中考實驗探究題的功能與價值探討

黃敬芬

中考實驗探究題是集事實性知識、概念性知識、方法性知識（實驗或計算）、觀念性知識于一體的綜合性試題，考查學生是否知道通過實驗、觀察、查閱資料等多種手段獲取事實和證據；是否認識到科學探究既需要觀察和實驗又需要進行推理和判斷；是否能用化學用語和化學專有名詞表述探究過程和結果；是否意識到定量研究對于化學科學發展的重大作用。中考實驗探究題作為中考壓軸題，它給我們的教學帶來怎樣的導向呢？

一、用化學觀念解決化學問題成為必需

化學觀念指的是從化學視角解決問題的思路、方法、觀點。中考是一種教學評價活動，同樣需要考慮如何促進學生化學觀念的建構。而從化學的視角解析中考實驗探究題有事半功倍的成效。

1.從物質的組成視角解析中考實驗探究題

初中化學的第一道門檻就是混合物和純凈物的概念建立。學生通過要領的建立知道物質不是簡單的物體，混合物中含有不同的組分，這些物質仍然保持各自的化學性質；純凈物是由元素組成，由相同的微粒（原子或分子或離子）構成，純凈物的性質取決于構成它的微粒。物質的組成是解析試題的核心視角。

【回答問題】

（1）往廢液中加入氫氧化鈉溶液生成沉淀的化學方程式為 （寫一個即可）。

（2）操作a的名稱為 。該操作需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、 等。玻璃棒在此操作中的主要作用是 。

（3）溶液1所含溶質有 （至少寫兩種）；溶液3所含溶質的主要成分為 。

（4）該實驗取廢液100g，最終得到產品四氧化三鐵質量為3.48g，則原廢液中硫酸亞鐵溶質的質量分數不低于 （精確到0.01%）。

解析：本題圍繞“用某工廠廢液制備四氧化三鐵”展開探究。從定性和定量角度分析流程圖中各步驟加入物質后發生的變化，并要求用化學用語表示固體和溶液組分及其發生的變化。該題考查了學生讀取和應用信息的能力、推理能力，題目源于教材（物質分離），但高于教材（方法的遷移）。學生若能基于物質的組成視角審視該題，對比、分析、利用目標物四氧化三鐵與原料廢液的組分、性質差異，就能很快理清實驗原理、步驟與工業流程的關系。首先從題干信息可知廢液的組成是FeSO4和少量ZnSO4、MgSO4，實驗產品四氧化三鐵由鐵元素和氧元素組成，顯然要排除鋅元素、鎂元素、硫酸根離子的干擾。流程中第一步加入氫氧化鈉至pH=9.6，目的是將鎂離子分離出體系；第二步加過量氫氧化鈉至pH>10.5，目的是將固體1中的鋅元素分離出固體體系。對分離方法的理解要結合題中提供的25℃時氫氧化物沉淀的溶液pH范圍表，可以說是現學現賣，對中等學生有一定的難度，需要學生有較高的獲取信息、應用信息的能力。但是若能基于產品的組成從流程的右邊往左邊推，問題就變得簡單，更易于學生理解實驗各步的目的、原理。

理清了實驗操作流程的設計意圖，就解決了問題（1）往廢液中加入氫氧化鈉溶液生成沉淀的化學方程式和問題（3）溶液1和溶液3所含溶質。基于物質的組成成分和元素的“旅行”分析，產品四氧化三鐵中的鐵元素來源的唯一途徑是100g廢液，推出3.48g四氧化三鐵中鐵元素的質量就是100g廢液中硫酸亞鐵中鐵元素的質量。問題“原廢液中硫酸亞鐵溶質的質量分數不低于多少”就迎刃而解了。

【點評】

本題展示了“有用的化學”，體現生產生活素材與學科知識的關系，加強了新課程體系以學科主干知識為載體對學生自學能力（接收、分析、應用信息）、遷移應用元素守恒觀的能力的考查；促進學生高級思維和創新能力的發展；體現了命題者對學生三維目標達成情況綜合考查的良苦用心。

2.從物質的變化視角解析中考實驗探究題

化學變化是化學研究的重要內容，它對認識和確定物質的組成、結構等有著極其重要的作用。近幾年中考實驗探究題經常以測陌生物質的組成或含量為主線展開探究。

【例2】 為探究氣體X的組成，某興趣小組進行圖2所示實驗（固定裝置未畫出）。

【資料在線】

（1）加熱條件下，氣體X能與氧化銅反應生成銅、水和氮氣。

（2）堿石灰為固體氫氧化鈉和氧化鈣的混合物，不與氣體X反應。

（3）本實驗條件下，氮氣密度為1.15g·L-1，裝置內空氣中的水與二氧化碳對相關數據測定的影響忽略不計。

【實驗步驟】（略）

【實驗裝置】

【相關數據】（略）

【回答問題】

（1）B裝置中氧化鈣吸收水的原理為 （用化學方程式表示）。

（2）實驗過程中，當觀察到 ，說明氧化銅已完全反應，停止加熱，繼續通入氣體X至玻璃管冷卻的目的是 。

（3）分析實驗測量的數據，生成水的質量為 g，氧化銅中氧元素質量為 g。

（4）通過計算推導氣體X的化學式。

解析：該題以測氣體X的組成展開探究，從定性角度考查氧化鈣吸水原理和氣體X的性質，從定量角度考查有關化學式的計算，鞏固質量守恒定律，落實元素守恒觀的應用。基于題中所給有關氣體X變化信息（1），推知測定氣體X的組成的實驗原理是X+CuO△Cu+H2O+N2，根據化學變化前后元素種類不變即可推出氣體X一定含有氮元素和氫元素；若能知道生成物和氧化銅中各元素的質量就可推得組成氣體X中各元素原子個數比，從而得知氣體X的化學式；從氣體X變化信息（2）氣體X不與堿石灰反應，無水氯化鈣可吸收氣體X可知用堿石灰吸收生成的水，用無水氯化鈣除去多余的氣體X。根據裝置圖信息可知用量氣管量取生成氮氣的體積。基于氣體X的變化就能準確理解裝置圖中各裝置的作用以及為什么先吸收生成的水再除去多余的氣體X，最后測氮氣體積。這樣便能從整體上準確把握實驗目的、方法原理、操作步驟、測量數據。

【點評】本題避免將科學探究分解為生搬硬套的知識和按部就班的程序，有一定的思維容量，考查了學生思維的有序性、科學性、嚴密性，既考查了學生獲取及應用知識和方法的能力，也考查了學生化學方程式的書寫、實驗現象的預測、數據處理以及定量計算元素含量和氣體X化學式的推導的能力。endprint

二、定量實驗教學的育人價值得以落實

近年來，中考實驗探究題多是從定性到定量的探究。定量問題教學穿插在初中化學粵教版教材的不同章節，是一種螺旋上升、逐步發展的過程。如關于“氧氣的量”的問題先是測定空氣中氧氣體積分數的觀察活動，感悟混合物中各成分含量的不同。例如，木炭在空氣和氧氣中燃燒現象不同的實驗，讓學生體驗化學變化現象與量的關系；制取并測定產生氧氣的體積，為后續定量探究實驗埋下伏筆；物質爆炸極限的介紹，讓學生知道通過控制物質的量的比例可以避害趨利，體現化學改善人類生活的功能；木炭燃燒生成二氧化碳或一氧化碳的事實，說明量的比例不同不僅反應現象不同，反應結果也可能不同。定量實驗教學是中學化學教學的重要任務之一，“量”的觀點的建立有利于形成完整的化學知識體系，完善科學的研究物質的方法體系。中考實驗探究題以“解決一個科學問題”為載體，以“實驗數據”為背景，考查學生獲取有效數據，正確使用數據進行物質含量的計算能力。培養學生從定量角度去認識物質的組成。認識并能準確表達實驗中定量測定的方法，感受定量測定中“實驗準確性”的重要性和實驗誤差分析的必要性，形成定量測定的準確性意識，養成實事求是、嚴肅認真的科學態度，提高學生學習興趣。如例2中藥品的足量和量氣管中水面上附有油層，裝有足量堿石灰和足量無水氯化鈣的兩個U形管和量氣管的先后排列順序，都蘊含著對實驗準確性的要求。定量問題的研究豐富了學生對物質轉化的認識和理解，培養了學生“以量定質”的學習思維。

三、探究活動的思維發展功能得以實現

在科學問題的探究過程中，學生親身感受“對比”“評價”“優化”的方法，經歷了對問題進行拆解、形成預測與假設、設計實驗方案、改進實驗方案，經歷分析、論證、推論并形成結論，概括、整合化學知識，反思實驗探究的思路、方法和策略等過程。感悟解決問題時要抓住主要矛盾的重要性即對題眼的把握，發展學生的創造性思維，使學生學會全方位思考問題，遇難題時，不拘泥于一種解題模式，能靈活變換某種因素，從新角度去思考，調整思路，巧妙地轉變思維方向，隨機應變，想出適合的辦法，既能發散思維又能集中思維。

以上兩道中考實驗探究題雖是紙面探究，但學生解題的過程就是頭腦風暴的過程，題中設置的問題能引導學生多角度思考問題、多途徑解決問題。教師應結合教材內容多角度、多方位開發這些素材，引導學生循序探究，讓學生感受到化學不僅是一門有趣的學科還是一門有用的學科，進而培養學生運用科學知識和科學思維方法對科學問題進行討論、判斷和決策的能力，從學習事實性知識上升到方法觀念知識，并且能用化學觀念解決問題，促進學生高級思維的發展。

參考文獻

[1]李可鋒，王雪艷.立足定量實驗設計挖掘化學育人價值[J].中學化學教學參考，2014（6）：25.

[2]秦林，王磊，孔德靖.促進學生高級思維發展的“物質分離”主題探究教學模型及實施策略研究[J].化學教育，2014（3）：11-15.

[3]沈文順，成桂榮.基于初中化學教材的“量問題”初探[J].中學化學教學參考，2014（3）：37.

（責任編輯 羅 艷）endprint

二、定量實驗教學的育人價值得以落實

近年來，中考實驗探究題多是從定性到定量的探究。定量問題教學穿插在初中化學粵教版教材的不同章節，是一種螺旋上升、逐步發展的過程。如關于“氧氣的量”的問題先是測定空氣中氧氣體積分數的觀察活動，感悟混合物中各成分含量的不同。例如，木炭在空氣和氧氣中燃燒現象不同的實驗，讓學生體驗化學變化現象與量的關系；制取并測定產生氧氣的體積，為后續定量探究實驗埋下伏筆；物質爆炸極限的介紹，讓學生知道通過控制物質的量的比例可以避害趨利，體現化學改善人類生活的功能；木炭燃燒生成二氧化碳或一氧化碳的事實，說明量的比例不同不僅反應現象不同，反應結果也可能不同。定量實驗教學是中學化學教學的重要任務之一，“量”的觀點的建立有利于形成完整的化學知識體系，完善科學的研究物質的方法體系。中考實驗探究題以“解決一個科學問題”為載體，以“實驗數據”為背景，考查學生獲取有效數據，正確使用數據進行物質含量的計算能力。培養學生從定量角度去認識物質的組成。認識并能準確表達實驗中定量測定的方法，感受定量測定中“實驗準確性”的重要性和實驗誤差分析的必要性，形成定量測定的準確性意識，養成實事求是、嚴肅認真的科學態度，提高學生學習興趣。如例2中藥品的足量和量氣管中水面上附有油層，裝有足量堿石灰和足量無水氯化鈣的兩個U形管和量氣管的先后排列順序，都蘊含著對實驗準確性的要求。定量問題的研究豐富了學生對物質轉化的認識和理解，培養了學生“以量定質”的學習思維。

三、探究活動的思維發展功能得以實現

在科學問題的探究過程中，學生親身感受“對比”“評價”“優化”的方法，經歷了對問題進行拆解、形成預測與假設、設計實驗方案、改進實驗方案，經歷分析、論證、推論并形成結論，概括、整合化學知識，反思實驗探究的思路、方法和策略等過程。感悟解決問題時要抓住主要矛盾的重要性即對題眼的把握，發展學生的創造性思維，使學生學會全方位思考問題，遇難題時，不拘泥于一種解題模式，能靈活變換某種因素，從新角度去思考，調整思路，巧妙地轉變思維方向，隨機應變，想出適合的辦法，既能發散思維又能集中思維。

以上兩道中考實驗探究題雖是紙面探究，但學生解題的過程就是頭腦風暴的過程，題中設置的問題能引導學生多角度思考問題、多途徑解決問題。教師應結合教材內容多角度、多方位開發這些素材，引導學生循序探究，讓學生感受到化學不僅是一門有趣的學科還是一門有用的學科，進而培養學生運用科學知識和科學思維方法對科學問題進行討論、判斷和決策的能力，從學習事實性知識上升到方法觀念知識，并且能用化學觀念解決問題，促進學生高級思維的發展。

參考文獻

[1]李可鋒，王雪艷.立足定量實驗設計挖掘化學育人價值[J].中學化學教學參考，2014（6）：25.

[2]秦林，王磊，孔德靖.促進學生高級思維發展的“物質分離”主題探究教學模型及實施策略研究[J].化學教育，2014（3）：11-15.

[3]沈文順，成桂榮.基于初中化學教材的“量問題”初探[J].中學化學教學參考，2014（3）：37.

（責任編輯 羅 艷）endprint

二、定量實驗教學的育人價值得以落實

近年來，中考實驗探究題多是從定性到定量的探究。定量問題教學穿插在初中化學粵教版教材的不同章節，是一種螺旋上升、逐步發展的過程。如關于“氧氣的量”的問題先是測定空氣中氧氣體積分數的觀察活動，感悟混合物中各成分含量的不同。例如，木炭在空氣和氧氣中燃燒現象不同的實驗，讓學生體驗化學變化現象與量的關系；制取并測定產生氧氣的體積，為后續定量探究實驗埋下伏筆；物質爆炸極限的介紹，讓學生知道通過控制物質的量的比例可以避害趨利，體現化學改善人類生活的功能；木炭燃燒生成二氧化碳或一氧化碳的事實，說明量的比例不同不僅反應現象不同，反應結果也可能不同。定量實驗教學是中學化學教學的重要任務之一，“量”的觀點的建立有利于形成完整的化學知識體系，完善科學的研究物質的方法體系。中考實驗探究題以“解決一個科學問題”為載體，以“實驗數據”為背景，考查學生獲取有效數據，正確使用數據進行物質含量的計算能力。培養學生從定量角度去認識物質的組成。認識并能準確表達實驗中定量測定的方法，感受定量測定中“實驗準確性”的重要性和實驗誤差分析的必要性，形成定量測定的準確性意識，養成實事求是、嚴肅認真的科學態度，提高學生學習興趣。如例2中藥品的足量和量氣管中水面上附有油層，裝有足量堿石灰和足量無水氯化鈣的兩個U形管和量氣管的先后排列順序，都蘊含著對實驗準確性的要求。定量問題的研究豐富了學生對物質轉化的認識和理解，培養了學生“以量定質”的學習思維。

三、探究活動的思維發展功能得以實現

在科學問題的探究過程中，學生親身感受“對比”“評價”“優化”的方法，經歷了對問題進行拆解、形成預測與假設、設計實驗方案、改進實驗方案，經歷分析、論證、推論并形成結論，概括、整合化學知識，反思實驗探究的思路、方法和策略等過程。感悟解決問題時要抓住主要矛盾的重要性即對題眼的把握，發展學生的創造性思維，使學生學會全方位思考問題，遇難題時，不拘泥于一種解題模式，能靈活變換某種因素，從新角度去思考，調整思路，巧妙地轉變思維方向，隨機應變，想出適合的辦法，既能發散思維又能集中思維。

以上兩道中考實驗探究題雖是紙面探究，但學生解題的過程就是頭腦風暴的過程，題中設置的問題能引導學生多角度思考問題、多途徑解決問題。教師應結合教材內容多角度、多方位開發這些素材，引導學生循序探究，讓學生感受到化學不僅是一門有趣的學科還是一門有用的學科，進而培養學生運用科學知識和科學思維方法對科學問題進行討論、判斷和決策的能力，從學習事實性知識上升到方法觀念知識，并且能用化學觀念解決問題，促進學生高級思維的發展。

參考文獻

[1]李可鋒，王雪艷.立足定量實驗設計挖掘化學育人價值[J].中學化學教學參考，2014（6）：25.

[2]秦林，王磊，孔德靖.促進學生高級思維發展的“物質分離”主題探究教學模型及實施策略研究[J].化學教育，2014（3）：11-15.

[3]沈文順，成桂榮.基于初中化學教材的“量問題”初探[J].中學化學教學參考，2014（3）：37.

（責任編輯 羅 艷）endprint