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“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”的教學(xué)價(jià)值(一)
摘 要:以“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”教學(xué)為例,同樣的化學(xué)知識點(diǎn)在不同教學(xué)理念指導下其教學(xué)價(jià)值相異,應從三維教學(xué)目標來(lái)來(lái)發(fā)掘化學(xué)知識與技能的教學(xué)價(jià)值,使蘊涵其中的過(guò)程與方法價(jià)值得到應有的體現。關(guān)鍵詞:教學(xué)價(jià)值 物質(zhì)的量濃度溶液的配制 高中化學(xué)課程標準
對化學(xué)課程標準的不同解讀將導致對化學(xué)知識教學(xué)價(jià)值的不同認識,從而導致不同的目標預設。在不同的目標預設指導下的教學(xué)也將呈現出不同的教學(xué)特色,從而實(shí)現不同的教學(xué)價(jià)值,F以“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”教學(xué)為例加以闡述。
“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”是中學(xué)化學(xué)中重要的定量實(shí)驗之一,無(wú)論是傳統教材還是新課程下的蘇教版教材,都安排在高一化學(xué)初始階段學(xué)習,并作為必修的重點(diǎn)知識。
一、教學(xué)大綱指導下“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”的教學(xué)價(jià)值分析
從與同行的交流中可以得知,傳統教學(xué)對該部分內容的教學(xué)價(jià)值有著(zhù)比較明確的認識,似乎成為定論。根據教學(xué)大綱的要求,“物質(zhì)的量濃度”作為化學(xué)概念學(xué)習,其教學(xué)要求是C級層次,即“懂得‘為什么’,能夠領(lǐng)會(huì )概念和原理的基本內涵,能夠解釋一些簡(jiǎn)單的化學(xué)問(wèn)題”;作為實(shí)驗技能學(xué)習,其教學(xué)要求是a級層次,即“在教師的指導下,學(xué)習實(shí)驗操作”。因此,一般來(lái)說(shuō),其教學(xué)價(jià)值往往定位于“物質(zhì)的量濃度”的概念和配制“一定物質(zhì)的量濃度溶液”的實(shí)驗操作技能,認為通過(guò)該部分的教學(xué),可以促使學(xué)生對容量瓶有比較全面的認識,訓練提高學(xué)生的實(shí)驗操作能力,如固體的稱(chēng)量、液體的量取、溶解、轉移、容量瓶的檢漏、振蕩等,還可以在引導學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗設計以及誤差分析的過(guò)程中發(fā)展思維能力。
與此認識相對應,課堂教學(xué)的設計往往大同小異,教學(xué)主線(xiàn)幾乎形成定式。其教學(xué)主線(xiàn)往往同是:先講解配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的實(shí)驗原理,再簡(jiǎn)要介紹實(shí)驗儀器:容量瓶,再介紹實(shí)驗操作步驟并分析各步驟的作用,然后進(jìn)行演示實(shí)驗或學(xué)生隨堂實(shí)驗,在實(shí)驗中講解操作注意點(diǎn),最后引導學(xué)生進(jìn)行誤差分析,促使學(xué)生認識規范操作的必要性,并進(jìn)一步理解操作的方法。
然而,由于學(xué)生缺乏配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的知識基礎,在教學(xué)過(guò)程中處于十分被動(dòng)的地位,整個(gè)教學(xué)過(guò)程基本上是教師講,學(xué)生聽(tīng),教師做,學(xué)生看。另外,由于此實(shí)驗主要涉及一些基本實(shí)驗操作,實(shí)驗過(guò)程中并沒(méi)有易引起學(xué)生興趣的新奇現象,因而難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習積極性。該部分內容除了需要理解實(shí)驗步驟,知道容量瓶的構造特征之外,還需要掌握容量瓶的檢漏、液體轉移、定容、振蕩等基本操作,說(shuō)出操作要點(diǎn)及原因。由于學(xué)生在學(xué)習過(guò)程中主要是聽(tīng)、記,并未對所學(xué)知識作深入加工,因而只能采取一種機械的記憶方法增加記憶負擔,效果不佳。事實(shí)證明,在進(jìn)行有關(guān)內容的檢測時(shí),學(xué)生在實(shí)驗步驟及操作注意點(diǎn)方面會(huì )出現很多錯誤。
二、有關(guān)學(xué)者對“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”的教學(xué)價(jià)值分析與實(shí)踐
針對這種情況,王靜霞等人(化學(xué)教學(xué)2008年第1期:《“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”的創(chuàng )新教學(xué)設計》)依據化學(xué)課程標準對這部分知識進(jìn)行解讀,認為應立足于“探究教學(xué)”,突出學(xué)生已有知識的作用,通過(guò)問(wèn)題引導,激發(fā)學(xué)生興趣,減輕學(xué)生思維負擔,在引領(lǐng)學(xué)生尋找新知識與原有知識的聯(lián)系,把“一定質(zhì)量分數溶液的配制”作為“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”的生長(cháng)點(diǎn),通過(guò)問(wèn)題解決,引導學(xué)生在探究的過(guò)程中逐步獲得知識,并實(shí)現能力的發(fā)展。為此,提出創(chuàng )新教學(xué)設計如下:
問(wèn)題引課:從配制質(zhì)量分數到配制物質(zhì)的量濃度。請大家參照配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分數溶液的方法,思考如何配制250mL0.2mol/L的碳酸鈉溶液。
學(xué)生通過(guò)計算,提出初步的實(shí)驗方案:稱(chēng)取5.3克碳酸鈉倒入燒杯中,再加入250mL水,攪拌溶解。
師生分析:該實(shí)驗方案跟物質(zhì)的量濃度的概念是否相符,比較溶液體積和溶劑體積的關(guān)系,引導學(xué)生分析誤差在何處。從而得出結論:不能簡(jiǎn)單地用量筒量取水的體積當作溶液體積。引出容量瓶這一新的實(shí)驗儀器。
教師介紹容量瓶的結構。學(xué)生觀(guān)察容量瓶:容量瓶為細頸、梨形瓶,有一刻度線(xiàn),有磨口玻璃塞,標有容積和溫度。
教師提出新的問(wèn)題:容量瓶為什么要制成細頸?為什么在容量瓶上標有溫度?
學(xué)生探究:容量瓶的刻度線(xiàn)在細頸處可以減少誤差。標明溫度是為了防止熱脹冷縮造成的誤差。并在老師的指導下對初步方案進(jìn)行修正:將稱(chēng)取的碳酸鈉倒入容量瓶中,再加水;虻谷霟,加適量水溶解,再轉移到容量瓶中,加水到刻度線(xiàn),振蕩。
然而,在教師的演示下,按實(shí)驗步驟進(jìn)行實(shí)驗。在實(shí)驗過(guò)程中,分步提出相應的問(wèn)題并組織學(xué)生討論解決,比如,提出如何溶解?怎樣將溶液轉移到容量瓶中?轉移后的實(shí)驗操作及其理由?一次性用100mL洗滌再轉移和分次用25mL洗滌再轉移,應選用哪種方法?容量瓶需要檢漏嗎,什么時(shí)候進(jìn)行?各步操作可能造成什么誤差等。
該設計尊重了學(xué)生學(xué)習基礎,充分發(fā)揮原有知識的生長(cháng)點(diǎn)作用,把演示實(shí)驗改為改探究邊演示邊分析誤差的師生共同探究學(xué)習的過(guò)程,巧設探究情境,緊緊抓住學(xué)生學(xué)習的積極性, 從而較好地實(shí)現了鞏固“物質(zhì)的量濃度”的概念,獲得配制“一定物質(zhì)的量濃度溶液”的實(shí)驗知識和操作技能,學(xué)會(huì )運用觀(guān)察、實(shí)驗等手段獲取信息,對實(shí)驗中的操作提出質(zhì)疑,比較積極在參與實(shí)驗探究,認識到定量實(shí)驗的嚴密性和誤差分析的重要性等三維教學(xué)目標。
不難發(fā)現,該教學(xué)設計仍囿于知識與技能的傳授層面上,只是在傳授方法中引入邊實(shí)驗探究邊分析實(shí)驗操作,通過(guò)質(zhì)量分數溶液的配制來(lái)發(fā)展新濃度配制,引導學(xué)生探究、試誤加深認識等教學(xué)方法上有所突破。
三、課程標準指導下“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”的教學(xué)價(jià)值分析與實(shí)踐
我認為,“一定物質(zhì)的量濃度溶液”的配制與學(xué)生已有的“一定質(zhì)量分數溶液”的配制存在著(zhù)知識繼承關(guān)系,把后者作為學(xué)習前者的知識生長(cháng)點(diǎn)實(shí)現有效的類(lèi)比遷移是符合化學(xué)教學(xué)規律的,但僅僅限于繼承還不夠,尚有潛隱的教學(xué)價(jià)值還有待于發(fā)掘。繼承是為了創(chuàng )新,在該實(shí)驗學(xué)習過(guò)程中,在教師的組織下,學(xué)生完全可以自主探究實(shí)現溶液配制,一定物質(zhì)的量的溶質(zhì)是如何獲得的,怎樣實(shí)現溶液體積的控制,為了達到溶質(zhì)完全轉移到溶液中,怎樣來(lái)設計實(shí)驗操作等問(wèn)題,并在問(wèn)題解決中感受發(fā)展和創(chuàng )新的快樂(lè )。另外,實(shí)驗中的重要儀器容量瓶也是一個(gè)難得的創(chuàng )新設計的例子,對引導學(xué)生認識實(shí)驗儀器的設計,有助于學(xué)生認識到實(shí)驗儀器是為實(shí)驗目的服務(wù)的,并不是一成不變,而是根據實(shí)驗需要創(chuàng )造出來(lái)的,對激發(fā)學(xué)生創(chuàng )新欲望,初步學(xué)習為了達到一定實(shí)驗目的創(chuàng )新實(shí)驗儀器可以采取哪些方法提供教學(xué)素材。因此,我們還應認識到本節教學(xué)內容還潛隱著(zhù)創(chuàng )新這一寶貴的教學(xué)價(jià)值。
為了實(shí)現這一教學(xué)價(jià)值,我設計的教學(xué)方案如下:
(一)學(xué)習背景分析
“一定物質(zhì)的量濃度溶液”的配制是高中化學(xué)第一個(gè)定量實(shí)驗,既要求學(xué)生掌握配制的原理,又要掌握配制的操作及其流程,其中還應涉及到儀器的選擇、實(shí)驗因素的控制。在教學(xué)中,往往是通過(guò)教師講解示范,學(xué)生模仿來(lái)學(xué)習。一般是在學(xué)完“物質(zhì)的量濃度”概念后要求觀(guān)察老師進(jìn)行演示實(shí)驗,再到實(shí)驗室自主實(shí)驗。
然而,學(xué)生做化學(xué)實(shí)驗,往往存在著(zhù)照方抓藥的不良習慣,實(shí)驗效果差,即使是新手做過(guò)的實(shí)驗,也難以形成有條理的記憶。其原因是多方面的,但實(shí)驗過(guò)程中缺乏必要的反思,對實(shí)驗知其然不知其所以然,沒(méi)有把實(shí)驗操作“升華”是重要原因。
事實(shí)證明,這種教學(xué)模式側重于實(shí)驗本身,然教學(xué)效果仍然不理想。在實(shí)驗室里,學(xué)生還得“照方抓藥”,對已觀(guān)察過(guò)的操作步驟和操作要領(lǐng)難以自如運用,實(shí)驗完畢后,也很難說(shuō)出完整的實(shí)驗步驟和實(shí)驗儀器,對實(shí)驗中存在的誤差分析更不到位。
看來(lái),必須改變業(yè)已形成的教學(xué)策略,在實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中,引導學(xué)生反思實(shí)驗原理、反思操作背后的理由,從更深層次體現教學(xué)價(jià)值。
根據化學(xué)課程標準,我們需要從三個(gè)維度來(lái)認識教學(xué)目標,需要從化學(xué)知識載體所承載的過(guò)程與方法來(lái)認識其教學(xué)價(jià)值。
(二)教學(xué)目標
1、知識與技能目標:根據物質(zhì)的量濃度的概念和配制一定質(zhì)量分數溶液來(lái)類(lèi)比遷移學(xué)會(huì )“一定物質(zhì)的量濃度溶液”的配制。能正確辨認容量瓶及其設計原因,初步學(xué)會(huì )溶液配制的實(shí)驗操作和誤差分析。
2、過(guò)程與方法目標:分析質(zhì)量分數溶液的配制的實(shí)驗用品和實(shí)驗操作步驟來(lái)領(lǐng)會(huì )溶液配制需控制哪些因素,分析定量實(shí)驗精確度的影響因素,在模仿與自主探究的技能學(xué)習過(guò)程中學(xué)會(huì )配制溶液的方法。在容量瓶設計分析過(guò)程中初步學(xué)習實(shí)驗儀器的創(chuàng )新設計原理。
3、情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)目標:在師生共同探究“一定物質(zhì)的量濃度溶液”的配制過(guò)程中,經(jīng)歷實(shí)驗步驟的設計、實(shí)驗儀器的創(chuàng )新設計、定量實(shí)驗的精確度控制和操作過(guò)程中的誤差分析等思維,體會(huì )到配制溶液的嚴謹性,從而有助于嚴謹思維與創(chuàng )新思維等科學(xué)素養的養成。
(三)目標達成片段
師:讓大家回顧物質(zhì)的量濃度的概念,現要配制1mol/L250mL的氯化鈉溶液,需要溶質(zhì)質(zhì)量是多少?
教學(xué)意圖:反思物質(zhì)的量濃度,讓學(xué)生理解配制該溶液時(shí)需要確定溶質(zhì)質(zhì)量和溶液體積兩個(gè)關(guān)鍵。通過(guò)計算溶質(zhì)質(zhì)量,鞏固物質(zhì)的量濃度的簡(jiǎn)單計算,明確配制物質(zhì)的量濃度盡管涉及到溶質(zhì)的物質(zhì)的量,但需要轉化成宏觀(guān)中的質(zhì)量才能進(jìn)行實(shí)驗。
師:根據大家計算,我們本節課重點(diǎn)解決怎么配制這種溶液。為此,請大家先回顧初中學(xué)過(guò)的“一定溶質(zhì)質(zhì)量分數溶液的配制”的步驟,需要用到哪些儀器?應怎樣配制?請以配制100g10%的氯化鈉溶液為例說(shuō)明。
生:用天平稱(chēng)取10g氯化鈉放在燒杯中,用量筒量取90mL水倒入,用玻璃棒攪拌到完全溶解即可。
教學(xué)意圖:幫助學(xué)生回顧,為配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液作比較。
師:可見(jiàn),配制溶液需要用到的儀器取決于配制原理。根據物質(zhì)的量濃度的定義,請大家想一想需要確定哪些物理量?
生:溶質(zhì)的物質(zhì)的量,在轉化成宏觀(guān)的物質(zhì)的質(zhì)量才能用天平進(jìn)行稱(chēng)取,還要確定溶液體積。
師:與質(zhì)量分數不同的是,本實(shí)驗需要確定溶液而不是溶劑的體積。請大家設計一下,怎樣做才能確定溶液體積?
生:自主討論。
師:歸納大家看法,需要一個(gè)儀器,應能滿(mǎn)足以下要求:確定體積、精密度高、能平穩放在桌上。擁有較大的容積的現有儀器如燒杯,但精密度不高;要求精密度高就必須是頸細,如量筒、溫度計等,怎樣實(shí)現以上功能?
生:各取其長(cháng),交流設計方案。歸納設計新儀器應具有如下特點(diǎn):容量大,底平穩,頸細,只需一個(gè)刻度,在一定溫度下精確度高,可以分別集燒瓶、燒杯、量筒的特點(diǎn)于一身。
教學(xué)意圖:學(xué)生在熟悉的實(shí)驗儀器尋找各自?xún)?yōu)點(diǎn),自主討論設計新實(shí)驗儀器的途徑,形成實(shí)驗儀器是人們根據實(shí)驗需要而設計的,激活創(chuàng )新。
師:展示容量瓶實(shí)物,請學(xué)生觀(guān)察。肚大頸細長(cháng)可以滿(mǎn)足以上要求,容積精密度與頸的精細關(guān)系密切,你還有什么發(fā)現?能解釋嗎?
生:只一條刻度線(xiàn)。因為配制溶液往往是固定體積,而不是可變體積。
生:標有溫度。溫度不同溶液的密度不同,體積會(huì )發(fā)生變化。要求配制溶液要在儀器規定的20℃進(jìn)行。
生:……
師:請大家觀(guān)察演示實(shí)驗,觀(guān)察后與一定質(zhì)量分數的溶液配制實(shí)驗進(jìn)行比較提出自己的問(wèn)題。演示實(shí)驗(略)。
生:質(zhì)量分數溶液配制時(shí)就在燒杯中進(jìn)行,溶解完即完成實(shí)驗,本實(shí)驗為什么不在容量瓶中直接配制?為什么要洗滌燒杯?為什么在燒杯中溶解后還要冷卻到室溫?向容量瓶加水時(shí)為什么不直接加到刻度線(xiàn)?
師:要求學(xué)生模仿教師演示實(shí)驗邊自主實(shí)驗邊講解分析。
教學(xué)意圖:模仿是動(dòng)作技能學(xué)習的有效方法,邊模仿邊實(shí)踐,邊討論邊實(shí)踐相結合,有利于實(shí)驗動(dòng)作技能的學(xué)習和實(shí)驗原理的理解。
師:大家做完實(shí)驗,能否說(shuō)清實(shí)驗的每一個(gè)步驟?每一個(gè)實(shí)驗操作用到什么儀器?有哪些操作要領(lǐng)?其理由是什么?
生:多數學(xué)生能正確解決上述問(wèn)題。
師:根據配制過(guò)程中的第一個(gè)步驟,請你想一想哪些操作環(huán)節的錯誤操作會(huì )引起實(shí)驗誤差?實(shí)驗誤差如何分析?
生:具體分析略。
(四)教學(xué)反思
從教學(xué)效果來(lái)看,經(jīng)過(guò)學(xué)生問(wèn)題提出、情景回顧、相互交流和動(dòng)手實(shí)驗,問(wèn)題逐個(gè)得到解決,實(shí)驗步驟一清二楚,印象深刻。
教師的講解、演示是必要的,但要讓學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì ),還需要激發(fā)學(xué)生內省力。只有來(lái)自學(xué)生內省的,才是穩定持續的,才能真切地理解。
物質(zhì)的量濃度的配制,不能僅當作是一個(gè)實(shí)驗或一個(gè)技能來(lái)看。還應看到這個(gè)載體所承載的方法教育的功能。從質(zhì)量分數的配制到物質(zhì)的量濃度的配制,有許多不同處,每一個(gè)不同處都反映了根據概念要求而變的方法論,其中,控制哪些變量、如何控制變量、實(shí)驗誤差及其控制都是定量實(shí)驗的共性。
傳統教學(xué)往往把教學(xué)關(guān)注點(diǎn)集中到化學(xué)知識的傳授上,而忽略化學(xué)知識教學(xué)的內在價(jià)值。比如,“一定物質(zhì)的量濃度溶液”的配制實(shí)驗教學(xué),從化學(xué)角度來(lái)看,其教學(xué)價(jià)值在于學(xué)生能配制符合要求的溶液,但如果學(xué)生今后不從事化學(xué)有關(guān)的工作,那么,很有可能這一技能就失去用武之地。我們認為,學(xué)習化學(xué)知識和技能是學(xué)生成長(cháng)的載體,化學(xué)教學(xué)是面向全體學(xué)生,除了知識與動(dòng)作技能本身,還需要能體現出其內在的教學(xué)價(jià)值。本節課,我們發(fā)掘了容量瓶的設計為載體,重在過(guò)程和方法,來(lái)不是簡(jiǎn)單的實(shí)物呈現,從而激發(fā)學(xué)生創(chuàng )新并提供一種創(chuàng )新方法;發(fā)掘了溶液配制從原理到儀器選擇到操作理由,從而把動(dòng)作技能學(xué)習融入原理理解中,體現了教學(xué)價(jià)值,實(shí)現三維教學(xué)目標。
結語(yǔ):學(xué)生頭腦不是一只杯子,等待著(zhù)老師來(lái)灌注,而是一把還未點(diǎn)燃的火炬,需要老師用智慧來(lái)引燃智慧。對化學(xué)知識的不同解讀,教學(xué)價(jià)值的不同理解,將導致不同的課堂教學(xué)目標!耙欢ㄎ镔|(zhì)的量濃度溶液”配制的教學(xué)既可以停留在知識與技能層面上,也可以在方法與過(guò)程的層面上有所突破,還可以在激發(fā)學(xué)生創(chuàng )新提供良好的教學(xué)素材,帶領(lǐng)學(xué)生體驗化學(xué)中的創(chuàng )新快樂(lè )。
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