的教材分析和教學設計
一分析教材
教材地位和特點
化學是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學中包含了豐富的素質教育功能。化學實驗方案的設計是在實施實驗之前，根據化學實驗的目的和要求，運用相關的化學知識和技能，對實驗的儀器、裝置和方法進行的一種規劃。通過化學實驗方案的設計，可以培養學生綜合運用理論知識和實驗技能的能力，在設計中鞏固和深化理論知識，在實驗中熟練和提高實驗技能。
同時，也可以提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，在實踐中啟迪學生的創造性思維。因此新教材在中學化學的概念原理、元素化合物和有機化學等知識的教學結束之後，全新推出了中學化學最後一章《化學實驗方案的設計》。
本章在內容上充分體現出理論知識的指導作用，以學過的相關理論知識為基礎，進行綜合、對比、歸納和提高，讓學生在實驗方案設計的過程中，更深層次地把握所學知識之間的聯絡，優化自己的知識結構。本章所選實驗具有實效性、**性、可行性和趣味性的特點，為教師發揮學生的積極性和主動性，激發學生的求知慾，培養學生的創新能力提供了很好的素材。本章編寫時，還非常注重科學方法的滲透和對學生實驗能力的培養。
在實驗設計的討論過程中，在實驗操作的優化過程中，在實驗現象的觀察、分析過程中，教師應引導學生逐漸地體會、了解科學的實驗設計原理和方法，初步具有設計一些基本實驗的能力。
《2023年化學科考試說明》中明確指出：「掌握常見氣體的實驗室制法（包括所用試劑、儀器、反應原理和收集方法）；綜合運用化學知識對常見的物質（包括氣體物質和無機離子）進行分離、提純和鑑別；掌握化學實驗的記錄方法和運用化學知識設計一些基本實驗。」由此再結合近年高考的實驗試題，我們不難發現，高考中對實驗的考查不僅涵蓋了操作技能領域，還十分注重對學生綜合分析實驗的反應原理及條件，合理選擇實驗方案，並能對實驗方案實施評價的能力的考查。
高考實驗試題有一些新的題型值得我們注意，如科學**性試題和問題開放型試題等。此類題型要求學生能多角度思考問題，能根據題設情景設計實驗方案，能聯絡實際，綜合運用知識解決問題，具有一定的創造力。《化學實驗方案的設計》一章的教學正好幫助我們彌補以往對學生在這些方面能力培養的不足。
教學目標
1.知識目標：
了解製備實驗、性質實驗方案設計的方法和基本要求；
了解物質檢驗的一般要求和基本步驟；
了解化學實驗方案中的基本內容，掌握化學實驗方案設計的基本要求；
掌握對常見的無機離子進行分離、提純和鑑別的基本方法；
通過對已知物質中所含離子的檢驗，進一步了解實驗方案的設計原理和方法；
複習鞏固鋁及其化合物的有關性質、雙水解反應的原理和酯化反應的原理，並將其運用於實驗方案設計中；
了解乙二酸的化學性質。
2.能力目標：
利用已學過的鋁及其化合物的有關性質和雙水解反應的原理，選擇製備氫氧化鋁的最佳方案，從而培養評價實驗方案的初步能力；
利用水解原理和酯化反應原理，分析苯甲酸甲酯的合成過程。從而培養學生的實驗設計能力、實驗觀察能力、對實驗現象的分析能力和對問題的解決能力；
根據物質的結構特點，設計化學實驗來**或驗證物質所具有的一些性質，培養學生科學**方法的形成。
培養綜合運用知識的能力，訓練解題技能。
3.情感目標：
在實驗方案設計的過程中，充分滲透環保意識；
在實驗過程中，培養學生實事求是、嚴肅認真的科學態度，與人合作的集體精神，形成良好的科學素養。
內容體系
第一節是製備實驗方案的設計，教材分別從元素化合物知識和有機化合物知識的角度，介紹了設計製備實驗方案時應採用的方法和注意的問題；第二節是性質實驗方案的設計，教材以有機化合物乙二酸的性質實驗為例，在比高二有關二元羧酸知識更高的層次上分析了有機化合物性質實驗方案的設計方法；第三節是物質檢驗實驗方案的設計，教材首先介紹了物質檢驗的要求和一般步驟，進而介紹了常見陰陽離子的檢驗和未知物的檢驗方法，第四節是化學實驗設計的基本要求，小結了進行化學實驗方案設計時所應遵循的一些基本要求和思路。
重點難點
重點：製備實驗方案的設計；性質實驗方案的設計；未知物的檢驗
難點：化學實驗方案的設計思路與實施；未知物的檢驗
二分節教學建議
第一節製備實驗方案的設計（建議3課時，包括實驗四）
1.從回憶鋁及其化合物的相互轉化關係入手，強調al2o3和al(oh)3是典型的兩性化合物。然後複習水解的知識，特別是兩種離子的水解互相促進，最後徹底水解的問題，以al3+和alo2-的水解為例進行討論。
2.提出製備的問題「以鋁屑為主要原料製備氫氧化鋁」，組織學生提出實驗方案，不要限於課本中的三種，越多越好，再引導學生從以下角度來討論實驗方案。
1)實驗原理是否正確；
2)實驗室能否提供所需的條件；
3)實驗步驟是否簡單易行，操作是否簡單；
4)所用原料是否易得，**是否便宜；
5)產物如何分離或是否純淨，產率如何；
6)實驗過程中的汙染問題；
經過討論，提煉出製備實驗設計的一般方法和要注意的問題。
3.在實驗步驟的討論中，引導學生討論以下一些問題：
1)為什麼要將鋁屑分成等質量的四份？
2)如何洗滌氫氧化鋁沉澱？（主要是操作）
3)氫氧化鋁沉澱如何乾燥？
有條件的學校可以採用邊講邊實驗的方式，在實驗前提出問題，在實驗中探索問題，在實驗後解決問題。
如：在實驗中會發現加入適量的酸、鹼分別使鋁反應完全溶解是根本做不到的，只能加入過量的酸和鹼，而且過量多少是很難控制的。當兩者混合時，無論酸或鹼過量都會使氫氧化鋁沉澱溶解。
又因為加入的酸或鹼是過量的，一定超過課本的「3/4mol」，所以課本中所謂第三種方案用量最少，操作簡便只能是理想狀況下的，與實際不符合。
4.在習題中，以常見氣體的實驗室製取，重要有機物和無機物的製取為素材，強化訓練學生應用製備實驗設計的一般方法，不斷思考其中要注意的問題。
5.做好硫酸亞鐵的製備的實驗。強調規範書寫實驗報告，特別是其中的實驗步驟和現象，以及對實驗現象的分析。可以組織學生討論以下問題：
1)為什麼用鹼液可以洗去鐵屑表面的油汙？
2)鐵與稀硫酸反應製取硫酸亞鐵，速率較慢，為什麼不能用濃硫酸加快反應速率？
3)實驗中為什麼要向反應液中加入廢鐵屑？
4)硫酸亞鐵的溶液應如何儲存？
需要向學生說明的是，這樣製備的是硫酸亞鐵晶體，即feso4·7h2o，而非純淨的硫酸亞鐵（feso4）。
第二節性質實驗方案的設計（2課時，包括實驗五）
建議使用「理論假設－實驗驗證假設－結論」的教學模式
1.首先回憶羧酸的概念、結構和化學性質，然後給出乙二酸，討論它可能具有哪些化學性質，做出理論假設。
2.根據學生的討論情況，組織學生討論驗證假設的實驗方案，不必限於課本的實驗方案。有條件的學校可以在實驗室邊討論邊做實驗，用實驗來驗證剛才提出的假設。
事實勝於雄辯，理論假設對不對，實驗方案行不行，一目了然，再分析成功和失敗的原因，水到渠成，做出結論。
3.草酸的還原性和使藍墨水褪色的性質，一般情況下，學生無法提出。可由教師直接提出假設，然後讓學生討論實驗驗證的方法，然後再由學生自己實驗驗證，做出結論。
4.做實驗五之前，可以讓學生自己盡量準備一些胃藥（如胃舒平等）和紅磚（可能學生找不到，只好由實驗室準備）；待討論完實驗方案之後，自己檢驗自己帶來的藥品和紅磚。
第三節物質檢驗實驗方案的設計（建議3課時，包括實驗
六、七）
使用「提出問題－實驗發現－結論」的教學模式
1.幫助學生分清以下幾種提法：
1)物質的鑑定：根據物質的特性，用化學方法分析其組成，從而確定是不是這種物質。一定要通過實驗將該物質的組分逐一檢驗出來，然後確定。
2)物質的鑑別：利用幾種物質的不同性質，通過物理或化學方法把它們一一區別開。
3)物質的推斷：利用實驗現象和物質或離子的特性，對推斷的物質或離子做出正確的判斷。
2.組織學生討論示例3時，將物質檢驗的一般要求（如下）滲透進去：
1)反應要有明顯的現象，如溶液的顏色改變，沉澱的生成或溶解，氣體的產生等；
2)注意反應所要求的酸鹼度，濃度和溫度；
3)排除某些物質或離子的干擾；
4)反應要有特效性和選擇性
3.通過討論示例4和5，幫助學生理清未知物檢驗的步驟（如下）：
首先進行外觀觀察，確定其狀態、顏色和氣味等，然後取樣。當樣品是固體時，一般應配成溶液，而後進行檢驗。在檢驗配好的溶液中是否含有某種離子時，每次應取少量溶液進行檢驗，不能將檢驗試劑全部加入待檢驗的溶液中。
4.常見陰、陽離子的檢驗
圍繞課本中陰、陽離子的檢驗展開一些討論，有條件的學校還可以進行學生實驗來驗證方法是否正確。
建議討論以下問題：
1)溶液中的i-除了用硝酸銀溶液和稀硝酸檢驗外，還可用什麼方法？
2)用氯化鋇溶液和稀硝酸來檢驗溶液中的硫酸根離子，可能會受到哪些離子的干擾，如何排除干擾？
3)溶液中的碳酸根離子可用鹽酸和澄清石灰水來檢驗，但會受到亞硫酸根離子或碳酸氫根離子的干擾，如何排除干擾？
需向學生說明，書上的檢驗方法適用於中學所學的範圍內，以後隨著同學們知識的增長，大家會發現一些更嚴密更科學的檢驗方法。
第四節化學實驗方案設計的基本要求（建議1課時）
1.引導學生回憶上幾節課實驗的過程，從實驗準備到實驗實施，到實施處理，談一談學生自己的體會和感受；
2.展示前幾節課學生的一些有代表性的實驗方案，然後組織學生進行討論和評價。歸納總結出化學實驗方案應具有的基本內容和設計實驗的基本思路：
基本內容：實驗名稱；實驗目的；實驗用品（儀器藥品及規格）；實驗步驟（包括實驗儀器裝配和操作）；實驗現象的記錄及結果處理；問題討論。
基本思路：根據實驗目的，闡明實驗原理，選擇合適的儀器和藥品；
根據實驗特點，設定實驗裝置，畫出裝置圖；
根據實驗要求，設計可行的操作步驟和觀察重點，分析實驗中應注意的事項；
實驗結束後應寫出完整的實驗報告。
3.教師點評幾個較好的學生實驗方案，邊講解邊滲透實驗方案的設計應遵循的基本要求：
科學性：實驗原理、實驗操作和方法必須正確；
安全性：盡量避免使用有毒試劑和進行有危險性的實驗操作；
可行性：實驗所選的藥品、儀器和裝置等是中學的化學實驗室所能提供的；
簡約性：方案簡單易行，應盡量採用簡單的裝置，用較少的步驟和藥品，並在較短時間內可以完成。
附：實驗習題八（建議2課時）
1.第一課時可組織學生討論實驗習題1-8中的實驗方案，弄清實驗原理，將實驗報告作為課後作業布置下去；
2.第二課時每個同學拿著自己的實驗報告，和同桌協調配合完成其中的1-3個實驗。建議做習題2、5、6。
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