基于学科核心素养的主题式化学实验教学策略

周艳

摘要：基于学科核心素养的主题式实验教学，是大单元概念统摄下的实验模块教学策略，开发学生基础实验潜能体现化学学科思维的教学价值，从而让学生认识到科学探究精神在化学中的重要地位和作用.

关键词：学科核心素养；主题式大单元教学设计；开发学生科学思维

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2024）12-0137-03

主题式单元教学是以本学科知识为基础，借助真实实验情境，开展实验探究活动，并在一定时间内解决一系列关联问题，由浅入深、由表及里、层层递进且深入地进行化学实验内容的学习.苏教版必修一专题二的内容“物质的分离与提纯”是高一年级新生刚接触高中化学实验部分的起点，

教师应借助本专题的内容，确定教学主题，用大单元学习的思想为指导，精心设计大单元下每一个子教学目标.针对子目标，合理安排实验内容，引导学生在做中学，学中思.每节课都像科学家那样去思考问题，这样才能和当前教育部提出的“立德树人”的大目标相契合，与江苏省高考的考核方向相一致［1］.

1 主题式教学内容分析

基于化学学科核心素养发展的课堂教学设计需要树立“整体观”，应围绕化学学科主题来确定其素养发展的价值，而不是只限于“局部”进行的割裂式断层的教学主题.笔者基于以上教学思想，确定了“从实验学化学”这一学习主题，开启“从实验学化学”大单元教学，将学生置身于真实的学习情境中，跟随科学家的脚步，探究实验化学的乐趣，培养严谨、求真和务实的科学探究的态度.

2 主题教学目标

（1）初步学会物质分离、提纯等基础化学实验原理和基本技能；

（2）通过学习理解依据物理性质和化学性质的差异进行物质分离与提纯；

（3）熟悉过滤、结晶、蒸馏、萃取及分液等基本操作及仪器的使用；

（4）初步认识实验方案设计、条件控制和数据处理等方法在科学探究中的应用.

3 主题教学过程

物质的分离与提纯分离的依据：利用差异，即各组成成分的物理性质或者化学性质的差异进行分离.这一基本思想需要学生明白，后续的分离与提纯就是围绕这一原理进行思考问题的［2］.

任务一思考：如何分离MnO2和KCl的混合物？依据什么差异？

学生：依据溶解性差异——采用过滤的方法分离

3.1 常规过滤

教师：过滤依据的差异是什么？

学生：颗粒的大小.難溶物颗粒较大无法透过滤纸的孔隙，而溶液中的离子和水分子较小可以透过滤纸.

教师展示过滤仪器的实物

任务二思考：过滤后的MnO2是否纯净？如果不纯净，有什么杂质在其表面？

学生：表面沾有KCl杂质.

教师：用什么洗涤沉淀？怎么洗涤呢？

学生：用蒸馏水洗涤.

教师：如何知道沉淀洗涤干净了呢？

学生：就是检验洗涤滤液中还有没有Cl-.

教师引导学生思考并给出参考：取最后一次洗涤滤液少许于试管中，滴加检验试剂（沉淀剂）——描述现象——得出结论，告知答题的规范性.3.2 蒸发结晶

任务三思考：过滤后的KCl溶液如何得到KCl晶体？

学生：KCl的溶解度随温度变化不大，采用蒸发结晶的方法得到.

教师展示蒸发结晶的相关仪器实物，并带着学生一起总结下蒸发结晶操作的注意事项.

任务四思考：NaCl （KNO3）？

学生讨论，然后总结发言：先将混合物溶于适量蒸馏水，然后蒸发浓缩，趁热过滤，洗涤，干燥.

3.3 趁热过滤

教师：趁热过滤的适用场景是什么？

学生：趁热过滤是为了防止因温度降低，溶质析出导致产率降低或者杂质析出导致产品不纯.

教师展示趁热过滤的相关仪器，介绍保温漏斗，趁热过滤如何操作，等等.

教师提出问题：（1）如何增大滤纸的过滤面积？

（2）浓硫酸这样具有腐蚀性的物质如何过滤呢？

教师展示相关图片和内容（因为这部分内容是学生未知的.

总结：（1）滤纸折成菊花形；

（2）使用砂芯漏斗过滤具有腐蚀性的物质.

3.4 渗析

教师：如果把滤纸的孔隙缩小变成半透膜，那么这种分离方法叫什么？

学生：渗析.

教师：让我们一起小结下有哪些方法可以加快过滤速率呢？

学生讨论：沉淀物颗粒越大，速率越快（可以让沉淀陈化或者加热煮沸）

3.5 减压过滤

给学生呈现减压过滤的装置仪器，介绍布氏漏斗，抽滤瓶，真空泵等使用方法.给学生以直观的感受.

教师：减压过滤有什么优点？

学生： ①加快过滤速度；②可以让沉淀物更干燥.

然后教师小结有关过滤的相关内容如下：

任务五思考：如何从溶液中获得晶体？

学生讨论后发言：由不饱和溶液到饱和溶液然后结晶析出晶体.

教师：如果KNO3（NaCl）如何得到纯净的KNO3晶体？

学生：由于KNO3的溶解度随温度变化很大，而杂质NaCl的溶解度随温度变化不大，所以可以采用降温结晶的方法得到.

3.6 降温结晶

教师：蒸发浓缩到什么程度就可以停止加热了呢？

学生：溶液表面温度低，水分蒸发快，已经达到饱和状态有晶体析出.

教师小结下蒸发结晶和降温结晶的区别：

教师：结晶的后续工作是什么？

学生：应该是过滤、洗涤和干燥.

教师：过滤后发现器壁上有晶体该用什么冲洗呢？

学生：为了洗涤晶体又不影响晶体的纯度，用母液清洗.

教师：过滤后的晶体为何要洗涤？用什么洗涤？

学生讨论后：为了洗去晶体表面可溶性杂质.

教师：洗涤晶体时需要注意哪些问题？

学生：需要考虑温度的问题——尽可能减少洗涤时溶解损失.

教师追问：怎么控温？

学生：用冷水或冰水洗涤

教师最后强调：对于带有结晶水的物质需要低温干燥.

教师通过PPT展示生活中的淡水简易制备装置.

3.7 蒸馏

教师展示蒸馏装置的实物，并以此请学生指出蒸馏装置的三个部分分别在哪里.

教师总结：蒸馏的差异——沸点的差异，分离对象是互溶的液——液混合物

教师：如何利用乙醇溶液制備无水乙醇？

教师分别给出二者的沸点：乙醇-78.5 ℃，水-100 ℃.

二者沸点是有差异的，可是差异大吗？

学生：好像不大，相差<30 ℃.

教师追问：这样直接蒸馏效果好吗？会得到你想要的无水乙醇吗？

学生：不能，乙醇中一定会混有水蒸气的.

教师：那怎么办？加什么合适呢？

学生：生石灰或者NaOH.

教师：说得太好了，通常加入生石灰再进行蒸馏这样就可以得到品质较好的无水乙醇了.

接下来，教师向学生展示实验室几种常见的冷凝管：直型冷凝管、球形冷凝管、蛇形冷凝管.

教师：请问，蒸馏时为什么使用直型冷凝管呢？

经学生讨论后：感觉其他两种里面有好多小球球，可能会发生积液的问题.

教师：想得好，确实是这个问题，同学们想知道另外两种冷凝管是怎么用的吗？

球形的和直型的有什么区别？

学生：内部接触面积更大，停留时间长，冷凝效果更好？

教师：既然它们的冷凝效果更好，缺点却是容易积液，请大家猜猜该怎么用它们呢？

学生非常好奇，你一言我一语地讨论

教师：那就是“竖起来”使用啊.

3.8 分液

教师展示分液漏斗实物，并告知使用方法，如何检漏等.

3.9 萃取

请大家讨论以上几种物质的溶解性.

思考：既然I2易溶于CCl4，微溶于水，若三者在一个体系中，会怎样呢？

小结萃取剂的选择条件：（1）溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度;（2）萃取剂与原溶剂不互溶;

（3）溶质不与萃取剂发生化学反应.

4 结束语

在高中化学教学过程中，教师需要多引导，多让学生表达，鼓励学生多说多动手，逐步提升化学

语言的精准和规范性.通过实验充分落

实新高考的要求，培养学生科学思维.精准规范的语言表达能力和动手能力是在本节课中需要达成的教学目标.

参考文献：

［1］ 廖荣滔.体现“像科学家一样思考”的项目式教学设计［J］.化学教与学，2023（11）：45.

［2］ 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

［责任编辑：季春阳］