化学新课程“定量实验”的作业设计和实施

文章编号：1005－6629(2008)06－0034－04中图分类号：G633.8 文献标识码：B

研究“定量实验”的作业设计基于两点原因。其一，作业现状。根据有关调查，相当一部分教师作业设计的随意性较大，偏重“知识与技能”，缺失“过程与方法”，忽视“情感、态度与价值观”，导致作业质量不高。如何合理设计作业，有效实施作业，许多教师面临困惑。其二，教材改革。上海市二期化学新课程将三个定量实验（即：测定1摩尔气体的体积、结晶水合物中结晶水含量的测定、酸碱滴定），集中布局、单独成章（高二第十章“学习几种定量测定方法”），并突出“四个板块”的教学要求，即：“探究活动”、“装配操作练习、“走进实验室”、“实验报告”，这对实验教学提出了更高的要求。如何利用作业环节来加强实验教学，培养学生的问题意识和探究能力，是教师面临的挑战。本文是笔者针对“定量实验作业的设计”所作的初步的思考和探索，向同行们请教。

1作业设计的指导思想

1.1作业设计要体现化学实验的特点

定量实验中的作业内容一定要与“实验原理”、“操作要点”和“误差分析”三个要素有关，是为认识原理、掌握技能和为培养探究思维能力服务的。比如，设计“测定1摩尔气体体积”实验的作业，就不能将“气体摩尔体积”的概念或有关的计算作为作业设计的重点，而要突出该实验的原理、操作程序和误差分析。

1.2 作业设计要体现三维目标的理念

设计的“简答题”和部分“填空题”，突出操作程序和实验技能，主要体现第一维目标；“选择题”、部分“填空题”、“判断题”，强化操作过程，引导误差分析，主要体现第二维目标；“操作题”、“探究题”，突出任务驱动，引导专题研究，主要体现第三维目标。

1.3 作业设计要体现精致典型的要求

定量实验作业中的精致性，要求作业必须关注实验操作中的关键环节和重要操作，体现学生学习中的重要误区；典型性，要求作业要体现基本的题型、常见的问式和破题的范式。比如，“酸碱中和滴定”中“锥形瓶是否需要用待测碱液洗涤”等问题，题目常以问答或填空题的形式出现，对此我们要给予关注。

1.4 作业设计要体现课程建设的思想

设计合理的定量实验作业可为学校的课程建设添砖加瓦。具体做法是：一，向学校领导汇报、申请，争取成为学校认可的校本课程建设的一部分。二，从研究型课程的实施要求来设计实验探究活动，强调小组组合和团队实践。三，规定一定的时间、空间，课外完成。比如半个月或一个月时间，由学生自由组队，自主探究。第四，关注体验，重视考核和激励。

1.5 作业设计要体现学习基础和教学阶段

作业设计分为“基础性练习”和“提高性练习”。“基础性练习”主要供新课使用和相对学习基础薄弱的学生使用，“提高性练习”主要在复习课中使用，也供优秀学生自主发展。“基础性练习”或“提高性练习”，又分为“巩固练习”和“诊断练习”。两者难度接近，供教师在不同的教学阶段选用，前者发挥形成、巩固新知的作用；后者突出检测、诊断效果的功能。

2 作业设计的环节

下面以“测定1摩尔气体的体积”的定量实验为例，分析作业设计的“四个”环节：

2.1按照“二纵”和“六横”，初建作业的设计和管理框架

（1）框架结构的内涵和说明。“二纵”，即指“基础性练习”和“提高性练习”；“六横”，即指“题型”、“题号”、“内容”、“安排”、“目标”、“建议”。其中，“目标”中，“第1维”指“知识与技能”；“第2维”指“过程与方法”；“第3维”指“情感、态度与价值观”。“内容”中的“专题研究”，指根据“研究型课程”的要求进行专题学习，或体现课堂教学中的“研究性学习”。

（2）框架内容的操作和程序。框架内容的建构顺序一般是：①建立“二纵”、“六横”的坐标；②填充“安排”一栏中的“巩固”、“诊断”；③选编充裕的题目；④根据“基础性练习”和“提高性练习”的不同要求，分成两类；在每一类内标注基本“题型”；⑤在“基础性练习”和“提高性练习”组别内，根据“巩固”、“诊断”的要求，再各自分类。操作原则是：题量相当，并相当于一次作业量；难度接近，允许“诊断”略微高于“巩固”；⑥根据题目的具体内容，在“内容”一栏内填写“操作要点”、“实验原理”、“误差分析”或“专题研究”等；⑦在“目标”一栏内标注目标维度，如主要指向“知识与技能”的填写“第1维为主”；⑧在“建议”一栏内，填写实施建议。

2.2聚焦“内容”和“要求”，建立初选题组，做好精选准备

做好题目的初选工作，建立初选题组，非常关键，也是建构作业方案的基础性工作，具体有三个操作策略：

（1）首先，聚焦“内容”和“要求”维度进行操作。“内容”分为“实验原理”、“操作要点”、“误差分析”、“专题研究”等。“要求”分为“基础性练习”和“提高性练习”。“基础性练习”主要供新课使用和相对学习基础薄弱的学生使用，“提高性练习”主要在复习课中使用，也供优秀学生自主发展。聚焦这两个维度进行题目初选，使选题工作的全过程贯穿实验教学的基本要求，也便于及时把握题目的难度差异，促进后续工作的顺利开展。

（2）其次，针对“充裕”和“平衡”原则进行调整。“充裕”，即选取的题目数量要充足一些，要有一定的备选余地；“平衡”，即：“内容”、“要求”、“安排”三个栏目中的相应对象之间，在题目的数量上尽可能取得一定的平衡，同时要以“基础性练习”或“提高性练习”作为两次作业量（约1小时）作为衡量的参照进行题目数量的控制。之后，调整“巩固”和“诊断”题组的数量和要求（1次作业量，约半小时）。

2.3 对照设计框架，核准初选质量，增漏补缺，完成作业初案

完成题目的初选工作已经成功了一半，下面的工作就是对照作业的设计框架，完成作业初案。具体做好三项工作：

（1）核准初选题目的质量和分类。首先，对每个题目的科学性进行研究判断，题目必须科学无误；其次，对每个题目分类是否恰当作判断，重点对其所属“内容”和“要求”的分类进行判断，对“安排”一栏（即“巩固”、“诊断”）的分类只要求难度接近就可以了。

（2）对每个题目做好“目标”的粗略判断和标注。“目标”分为三个维度，即“知识与技能”、“过程与方法”和“情感、态度与价值观”，许多题目的“目标”取向不单一，二维或三维混合在一起，我们不可能、也没有必要对其作截然的单维度切分，可以某一维为主进行粗略判断就可以了。

（3）增补缺漏，修正数量。通过以上两项工作，题目原有分类的格局肯定变化了，所以接下来的工作就是要根据初始格局的变化情况作适当的调整，主要是两项工作：一是增补缺漏的题目。可以重新选题，也可以在原题上作修改，使之符合要求；二是修正各个栏目的题目数量，题目数量要做到充裕而不多余。

2.4 针对“要求”、“安排”，根据教学实际，提出“建议”，完成定案

这里的“建议”，主要是指使用的“时间”、“轮次”、“功能”和“方式”。“时间”是指课内使用或课外使用。“轮次”分为三轮，第一轮是新课，第二轮是复习课，第三轮是总复习课或拓展提高课。“功能”是指典型例题、巩固训练、检测诊断或课后作业。“方式”是指以教师讲析为主，还是以学生讨论为主，或是师生共同参与探讨。针对“要求”（“基础性练习”或“提高性练习” ）和“安排”（“巩固”或“诊断” ）提出实施“建议”，可参照三条原则：一，目的性原则，即：根据三维目标的重点指向来实施作业。二，阶段性原则，即根据教学的阶段和学生的发展来实施作业。三，分层性原则，即：根据学生的基础和能力来实施作业。提出实施“建议”之后，再认真检查一遍，完成作业设计的最后方案。

3 作业设计的案例

案例1“基础性练习”之“巩固练习”

一、简答题

左图为测定常温下1mol氢气的体积的实验装置，下面是其中的实验操作（已知C的量程为110-130毫升）。请根据要求回答问题：

（1）做好气密性检查。

（2）用砂皮擦去镁带表面的氧化物，然后称取0.1-0.11克镁带（精确到0.001克）。

（3）装配好测定装置。

（4）将镁带用纸舟投入到气体发生器的底部，用橡皮塞塞紧。

（5）记录实验室的温度和压强

（6）当镁带完全反应后，读出液体量瓶中液体的体积，读数估计至0.25mL。

（7）用针筒吸取10ml2mol/L的硫酸，注入气体发生器，然后迅速拔出针筒。

（8）进行计算，求出平均值。

（9）重复上述操作进行第二次实验。

1．请用编号表示正确的操作步骤。

2.如何进行试验装置的气密性检验？

3．装置图中A、B、C的仪器名称分别叫什么？

4．为何装置中储放的液体常采用红色的品红溶液？

5．当测定1摩尔氢气体积的实验时，为什么要记录测定环境的温度？

6．为何稀硫酸要稍过量？

7．为什么说液体量瓶的读数不是氢气的体积？如何得到氢气的体积？

8．为何要进行两次平行操作，取其平均值?

9．该装置能否用来测定1摩尔氯化氢气体的体积？被测定的气体有什么要求？

10．为什么镁带的称取量由一定的范围?

[实施建议]本题是一个习题群。第一种情况，新课使用（第一轮），在课堂教师演示实验之后，当堂讨论，巩固强化操作要点；第二种情况，复习课使用（第二轮），可作为典型的教学例题当堂讲析，讲透讲实。1-10个小题教师可根据学生的基础和教学进程选择使用。

案例2:“提高性练习”之“巩固练习”

一、判断题

根据实验原理对表格内的操作进行误差分析。Vm=（V气体×M金属）/m金属

[实施建议]“判断题”供复习课（第二轮）使用。可在复习课上直接组织讨论；也可作为学生新课后的作业，再在课堂上讨论。使用的目标，引导学生利用Vm=（V气体×M金属）/m金属的计算式进行误差判断，从而在脑海建立“自变量”和“因变量”之间的逻辑关系。操作时，教师可选择以下几个进行举例分析，然后请学生自主讨论、回答。

二、简答题（略）

三、操作题

请同学们自由组合，3-5人一个小组，在两周内，完成“测定常温下1mol氢气的体积”实验，并完成下列实验报告。

班级__________________实验小组编号_______________

成员名单______________日期_______________

室内温度______________，大气压__________________

[实施建议]

（1）和其他两个实验一起，根据研究型课程的实施要求组织探究活动。

（2）自由建组，推选组长；相互合作，共同完成。

（3）鼓励创新探索，每个小组完成实验报告，并对误差进行全面分析。

（4）每人完成至少100字的活动体会。

（5）小组长对本组活动进行小结，并对组内成员进行评价。

（6）选派小组代表在课上进行活动交流。

（7）开展默契小组和优秀成果评选活动，进行研究型课程学分认定。

（8）实验报告格式如上，可根据情况适当增补项目。

4作业实施的体会

4.1要处理好预设性与随机性的关系

作业实施时要考虑学生的实际、教学的进展，特别要考虑课堂上学生的反应和学习的效果。为此，建议教师既要充分做好作业的预设方案；又要做好随时根据教学情况进行调整或增补的心理准备。

4.2 要处理好作业难度与作业数量的关系

作业的难度体现的是思维的容量，作业的数量体现的是训练的时间和强化的程度。作业的设计应把握适当的难度和数量的度，既给予学生学习的信心，又能起到激发学生学习动力的作用。

4.3 要处理好知识训练和能力培养的关系

定量实验作业，要适当增加针对“过程与方法”维度的作业比率，培养学生的实验探究能力。在这里，尤其提醒要重视作业实施的方式。比如，纯粹以小组形式完成一个实验，和在研究型课程思想指导下的问题探究，其效果也是不一样的。

4.4 要处理好三个实验的作业独立性和作业相关性的关系

除了“操作题”之外，其他题型的作业独立性都比较强，均可以根据教学进展单独实施；而“操作题”，三个定量实验，完全可以放在一起，以研究型课程的形态一起实施，统一时段、统一要求进行集中管理和考核。

4.5 要处理好面向全体和促进个性发展的关系

对学习基础、能力薄弱的学生可增加一些“基础性练习”和“巩固练习”，而对学有余力、能力较强的学生来说，可适当增加一些“提高性练习”，引导学生自主诊断和发展。同时，要因地制宜地组织实践活动，开展专题研究，培养学生的团队意识和科学精神。