学文网摘要 笔者在化学课堂观察及文献研究过程中，发现大部分学生在实验中对“定量”概念缺乏感知。结合调查研究发现，学生“定量”概念建构的意义主要体现在，避免药品的浪费、环境的污染和危险的发生，更重要的是理解“量”是化学变化背后的本质原因之一。
关键词 化学实验 定量 建构
“量”是化学实验教学中的重要概念，如“少量”、“适量”、“定量”、“过量”、“大量”等。定量研究是一种重要的科学研究方法，也是学生学习化学需要掌握的最基本的方法之一。因此教学中让学生建构“定量”的概念至关重要，教师必须强调“定量”的重要性。通过“定量”概念的建构，学生可以对化学反应原理以及数据的分析有更好的把握，有助于培养学生严谨的科学态度、规范的操作习惯以及良好的实验素养。
然而，笔者在北京市多所中学的化学课堂观察及文献研究过程中，发现往往存在如下问题：教学中更多地重视化学实验的“定性”功能，很少强调化学实验的“定量”功能。部分学生虽然知道要控制量，但不能具体情况具体分析，只是机械地按教材上的实验方案进行，照单抓药，盲目地验证；还有部分学生完全没有“定量”的概念，实验中加入试剂的量很随意，甚至“多多益善”，误认为过量加入试剂就会使现象更明显一些，漏检、错检或鉴定反应现象不明显等情况时有发生。由此可见，学生“定量”概念的建构是当前教学实践中亟需探讨的一个重要问题。
1.对学生“定量”概念的问卷调查
笔者选取北京市110名高二年级学生作为研究对象，调查高中生化学“定量”实验能力的现状。从6个维度设计了一份学生问卷，共发放110份，收到有效问卷107份，有效率为97.3%。笔者还与部分学生和高中化学教师进行了半结构式访谈。其中，学生问卷见表1。
2.现状分析及案例探讨
2.1对“定量”概念的认知
由题1、2、5、9可知：了解“定量”和“定性”差别的学生仅占27%，大部分学生都处于不确定和不了解的状态。其中，同意任何化学现象或事实背后都存在数量关系的学生仅占55%，认为化学实验的“定量”对实验效果有影响的学生占69%，认为在化学实验中并不是加入药品的量越多实验现象越明显的学生占82%。显然，大部分学生对“定量”仅有模糊的认识，没有准确的认知，不了解化学实验的本质规律，不清楚“定量”的重要性。而“定量”的概念在化学学习乃至整个科学研究中的作用都不容忽视，基于此，笔者认为对中学生进行“定量”概念的建构是十分必要的。
例如：把CO2气体通入澄清的石灰水中，澄清的石灰水变浑浊，此实验可以定性地检验CO2气体的存在，但是在实验过程中往往会出现以下现象：（1）溶液变浑浊。（2）溶液变浑浊后，继续通人CO2气体，溶液有浑浊变为澄清。这是由于CO2与Ca（OH）2水溶液反应，生成难溶的白色沉淀CaCO3，若继续通入CO2，则生成的CaCO3继续与过量的CO2反应，生成了易溶于水的Ca（HCO3）2而沉淀消失。由此可以看出在学实验中，定量不仅仅影响实验的现象，更重要的是“量”还决定着不同反应的本质原因。
2.2对“定量”价值的认知
由题3、4、16可知：认为在化学实验中的“定量”有助于节约药品和减少环境污染的学生均占82%，仍有不少学生对此持怀疑或否定态度；在检验试样中是否含有某种物质时，每次应取少量进行检验，只有5%的学生提到了实验安全问题，22%的学生提到为了节约药品，10%的学生认为便于多次实验，竟有52%的学生完全不知道这样做的价值所在。
在化学实验教学中强调“定量”的价值，具有重要的意义。安全方面，有些实验虽然剧烈，但试剂量小并无危险，用药量稍大便会发生危险。如：红磷在氧气里燃烧时，反应很剧烈，但药量少时并无危险。因此在做红磷在氧气里燃烧的实验时，放入的药品一定要适量，否则会发生意外事故；节约药品方面，有些实验只需要很少量的药品就能够观察到明显现象，用量过多不但会造成实验药品的浪费而且会产生过多的污染物，造成严重的环境污染。如：关于SO2的性质实验，要验证SO2的氧化性、还原性和漂白性，教师一般设置SO2分别与氢硫酸、溴水、酸性KMnO4溶液、品红溶液等反应。常规实验药品用量多、实验时间长，同时有关物质多数是有挥发性、毒性较强的物质，在实验过程中往往因为SO2、H2S的强烈刺激性气味影响正常实验进程。如将这个实验改成微型实验，把SO2配制成饱和溶液，利用井穴板作反应容器，这样本来需要10～15min完成的整套实验，在2～3min就足可完成，并且效果明显，药品用量和实验过程中产生的污染物都大为减少。
2.3实验操作习惯中的“定量”意识
由题7、8、10、15可知：尽管91%的学生指出，教师在实验前会对药品的用量进行强调，有85%的学生能够基本按照实验前要求的用量取用药品；而在测谎题10中，49%的学生指出，其他同学在实验过程中有浪费药品的现象；对于没有明确指出具体药品用量的实验，只有3%的学生知道固体应盖满试管底、液体取1～2mL，而80%的学生都不知道应该取用多少。由此可见，大部分学生在实验操作习惯中并没有“定量”的意识，教师对药品用量的强调并没有内化为学生的意识，归根结底，是缺乏对“定量”概念的建构。
由于在中学化学实验教学中，定性实验较多，教师又疏于对定量的强调，导致学生没有形成良好的实验操作习惯。因此，实验教学应注意增加定量仪器的使用频率，如托盘天平、量筒、滴定管、移液管、温度计和容量瓶等，增强学生实验操作中的“定量”意识。例如：滴定管分为酸式滴定管和碱式滴定管，用于量取一定体积的已知浓度的标准试剂，来测定未知溶液的浓度。使用前应至少润洗3次，装入试剂后需排出尖端气泡，在滴定的过程中逐滴放出，不要形成细流，接近滴定终点时，应改为加入半滴，摇动锥形瓶，半分钟后观察颜色变化，以准确判断滴定终点，为保证测定的准确性，要重复上述操作2～3次，取平均值。容量瓶用于配置一定浓度的溶液，使用时需注意不能加热或烘烤，磨口塞必须与瓶口密合，配制溶液的过程应在烧杯中进行，静置冷却后再转移至容量瓶中定容。学生操作习惯中“定量”意识的形成，离不开教师的悉心指导。
2.4对“定量”揭示了化学学科本质的认识
由题6、11、12、13可知：用量筒量取一定体积的液体，若仰视则读数偏低，该题回答正确的学生占58%；酸碱中和滴定前，锥形瓶用水洗涤后未经干燥处理，直接盛装待测溶液，则测得的浓度无影响，该题回答正确的学生仅占24%；酸碱滴定实验中，如果滴定管中滴入锥形瓶中的试剂稍微过量，有70%的学生选择重新实验，16%的学生选择估读过量的体积、修改实验数据，另有12%的学生认为对实验结果不会产生影响。而题6中，仅有25%的学生认为在化学实验中的“定量”揭示了化学实验的本质。由此可见，大部分学生没有认识到“定量”是对化学实验本质的揭示，从而难以形成良好的化学学科意识。
如：向A1C13溶液中滴加NaOH，反应开始时，生成了白色沉淀，继续滴加NaOH至过量，白色沉淀逐渐消失。这是由于生成的AI（OH）3与过量的强碱继续反应，生成了易溶于水的NaAlO-2。又如，乙醛与新制的氢氧化铜反应时，NaOH必须过量，因为生成的Cu2O在碱性环境中才能稳定存在。恰如康德名言所说，“在自然科学的各门分支中，只有那些能以数学表达的分支才是真正的科学。”从这个意义上讲，定量实验是对定性实验的扬弃，化学实验从定性走向定量是化学教育改革与发展的必然。
3.教学策略与建议
3.1由传统的定性实验向定量实验转变
传统的中学化学实验侧重定性，定量的较少，这给学生从量的角度认识化学变化的本质造成了一定的困难。因此，实验教学需由定性向定量转变，增加定量实验的比重。
定量实验是利用专用仪器和化学反应计量关系来认识客观世界的一种化学方法，定量实验的教学应包括对实验的设计、药品用量、化学计量关系及误差分析等内容，实验的设计应围绕“定什么量”、“如何定量”以及“如何精确定量”展开。高中化学定量实验教学设计是将实验原理、操作原理和仪器原理进行整合，使学生形成科学的实验思维。在日常教学中逐渐渗透，让学生能直观地感受“定量”的价值所在，不仅需要教师扎实的专业素养，也需要学校的技术支持。通过在定性实验中渗透定量知识、积极开展定量的探究性实验，为学生搭建“定量”学习的平台，让学生在实践活动中发现“定量”对于实验及学科本质的重要性，主动建构“定量”概念，逐渐形成“定量”的科学思维和习惯。
3.2教师在认知上、操作上和考评上强调“定量”
在认知上进行强调：为了保证教学效果，在开始实验之前，利用专门的时间，专题讲解常规的实验基础知识，使学生对“定量”有最基本的认知，对定量实验有比较系统的理性认识。
在实验操作上进行强调主要包括以下几方面：（1）实验仪器的正确使用。（2）实验试剂的加入。为了引起学生对“定量”操作的把握，可以进行演示实验，如以连续滴加法、逐滴加入法和半滴加入法进行滴定分析实验。（3）实验数据的处理。强调实验记录是初始数据，准确保留有效数字，且无论实验现象是否与教材上的一致，都要尊重实验事实，培养严谨的科学态度。
在考评上进行强调：为了确保“定量”概念的建构积极有效，必须建立一套科学的实验考评体系。实验课成绩考核包除学生的实验报告外，还应该将课前预习情况、课中提问、实验操作技能、实验数据处理等列入考核内容，对实验进行全程考核。
3.3大力推行微型实验，树立绿色化学意识
要大力推行微型实验，对常见实验仪器进行微缩，例如有些颜色变化明显的定性实验可放在点滴板中进行。教学过程中教师除传授知识和培养技能外，还要着重引导学生对污染环境的化学实验或存在安全隐患的实验装置进行改革、创新，树立绿色化学意识。如在“氧气的性质实验”中，用燃烧匙盛硫或红磷进行实验，存在用量过大的问题，燃烧时间长，做完实验后仍有剩余物质，不易熄灭，因而产生大量的SO2、P2O5等物质污染环境。对这个实验可将燃烧匙进行改进，取一细玻璃棒的一端烧至半熔后用镊子压出一个小凹槽，微型燃烧匙就制成了。又如用青霉素瓶子作微型反应容器，也是很好的选择。
综上所述，“定量”概念在化学学习、日常生活以至科学研究中具有十分重要的价值，然而在中学化学实验教学中并没有引起足够的重视。若能精心设计“定量”教学，让学生树立正确的“定量”观念，积极建构“定量”的认知，则能很好地提升学生的实验能力和化学学科素养。
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