“一定物質的量濃度溶液的配制”的教學價值(一)

摘  要：以“一定物質的量濃度溶液的配制”教學為例，同樣的化學知識點在不同教學理念指導下其教學價值相異，應從三維教學目標來來發(fā)掘化學知識與技能的教學價值，使蘊涵其中的過程與方法價值得到應有的體現。
 關鍵詞：教學價值  物質的量濃度溶液的配制  高中化學課程標準
 對化學課程標準的不同解讀將導致對化學知識教學價值的不同認識，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也將呈現出不同的教學特色，從而實現不同的教學價值�，F以“一定物質的量濃度溶液的配制”教學為例加以闡述。
  “一定物質的量濃度溶液的配制”是中學化學中重要的定量實驗之一，無論是傳統(tǒng)教材還是新課程下的蘇教版教材，都安排在高一化學初始階段學習，并作為必修的重點知識。
 一、教學大綱指導下“一定物質的量濃度溶液的配制”的教學價值分析
 從與同行的交流中可以得知，傳統(tǒng)教學對該部分內容的教學價值有著比較明確的認識，似乎成為定論。根據教學大綱的要求，“物質的量濃度”作為化學概念學習，其教學要求是C級層次，即“懂得‘為什么’，能夠領會概念和原理的基本內涵，能夠解釋一些簡單的化學問題”；作為實驗技能學習，其教學要求是a級層次，即“在教師的指導下，學習實驗操作”。因此，一般來說，其教學價值往往定位于“物質的量濃度”的概念和配制“一定物質的量濃度溶液”的實驗操作技能，認為通過該部分的教學，可以促使學生對容量瓶有比較全面的認識，訓練提高學生的實驗操作能力，如固體的稱量、液體的量取、溶解、轉移、容量瓶的檢漏、振蕩等，還可以在引導學生進行實驗設計以及誤差分析的過程中發(fā)展思維能力。
 與此認識相對應，課堂教學的設計往往大同小異，教學主線幾乎形成定式。其教學主線往往同是：先講解配制一定物質的量濃度溶液的實驗原理，再簡要介紹實驗儀器：容量瓶，再介紹實驗操作步驟并分析各步驟的作用，然后進行演示實驗或學生隨堂實驗，在實驗中講解操作注意點，最后引導學生進行誤差分析，促使學生認識規(guī)范操作的必要性，并進一步理解操作的方法。
 然而，由于學生缺乏配制一定物質的量濃度溶液的知識基礎，在教學過程中處于十分被動的地位，整個教學過程基本上是教師講，學生聽，教師做，學生看。另外，由于此實驗主要涉及一些基本實驗操作，實驗過程中并沒有易引起學生興趣的新奇現象，因而難以激發(fā)學生的學習積極性。該部分內容除了需要理解實驗步驟，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，說出操作要點及原因。由于學生在學習過程中主要是聽、記，并未對所學知識作深入加工，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。事實證明，在進行有關內容的檢測時，學生在實驗步驟及操作注意點方面會出現很多錯誤。
 二、有關學者對“一定物質的量濃度溶液的配制”的教學價值分析與實踐
 針對這種情況，王靜霞等人（化學教學2008年第1期：《“一定物質的量濃度溶液的配制”的創(chuàng)新教學設計》）依據化學課程標準對這部分知識進行解讀，認為應立足于“探究教學”，突出學生已有知識的作用，通過問題引導，激發(fā)學生興趣，減輕學生思維負擔，在引領學生尋找新知識與原有知識的聯系，把“一定質量分數溶液的配制”作為“一定物質的量濃度溶液的配制”的生長點，通過問題解決，引導學生在探究的過程中逐步獲得知識，并實現能力的發(fā)展。為此，提出創(chuàng)新教學設計如下：
 問題引課：從配制質量分數到配制物質的量濃度。請大家參照配制一定溶質質量分數溶液的方法，思考如何配制250mL0.2mol/L的碳酸鈉溶液。
 學生通過計算，提出初步的實驗方案：稱取5.3克碳酸鈉倒入燒杯中，再加入250mL水，攪拌溶解。
 師生分析：該實驗方案跟物質的量濃度的概念是否相符，比較溶液體積和溶劑體積的關系，引導學生分析誤差在何處。從而得出結論：不能簡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驗儀器。  
 教師介紹容量瓶的結構。學生觀察容量瓶：容量瓶為細頸、梨形瓶，有一刻度線，有磨口玻璃塞，標有容積和溫度。
 教師提出新的問題：容量瓶為什么要制成細頸？為什么在容量瓶上標有溫度？
 學生探究：容量瓶的刻度線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行修正：將稱取的碳酸鈉倒入容量瓶中，再加水�；虻谷霟�杯中，加適量水溶解，再轉移到容量瓶中，加水到刻度線，振蕩。
 然而，在教師的演示下，按實驗步驟進行實驗。在實驗過程中，分步提出相應的問題并組織學生討論解決，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，什么時候進行？各步操作可能造成什么誤差等。
 該設計尊重了學生學習基礎，充分發(fā)揮原有知識的生長點作用，把演示實驗改為改探究邊演示邊分析誤差的師生共同探究學習的過程，巧設探究情境，緊緊抓住學生學習的積極性， 從而較好地實現了鞏固“物質的量濃度”的概念，獲得配制“一定物質的量濃度溶液”的實驗知識和操作技能，學會運用觀察、實驗等手段獲取信息，對實驗中的操作提出質疑，比較積極在參與實驗探究，認識到定量實驗的嚴密性和誤差分析的重要性等三維教學目標。
 不難發(fā)現，該教學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驗探究邊分析實驗操作，通過質量分數溶液的配制來發(fā)展新濃度配制，引導學生探究、試誤加深認識等教學方法上有所突破。
 三、課程標準指導下“一定物質的量濃度溶液的配制”的教學價值分析與實踐
 我認為，“一定物質的量濃度溶液”的配制與學生已有的“一定質量分數溶液”的配制存在著知識繼承關系，把后者作為學習前者的知識生長點實現有效的類比遷移是符合化學教學規(guī)律的，但僅僅限于繼承還不夠，尚有潛隱的教學價值還有待于發(fā)掘。繼承是為了創(chuàng)新，在該實驗學習過程中，在教師的組織下，學生完全可以自主探究實現溶液配制，一定物質的量的溶質是如何獲得的，怎樣實現溶液體積的控制，為了達到溶質完全轉移到溶液中，怎樣來設計實驗操作等問題，并在問題解決中感受發(fā)展和創(chuàng)新的快樂。另外，實驗中的重要儀器容量瓶也是一個難得的創(chuàng)新設計的例子，對引導學生認識實驗儀器的設計，有助于學生認識到實驗儀器是為實驗目的服務的，并不是一成不變，而是根據實驗需要創(chuàng)造出來的，對激發(fā)學生創(chuàng)新欲望，初步學習為了達到一定實驗目的創(chuàng)新實驗儀器可以采取哪些方法提供教學素材。因此，我們還應認識到本節(jié)教學內容還潛隱著創(chuàng)新這一寶貴的教學價值。
 為了實現這一教學價值，我設計的教學方案如下：
 （一）學習背景分析
 “一定物質的量濃度溶液”的配制是高中化學第一個定量實驗，既要求學生掌握配制的原理，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、實驗因素的控制。在教學中，往往是通過教師講解示范，學生模仿來學習。一般是在學完“物質的量濃度”概念后要求觀察老師進行演示實驗，再到實驗室自主實驗。
 然而，學生做化學實驗，往往存在著照方抓藥的不良習慣，實驗效果差，即使是新手做過的實驗，也難以形成有條理的記憶。其原因是多方面的，但實驗過程中缺乏必要的反思，對實驗知其然不知其所以然，沒有把實驗操作“升華”是重要原因。
 事實證明，這種教學模式側重于實驗本身，然教學效果仍然不理想。在實驗室里，學生還得“照方抓藥”，對已觀察過的操作步驟和操作要領難以自如運用，實驗完畢后，也很難說出完整的實驗步驟和實驗儀器，對實驗中存在的誤差分析更不到位。
 看來，必須改變業(yè)已形成的教學策略，在實驗教學過程中，引導學生反思實驗原理、反思操作背后的理由，從更深層次體現教學價值。
 根據化學課程標準，我們需要從三個維度來認識教學目標，需要從化學知識載體所承載的過程與方法來認識其教學價值。
 （二）教學目標
 1、知識與技能目標：根據物質的量濃度的概念和配制一定質量分數溶液來類比遷移學會“一定物質的量濃度溶液”的配制。能正確辨認容量瓶及其設計原因，初步學會溶液配制的實驗操作和誤差分析。
 2、過程與方法目標：分析質量分數溶液的配制的實驗用品和實驗操作步驟來領會溶液配制需控制哪些因素，分析定量實驗精確度的影響因素，在模仿與自主探究的技能學習過程中學會配制溶液的方法。在容量瓶設計分析過程中初步學習實驗儀器的創(chuàng)新設計原理。
 3、情感態(tài)度與價值觀目標：在師生共同探究“一定物質的量濃度溶液”的配制過程中，經歷實驗步驟的設計、實驗儀器的創(chuàng)新設計、定量實驗的精確度控制和操作過程中的誤差分析等思維，體會到配制溶液的嚴謹性，從而有助于嚴謹思維與創(chuàng)新思維等科學素養(yǎng)的養(yǎng)成。
 （三）目標達成片段
 師：讓大家回顧物質的量濃度的概念，現要配制1mol/L250mL的氯化鈉溶液，需要溶質質量是多少？
 教學意圖：反思物質的量濃度，讓學生理解配制該溶液時需要確定溶質質量和溶液體積兩個關鍵。通過計算溶質質量，鞏固物質的量濃度的簡單計算，明確配制物質的量濃度盡管涉及到溶質的物質的量，但需要轉化成宏觀中的質量才能進行實驗。
 師：根據大家計算，我們本節(jié)課重點解決怎么配制這種溶液。為此，請大家先回顧初中學過的“一定溶質質量分數溶液的配制”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明。
 生：用天平稱取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。
 教學意圖：幫助學生回顧，為配制一定物質的量濃度的溶液作比較。
 師：可見，配制溶液需要用到的儀器取決于配制原理。根據物質的量濃度的定義，請大家想一想需要確定哪些物理量？
 生：溶質的物質的量，在轉化成宏觀的物質的質量才能用天平進行稱取，還要確定溶液體積。
 師：與質量分數不同的是，本實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，需要一個儀器，應能滿足以下要求：確定體積、精密度高、能平穩(wěn)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，怎樣實現以上功能？
 生：各取其長，交流設計方案。歸納設計新儀器應具有如下特點：容量大，底平穩(wěn)，頸細，只需一個刻度，在一定溫度下精確度高，可以分別集燒瓶、燒杯、量筒的特點于一身。
 教學意圖：學生在熟悉的實驗儀器尋找各自優(yōu)點，自主討論設計新實驗儀器的途徑，形成實驗儀器是人們根據實驗需要而設計的，激活創(chuàng)新。
 師：展示容量瓶實物，請學生觀察。肚大頸細長可以滿足以上要求，容積精密度與頸的精細關系密切，你還有什么發(fā)現？能解釋嗎？
 生：只一條刻度線。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，體積會發(fā)生變化。要求配制溶液要在儀器規(guī)定的20℃進行。
 生：……
 師：請大家觀察演示實驗，觀察后與一定質量分數的溶液配制實驗進行比較提出自己的問題。演示實驗（略）。
 生：質量分數溶液配制時就在燒杯中進行，溶解完即完成實驗，本實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？向容量瓶加水時為什么不直接加到刻度線？
 師：要求學生模仿教師演示實驗邊自主實驗邊講解分析。
 教學意圖：模仿是動作技能學習的有效方法，邊模仿邊實踐，邊討論邊實踐相結合，有利于實驗動作技能的學習和實驗原理的理解。
 師：大家做完實驗，能否說清實驗的每一個步驟？每一個實驗操作用到什么儀器？有哪些操作要領？其理由是什么？
 生：多數學生能正確解決上述問題。
 師：根據配制過程中的第一個步驟，請你想一想哪些操作環(huán)節(jié)的錯誤操作會引起實驗誤差？實驗誤差如何分析？
 生：具體分析略。
 （四）教學反思
 從教學效果來看，經過學生問題提出、情景回顧、相互交流和動手實驗，問題逐個得到解決，實驗步驟一清二楚，印象深刻。
 教師的講解、演示是必要的，但要讓學生深刻領會，還需要激發(fā)學生內省力。只有來自學生內省的，才是穩(wěn)定持續(xù)的，才能真切地理解。
 物質的量濃度的配制，不能僅當作是一個實驗或一個技能來看。還應看到這個載體所承載的方法教育的功能。從質量分數的配制到物質的量濃度的配制，有許多不同處，每一個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、實驗誤差及其控制都是定量實驗的共性。
 傳統(tǒng)教學往往把教學關注點集中到化學知識的傳授上，而忽略化學知識教學的內在價值。比如，“一定物質的量濃度溶液”的配制實驗教學，從化學角度來看，其教學價值在于學生能配制符合要求的溶液，但如果學生今后不從事化學有關的工作，那么，很有可能這一技能就失去用武之地。我們認為，學習化學知識和技能是學生成長的載體，化學教學是面向全體學生，除了知識與動作技能本身，還需要能體現出其內在的教學價值。本節(jié)課，我們發(fā)掘了容量瓶的設計為載體，重在過程和方法，來不是簡單的實物呈現，從而激發(fā)學生創(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，從而把動作技能學習融入原理理解中，體現了教學價值，實現三維教學目標。
 結語：學生頭腦不是一只杯子，等待著老師來灌注，而是一把還未點燃的火炬，需要老師用智慧來引燃智慧。對化學知識的不同解讀，教學價值的不同理解，將導致不同的課堂教學目標。“一定物質的量濃度溶液”配制的教學既可以停留在知識與技能層面上，也可以在方法與過程的層面上有所突破，還可以在激發(fā)學生創(chuàng)新提供良好的教學素材，帶領學生體驗化學中的創(chuàng)新快樂。
 
 參考文獻：
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 5．王靜霞等. “一定物質的量濃度溶液的配制”的創(chuàng)新教學設計[J].化學教學2008年第1期

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