生選擇了簡(jiǎn)便易行的氧化還原滴定法。

設(shè)計(jì)意圖：在定量測(cè)定方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)了學(xué)生利用資料獲取有效信息的能力，提升了學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析、評(píng)價(jià)、選擇實(shí)驗(yàn)方案的能力。

（2）實(shí)施方案

[師生]梳理滴定操作的實(shí)驗(yàn)步驟，分析決定實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵是滴定終點(diǎn)的判斷。

[學(xué)生]實(shí)施方案——用已知濃度的酸性KMnO₄溶液測(cè)定一支補(bǔ)鐵劑中鐵的含量。

（3）數(shù)據(jù)處理

[學(xué)生]按照方程式關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

[教師]展示某小組實(shí)驗(yàn)報(bào)告（見(jiàn)表1）

[學(xué)生]將結(jié)果與藥品說(shuō)明書(shū)中的規(guī)格（10mL：0.1g）相對(duì)照，發(fā)現(xiàn)結(jié)果略于規(guī)格要求。

（4）反思評(píng)價(jià)

[教師]引導(dǎo)學(xué)生以全面觀點(diǎn)看問(wèn)題，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后反思。

[學(xué)生]進(jìn)行誤差分析，找出導(dǎo)致誤差的可能原因：①少量口服液漏出；②滴定終點(diǎn)不宜觀察；③口服液試劑瓶沒(méi)進(jìn)行洗滌；④俯視讀數(shù)……。

設(shè)計(jì)意圖：經(jīng)過(guò)定量測(cè)定，實(shí)現(xiàn)了滴定法的遷移使用，豐富了學(xué)生對(duì)滴定法的認(rèn)識(shí)。學(xué)生對(duì)物質(zhì)的研究由定性上升到定量，發(fā)展了學(xué)生在物質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域的學(xué)科方法，提升了實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)了創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行反思，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。

[學(xué)生]有學(xué)生問(wèn)：“老師，有沒(méi)有新技術(shù)可以測(cè)口服液中鐵元素含量？”

[教師]聯(lián)系目視比色法，引出還可以用手持技術(shù)色度計(jì)測(cè)鐵離子濃度，同時(shí)要求學(xué)生課下到探究實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)用手持技術(shù)測(cè)口服液中鐵元素含量。

設(shè)計(jì)意圖：向?qū)W生介紹現(xiàn)代化學(xué)的進(jìn)展，以及所用到的先進(jìn)手段，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行拓展探究的熱情，進(jìn)而拓寬了學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的視野。

環(huán)節(jié)4：總結(jié)提升

[教師]本節(jié)課你經(jīng)歷了怎樣的科學(xué)探究過(guò)程？你建構(gòu)了什么樣的學(xué)科方法？你體驗(yàn)了什么樣的學(xué)科價(jià)值？

[學(xué)生]歸納整理，感悟?qū)W科思想、方法，形成能力。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)總結(jié)，達(dá)到對(duì)本課的理論提升。

四、教學(xué)反思

1.設(shè)計(jì)該課題的意義和教學(xué)價(jià)值

設(shè)計(jì)本節(jié)課的目的，是為了落實(shí)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出的：“重視探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力”的精神。其教學(xué)價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）學(xué)科知識(shí)的建構(gòu)價(jià)值

本課題建立在高中化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，通過(guò)本課題的研究，一方面可以讓學(xué)生對(duì)Fe²⁺、Fe³⁺的檢驗(yàn)方法進(jìn)行鞏固和應(yīng)用；另一方面發(fā)展了高中階段所學(xué)最重要的定量實(shí)驗(yàn)的潛在價(jià)值，即由酸堿中和滴定遷移到氧化還原滴定。

（2）學(xué)科方法的發(fā)展價(jià)值

通過(guò)本課題的研究，可以豐富學(xué)生對(duì)物質(zhì)檢測(cè)方法的認(rèn)識(shí)，建構(gòu)起定性研究和定量研究相結(jié)合的學(xué)科方法；可以引導(dǎo)學(xué)生親身經(jīng)歷和體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，初步學(xué)會(huì)運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)解決生產(chǎn)和生活中的問(wèn)題，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)觀。

（3）學(xué)科認(rèn)知的情感價(jià)值

本課題從生活中的補(bǔ)鐵劑到化學(xué)上的常見(jiàn)反應(yīng)，再到如何檢測(cè)補(bǔ)鐵劑，讓學(xué)生充分體會(huì)化學(xué)來(lái)源于生活，又服務(wù)于社會(huì)的化學(xué)價(jià)值觀。

（4）豐富教材內(nèi)容的實(shí)用價(jià)值

本課題通過(guò)對(duì)“補(bǔ)鐵劑”的定性實(shí)驗(yàn)，把已學(xué)的氧化還原反應(yīng)有關(guān)概念如物質(zhì)的氧化性、還原性、Fe²⁺與Fe³⁺的轉(zhuǎn)化關(guān)系等，有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)；通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)的測(cè)定，把酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)遷移到氧化還原滴定。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，豐富了教材聯(lián)系實(shí)際的內(nèi)容，拉近了理論與實(shí)際的距離，使學(xué)生感到化學(xué)就在我身邊，學(xué)習(xí)化學(xué)更加親切，體會(huì)到學(xué)習(xí)化學(xué)大有用途，對(duì)新知識(shí)的認(rèn)識(shí)更加深刻。與此同時(shí)，還提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、科學(xué)探究、實(shí)驗(yàn)操作的能力和學(xué)以致用的能力。

2.教學(xué)效果

從教學(xué)效果看，不僅僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、鍛煉了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能、鞏固提升了舊知，而且更重要的是引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)了科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)習(xí)了如何運(yùn)用化學(xué)知識(shí)分析和解決社會(huì)問(wèn)題，體會(huì)了化學(xué)科學(xué)的社會(huì)發(fā)展價(jià)值，建構(gòu)了化學(xué)的思想方法，發(fā)展和提高了學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

此外，為了防止將實(shí)驗(yàn)探究課上成表演課，教師還特別重視對(duì)課堂進(jìn)行適當(dāng)?shù)匾I(lǐng)，在整個(gè)探究過(guò)程中，都注重了讓學(xué)生自主思考，小組之間的交流、討論、總結(jié)，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和糾正學(xué)生實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題，適時(shí)地引導(dǎo)學(xué)生展示思維的“火花”，收到了非常理想的教學(xué)效果。