中学化学“物质检验”的学段要求与科学探究目标的落实

黎良枝+王英

摘要：上海市初、高中课程标准和教材较好地实现了两个学段在“物质检验”实验内容和技能的衔接。高中化学“物质检验”是在初中化学“物质检验”的基础上由宏观物质的检验走向离子或者官能团的检验，探究方法与过程由简单到复杂。落实科学探究目标的过程应该具有探究性、开放性与实践性，要提高学生探究的自主性。

关键词：中学化学；物质检验；学段要求；探究性目标

文章编号：1005–6629（2016）3–0029–06 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

化学的基本问题是物质的组成、结构和性质。“物质检验”是了解物质组成的定性手段，而了解物质组成是进一步研究其结构、反应等的前提。因此，“物质检验”是基础化学中重要的专题内容之一，历来被作为教学和考核的热点和重点。为了搞好“物质检验”专题的初、高中教学衔接，提高“物质检验”专题的教学效率，本文对初、高中化学中“物质检验”专题的内容和水平要求进行衔接分析，明确各学段教学中要完成哪些任务、达到什么样的要求。采用适当的教学策略和方法来提升课堂教学有效性，促进学生学习方式的改变，是落实科学探究目标的保证。本文还将对“物质检验”教学中如何把握科学探究的学段发展目标、开展切实有效的科学探究教学活动进行讨论。

1 课程标准对“物质检验”的教学内容与水平要求

《上海中学化学课程标准（征求意见稿）》中有关高中化学的“化学实验活动”包括：物质分离、制备、检验和定量实验四个部分，对应的学习水平要求为“B”级别。其中物质的检验包括无机物和有机物的鉴定与鉴别，相应的内容是：

1.1 初中学段

初中阶段“化学实验活动”内容提及：常见物质的检验是初中化学实验活动的主要内容。物质的检验仅限于对给定的几种物质进行鉴别，如氧气、二氧化碳、氮气的检验；氯化钠、硫酸钠、碳酸钠的鉴别。具体对于“物质的检验”教学要求如表1所示。

1.2 高中基础课程

高中基础课程的“化学实验活动”内容提及：物质的分离、制备、检验和定量分析是化学实验的基本内容。对于“物质的检验”教学要求如表2所示。

1.3 高中拓展课程

高中拓展课程中“实验探索”内容提及：在学生学会实验基本操作后，能根据化学的原理设计一些实验进行定性和定量实验探究，进一步提高学生的科学探究能力。其中涉及到“物质的检验”的教学要求如表3所示。

1.4 初、高中比较分析

从课程标准来看，“物质的检验”在初高中有着明显差异：

（1）初中化学重点是通过酸、碱、盐、水和常见气体的通性或者特性进行检验和区分，由于没有建立“离子”的概念，此类检验停留在对于几种物质的区别上。如碳酸钠、氯化钠、硫酸钠几种溶液的鉴别和区分。

（2）高中化学首先在高一初始学习原子、离子的概念，并在第二章《开发海水中的卤素资源》通过氯、溴、碘元素性质的递变性学习“检验Cl-、Br-、I-”，从而将初中化学中的“物质检验”提升到了更接近反应本质的“离子检验”。

（3）高中化学在有机化学相关章节涉及“物质检验”中的“官能团检验”。

（4）高中化学在“物质的检验”方面对实验方案的设计、实验条件的控制、实验现象和数据的处理等提出了要求，需要在教学过程中注意做好由宏观到微观、由简单的验证性实验到更深入的科学探究过程的衔接问题。

2 教材中“物质检验”的教学内容和要求

上海科学技术出版社出版的初中和高中化学教材各个章节中，教材编写者在课程标准的基础上或明或暗地设置了物质检验的相关知识点。

初中化学教材包括二氧化碳的检验、澄清石灰水的检验、酒精和水的鉴别、铁和铜的鉴别、氧气的检验（检验和验满）、水的检验、检验溶液的酸碱性、溶液的酸碱度测定、碳酸钙和氧化钙的鉴别、金刚石和石墨的鉴别、一氧化碳和二氧化碳的鉴别、酸与碱的检验、某些盐的检验等13处，部分知识点及其要求如表4所示。

高一化学教材“物质检验”包括教材正文中“粗盐提纯”中离子检验、“电解饱和食盐水”中产物的检验、“氯气与水的反应与漂白作用”中使湿润的有色布条褪色的是盐酸还是次氯酸、“从海带中提取碘”中碘单质的检验等合计26处。[拓展视野]中涉及“物质检验”有2处。例如：6.2 [拓展视野]酒精测定仪中的化学平衡，让学生知道酒精测定仪确定司机是否酒后驾车的原理，即利用氧化还原反应和化学平衡的知识认识乙醇的检验。[课堂实验]、[学生实验]、[探究与实践]中涉及“物质检验”各有1处。

教材正文后的[思考与复习]中涉及“物质检验”的习题有16处。例如：2.1节[思考与复习]6.设计鉴别硫酸镁、氯化钠、氢氧化钠和盐酸的实验方案（只提供了酚酞）。

高中化学“物质检验”部分知识汇总如表5所示。对初、高中学段教材中有关“物质检验”的实验编排对比，可以发现：

2.1 初、高中教材中的实验编排凸显了两个学段在化学实验内容和技能的衔接

初中与高中教材在实验内容上的衔接情况较好，初中掌握的实验知识与技能多应用于高中学段一些综合实验中，一些实验基本操作和装置都在高中阶段进一步得到应用，复杂程度有所提高，例如用试管实验方式进行的物质检验，在高中化学增加了加热等实验操作，其他实验用品也大大增加，如表6所示。endprint

2.2 高中化学“物质检验”是在初中化学“物质检验”的基础上由宏观物质的检验到离子或官能团的检验

初中化学对硫酸钠、碳酸钠、氯化钠等常见物质的检验进行实验探究，主要是落实在酸根的检验上，主要涉及到盐酸根、硫酸根、碳酸根的检验，对于相互之间的干扰受初中知识有限的影响考虑的较少且检验方法比较单一。高中化学进一步学习离子的检验，通过硫酸根、碳酸根、氯离子的类别检验，将物质的检验由表观提升到微观、由单一物质的检验提升到类别检验，让学生逐步认识物质检验的本质。而且由简单的检验逐步发展为排除常见离子的干扰的实验方案的设计。高中化学还对羟基、羧基、醛基的检验进行了深入探索，且由乙醇、乙酸、甲醛的检验拓展到醇类、羧酸和醛类物质的类别检验。

2.3 探究方法与过程由简单到复杂

学生在初中学习物质检验时的探究方法比较单一，进入高中阶段后，由于物质检验知识结构趋于复杂，实验知识和技能的数量和难度逐步加大。高中探究性实验教学要求明显高于初中，不仅要求学生懂得“是什么”，而且要求学生理解“为什么”，还要会“怎么做”，并能进行评价“做得怎么样”。教师需要针对实际，及时调整在实验探究中的教学方法，指导学生对实验内容、实验原理、实验计划及结论进行研究，从不同角度质疑，深化对实验知识的理解。

2.4 探究性实验中情感态度与价值观的要求有所提高

初中化学课程标准对于科学探究的“情感态度与价值观”的目标要求是：“保持和增强对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲，发展学习化学的兴趣。”高中化学课程标准要求“发展学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐”，更重视理论联系实际，重视运用已有的化学知识探究解决生产和生活中的一些具体问题。

3 初、高中学段“物质检验”探究目标的落实

根据课程标准的内容、水平要求，教材中有关“物质检验”的内容采取了“先分散后集中”、“先物质后离子、官能团的类别检验”、“先纯净物后混合物”等原则，让学生逐步了解、理解、掌握物质检验的一般方法，乃至物质检验方法设计等。

“闵行区叶佩玉名师工作室”在集体研究过程中，进行了“物质检验”在两个学段的教学实践探索，其中由王英老师设计并执教“酸碱盐的鉴别”、黎良枝老师设计并执教“离子的检验”，通过这两节课，初步从中比较并归纳出不同学段在“物质检验”中的教学规律以及探究目标落实的途径与方法。

3.1 科学探究目标一定要在探究过程中落实

科学探究目标的落实要注重学习过程中潜在的教育因素，尽可能地让学生经历完整的知识发现、形成、应用和发展过程。让学生尽可能地像科学家那样发现问题、解决问题，经历完整的科学研究过程。当前，不少教师囿于学校条件或课时紧张而不做实验探究，容易让学生丧失好奇心、学习兴趣和探究的愿望，无法落实科学探究目标，难以成为会学习的人，难以适应终身学习的社会发展趋势。我们的课题研究发现，科学探究目标一定要在探究过程中落实，故在课题研究过程中，强调日常教学中的实验探究过程的完整性，要求包括探究问题引发、探究过程设计、正确的实验操作、观察现象与正确描述、评价与形成结论等，学生逐步形成了完整的探究习惯和探究方法，科学探究目标很自然地在过程中予以落实。

3.2 提高学生探究的自主性有助于落实科学探究目标

探究性学习在教学过程中把学生作为活动的主体，立足于学生的学，以学生的主体活动为中心来展开教学过程。学生在积极主动地参与教学活动过程中以自己的经验和知识为基础，亲身体验与实践，以自己的方式将知识纳入到自己的认知结构中，并尝试用学过的知识解决新问题。合适的背景知识、教学方式与课堂氛围有助于提高学生课堂学习的参与度，并将学习任务内化为自主性学习任务。

在王英老师设计并执教的“酸碱盐的鉴别”中，通过任务驱动总结出了酸、碱、盐溶液的一般检验方法后，设计了“为了证明长期暴露在空气中的氢氧化钠溶液已经变质，用三种不同物质类别的试剂”的实验探究活动。让学生体验在物质检验过程中学以致用的乐趣，提高了学生学习的自主性。

在黎良枝老师设计并执教的“离子的检验”中，教学设计以“化学检验工（初级、中级和高级）、化学分析师考核”为背景，分别对应单一离子检验、简单化合物鉴定、多种物质的鉴别、混合物中各成分的鉴定等探究活动，由简至繁，由基础到拓展。通过学案导言设计，让学生认识到社会生产和生活中经常涉及到物质的检验，有大量技术人员从事化学、化工、医学、食品、环境等领域的相关检验工作。在生活中也会遇到一些检验问题，如何分清楚厨房里的调料盒中是食盐、食用碱，还是淀粉；瓶装水是蒸馏水、纯净水还是矿泉水；室内空气中是否含有毒害气体；等等。这些检验大多数涉及到无机化合物，对常见离子的检验以及实验方法设计都是物质检验的重要基础。教学设计中要选择这些贴近生活与工农业生产的学习情境，让学生体验物质检验在工农业生产、社会生活中的价值。

3.3 在探究过程中注重开放性与实践性会取得良好的教学效益

科学探究是以学生的主体实践活动为主线展开的，其目标没有像知识目标那样明确具体的要求，内容、结果均应是开放的。应该让学生在探究学习的过程中，能够大胆地怀疑、提出问题、探讨解决问题的方案、对不同的结果进行分析，以培养创新意识和创造能力。要让学生通过自己的主体活动，在做中学，使得学生的实践活动贯穿于学习活动的始终。

例如，在“离子的检验”的课例中设计“网购蓬灰化学成分的鉴定”、“定量分析自制拉面剂中碳酸钠、碳酸钾的含量”的探究任务，让学生通过“化学分析师考核”，学习将离子的检验知识综合应用于某种化工产品的鉴别中。endprint

[课堂探究任务：网购蓬灰化学成分的鉴定]（教学演示文稿片段，见图1）

在作业设计过程中，结合社会生活实践的习题往往能激发学生的学习愿望，我们在“离子的检验”课例中设计了“鉴别所买的房子用的是海砂还是河砂”的课内拓展型作业，内容如下：

2013年央视315曝光了深圳海砂危楼，大量居民楼房楼板开裂、墙体裂缝等问题。网上的几种鉴定方法如下：

（1）颜色发黑的为海砂，发黄的为河砂；

（2）用太阳晒，有白色晶体（盐）的是海砂；

（3）粘手感，抓一把砂用力握，然后拍掉，发现粘手拍不干净的为海砂，不粘手基本能拍干净的为河砂；

（4）河沙中有大小不一的鹅卵石，海砂中有贝壳的残片；

（5）最笨的方法是尝，咸的为海砂，淡的为河砂。或抓一把浸水里（水不要太多），尝水的味道。

你认为以上方法是否科学合理，并说明理由。请你根据已学知识设计一个科学、简单易行的鉴别方法。

[资料库]建设部规定：海砂必须经过净化处理，满足要求后方可用于配制混凝土。对钢筋混凝土，海砂中氯离子含量不应大于0.06%。若必须使用海砂时，则应经淡水冲洗，其氯离子含量不得大于0.02%。

对于这一学习任务，学生需要借助检验氯离子的基础知识对几种鉴定方法进行判断，此外，还需要做出定量检验的方案设计，以判断氯离子浓度大小。此类课内拓展型作业贴近生活实践，甚至为学生未来购房提出参考意见，深受学生喜爱，分析讨论过程很好地落实了科学探究目标，还能激发学生学好化学的意愿。

另外，“离子的检验”在课后拓展任务的设计上也进行了探索，结合学生喜爱的课堂探究任务“网购蓬灰化学成分的鉴定”，设计了“[课后拓展任务]定量分析自制拉面剂中碳酸钠、碳酸钾的含量”，这一任务进一步将离子的定性检验推向了定量检验，内容如下：

天然蓬灰不利于大规模生产且质量不可控，需燃烧大量蓬草制取“蓬灰”，浪费自然资源，易释放出大量烟尘。如果拉面要进行现代化、标准化生产，质量稳定、成分可控的“蓬灰替代品”就是一种必然需求，可按照最佳配方精确控制蓬灰的组成。

根据蓬灰的有效成分，用食品级碳酸钠、碳酸钾、氯化钠配制一款某种比例的拉面剂，并设计实验检验其中各种成分的含量。

任务要求：

（1）设计多种方法（可应用气体法、沉淀法、滴定法或者方法组合）分析自制拉面剂中碳酸钠、碳酸钾的含量。

（2）画出实验设计中核心方法的实验简图（可参考下图）。

（3）指出需要通过实验采集哪些数据，并根据这些数据列出各成分的含量的计算式。

教学过程中，鉴于课内探究任务与课后作业很好地嵌于学生的生活中，很好地激发了学生的探究愿望，并兴致盎然地开展鉴定方案的设计与实验。任务设计将课堂学习拓展到与大家密切相关的生活中，完成如此开放且极具实践性的任务不仅仅很好地落实科学探究任务，而且取得了更好的教学效益。学案最后还编写了阅读任务[职业教育]“化学分析工程师”介绍，让学生了解化学分析工程师的教育背景与能力要求。

总之，上海市初、高中化学课程标准和教材中的实验编排凸显了两个学段在化学实验内容和技能的衔接。对于“物质检验”专题，在初、高中化学两个学段中，要做好实验主题、实验内容、实验方法、情感态度价值观的衔接。高中化学“物质检验”是在初中化学“物质检验”的基础上由宏观物质的检验到离子或者官能团的检验，探究方法与过程由简单到复杂。在落实科学探究目标的过程中，强调科学探究目标一定要在探究过程中落实，要提高学生探究的自主性，注重探究过程的开放性与实践性，才能取得良好的教学效益。

参考文献：

[1]上海市教委教学研究室.上海市中学化学课程标准（征求意见稿）[S].上海：上海教育出版社，2002.

[2]车晓旋，徐睿.“上海市中学化学课程标准”的解读（上）[J].计算机教与学·现代教学，2005，（5）：16～17.endprint