重视挖掘教材实验 落实培育学科素养
——以“溴苯的制备”实验教学为例
2021-03-08广东省佛山市顺德区华侨中学528300何佩玲
广东省佛山市顺德区华侨中学(528300) 何佩玲
广东省佛山市顺德区教育发展中心(528300) 潘 红
高考试题中，很多实验试题虽源自教材，却高于教材。如2019年全国I卷第9题，就从实验操作、现象观察、装置作用等角度全面、深刻地考查了溴苯的制备相关问题。
笔者以“溴苯的制备”实验教学为例，深度挖掘课标和教材中的实验素材并进行创新设计，在实验教学中融合落实宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等化学核心素养，为核心素养导向的实验教学提供参考。
1 创新思考
1.1 原实验不足
由于制取溴苯用到液溴，液溴对皮肤有强腐蚀性，蒸汽有毒，不宜作为学生操作的实验，教材中也只要求学生能根据反应原理设计出合理的实验方案，教参中给了实验室制备溴苯的常规装置如图1所示。
图1 制备溴苯的常规装置
该装置虽然原理简单，学生一看便会，但却存在以下不足：
(1)反应试剂苯和液溴均易挥发且有毒性，除用量较多产生浪费之外，操作不当甚至可能引起中毒，而后续处理又容易造成环境污染；
(2)反应生成的HBr气体直接导入锥形瓶，虽能看到淡黄色沉淀生成，但无法排除溴蒸气对HBr检验的干扰；
(3)反应结束后圆底烧瓶中没有进行尾气处理，容易造成环境污染。
1.2 创新点挖掘
本实验的创新点挖掘见表1。
表1 溴苯制备的创新点挖掘
1.3 创新实验操作
1.3.1 实验仪器
具支试管、圆底烧瓶、注射器、导气管、铁架台、橡皮塞。
1.3.2 药品试剂
四氯化碳5 mL、液溴1.5 mL、苯5 mL、铁粉少量、饱和NaOH溶液、pH试纸、淀粉碘化钾试纸。
1.3.3 实验步骤
(1)按3∶1混合苯和液溴，配制饱和NaOH溶液，分别吸入2支注射器，待用。
(2)如图2所示，在圆底烧瓶中提前放入已润湿的pH试纸和淀粉碘化钾试纸。
图2 圆底烧瓶的处理
(3)如图3所示，连接好装置，在具支试管中加入CCl4和铁粉，检验装置的气密性。
图3 实验装置
(4)通过注射器往具支试管中加入苯和液溴的混合溶液，移动磁铁，使铁粉从CCl4层移动到上层，开始反应。
(5)观察并记录实验现象。
(6)结束实验时，将饱和NaOH溶液注入到具支试管中，进行尾气处理。
1.3.4 实验现象及结论
圆底烧瓶中没有看到红棕色气体，内壁有白雾，pH试纸变红而淀粉碘化钾试纸不变蓝。由此可推知反应生成HBr气体，该反应为取代反应。
2 实验教学目标
(1)引导学生对宏观实验现象的观察，深入探究微观断成键机理，理解苯“易取代”的性质特点，培养学生知识迁移、证据推理能力。
(2)通过创新实验与常规制备实验方法的对比，鼓励学生进行科学探究与创新。
(3)结合尾气处理对学生渗透科学态度与社会责任的核心素养。
3 实验教学设计
实验教学环节如图4所示，板书设计见表2，实验教学流程见表3。
图4 溴苯制备的教学环节
表2 板书设计
表3 溴苯的制备教学流程
4 评价与反思
为了落实《普通高中化学课程标准(2017年版)》提出的教学要求和培养学生化学核心素养的目标，更好地发挥实验资源的教学价值，针对教材实验的不足，进行实验改良与创新有着重要的教学意义。
4.1 创设真实问题情境，激发学生探究兴趣
真实情境的创设，利于拉近生活与化学的距离，增强学生探究的兴趣，提供探究的内驱力。本案例以消炎药的原料制备为问题情境，后续引入一系列探究活动，让学生在探究活动中自主运用各种科学思维来解决实际问题，课堂探究氛围深厚，学生奇思妙想迭出。
4.2 搭建交流分享平台，培养学生发散思维
本案例先将制备溴苯的常规实验装置图给出，留给学生充足的探究时间，通过分析常规装置可能存在的不足之处，明确“改进点”，并通过小组间不同方案的交流分享，不断创新改良，从而使学生的各种奇思妙想得以表达和交流。在组间和组内同伴的相互评价中，创新方案得以优化和完善，为学生科学探究与创新意识的培养提供了很好的过程支撑。
4.3 善用知识类比迁移，完善学科核心概念
要培养学生知识结构化的能力，就要帮助学生自主对各个知识点进行广泛关联，形成更具概括性的认识，形成学科核心概念或学科观念。本案例引导学生结合甲烷的光卤代反应，通过分析苯的溴代反应的断、成键过程，类比迁移得出苯的溴代反应原理，从而加深了学生对有机化合物取代反应更全面和深刻的认识。
高考试题导向教学的作用启示我们，化学课堂教学一定要重视实验教学。实验设计除了满足科学性、严谨性、规范性之外，还应将创新性、绿色化、微量化等因素考虑在内，借以充分发挥实验教学的功能与价值。
