感受溶液“生長”的歷程

滕旻彥

摘要：“溶液的配制與分析”在傳統理解上是實驗課，其實也是“物質的量濃度”的概念課，更是“實驗”與“概念”相輔相成、交相輝映的“綜合”課?！叭芤旱呐渲婆c分析”的教學設計，具有教學內容的“大風范”、教學過程的“強邏輯”和學生活動的“多層次”等特點，能讓學生在學習過程中體會到濃度表達方式因要求不同的演變，并獲得自身關于溶液濃度知識的自然“生長”。

關鍵詞：溶液的配制與分析；教學設計；教學反思

文章編號：1008-0546（2016）10-0069-04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.024

一、對教學內容的認識

1. 課程標準的要求和教材的編排

對于《化學1》中“溶液的配制與分析”，《普通高中化學課程標準（實驗）》的要求是“體會定量研究的方法對研究和學習化學的重要作用”，初步認識實驗、比較等科學方法以及“實驗方案設計、實驗條件控制、數據處理等方法在化學學習和科學研究中的應用”[1]。

蘇教版教材將“溶液的配制與分析”安排在《化學1》專題1“化學家眼中的物質世界”的第二單元“研究物質的實驗方法”之中，并編排在“物質的分離與提純”和“常見物質的檢驗”等主題之后。可見，教材是要讓學生了解溶液的配制與分析是研究物質的一種實驗方法，并引導學生對研究物質實驗方法的認識能從定性研究提高到定量研究的層面，以培養學生的定量意識和定量思維。

另外，從“化學家眼中的物質世界”專題所涉及的內容來看，“溶液的配制與分析”還能從“化學”和“科學”的視角，引導學生觀察生活、生產中的溶液與溶液配制，讓他們在認識“溶液的配制與分析”在生活生產應用的同時，“認識并欣賞化學科學對提高人類生活質量和促進社會發展的重要作用”[2]。

2. 學情基礎分析

學生在九年級化學學習中，已經學習了質量分數的概念以及一定質量分數溶液配制的方法，而且在與學生的交流中了解到他們對這部分知識掌握得比較牢固，幾乎所有的學生都能熟記質量分數的概念以及一定質量分數溶液配制方案中的實驗步驟、實驗儀器和操作要點。物質的量濃度與質量分數雖在表達溶液濃度時涉及的物理量不同，但在配制溶液實驗方案中實驗步驟、實驗儀器、實驗操作等方面有較大的相似度。引導學生從已有的質量分數概念和一定質量分數溶液的配制方案入手，通過比較、遷移，可以有效降低學生學習的難度，激發學生學習的興趣。

另外，初中化學實驗主要側重于定性實驗、驗證性實驗，雖然學生已掌握一定質量分數溶液的配制方法，但更多的是對實驗方案的識記、操作規范的訓練，學生未能真正理解概念與實驗方案間的密切關系，也就不能很好地將實驗方案的設計思路舉一反三。所以，本節內容的學習中，教學目標不能僅定位于對新實驗方案的識記，而應引導學生緊扣物質的量濃度的概念，設計實驗方案、細化實驗操作、分析實驗誤差，最終形成實驗設計的基本思路。

基于以上兩點，筆者將“溶液的配制與分析” 教學目標定位為：（1）從生活的視角感知溶液——多角度聯系實際，引導學生從生活的視角去觀察和關注生活中溶液濃度大小、溶液濃度的表達方式、溶液的配制等，體會溶液濃度與科學知識的關系，溶液的配制對生活生產的重要性以及科學研究方法對改變生活的重要作用，增強學生學習本節內容的興趣與熱情，學會感受和欣賞化學的社會價值。（2）從科學的視角研究溶液——引導學生運用“實驗”“比較”的科學方法，通過小組討論、自主遷移、自主建構和自我反思進行新知識的學習，讓學生在理解物質的量濃度概念、初步掌握配制一定物質的量濃度溶液方法的同時，增強定量意識，并初步建構實驗設計的基本思路。

二、教學流程

學習任務一：從不同的視角，認識溶液的“濃”和“稀”與生產、生活及科技的關系。

學習活動1：結合蘇軾《飲湖上初晴后雨》中的“欲把西湖比西子，淡妝濃抹總相宜”，體會詩人眼中“濃”和“稀”的寓意。

學生活動2：體會美食家、藝術家等對溶液“濃”和“稀”的看法。

學習活動3：以NaCl溶液為例，體會溶液“濃”和“稀”的含義，并思考鑒別濃食鹽水和稀食鹽水的方法。

學生活動4：結合下列材料，了解在科學家眼中溶液“濃”和“稀”蘊含的科學知識。

材料1：1916年，英國高性能軍用飛機發動機上首次使用乙二醇作為防凍液，而乙二醇的濃度與防凍液的凝固點密切相關。

材料2：世界上最大的運用反滲透原理進行水質純化的工廠位于沙特阿拉伯的朱拜勒，其中的有關技術參數與鹽水的濃度密不可分。

設計意圖：

（1）學習活動1、2將“溶液”放入詩的意境和生活情境中，引導學生從不同人的視角來理解溶液濃度大小與生活方方面面的密切關系。

（2）學習活動3一方面是引導學生運用初中所學的物理、化學、生物知識解決問題，如用物理學中的溶液濃度與密度的關系，化學中溶液濃度與溶解能力的關系，生物學中溶液濃度與細胞失水能力的關系；另一方面是揭示溶液濃度與科學知識的關系，引導學生從科學的視角認識溶液。

（3）學習活動4引導學生從科學家的視角更全面的認識溶液中蘊含的科學知識，使他們對溶液的認識從定性轉向定量，體會溶液濃度準確表達的重要性，同時自然過渡到認識溶液濃度定量表達方式的學習環節。

學習任務二：結合生活情境，認識溶液濃度的多種定量表達方式，初步認識溶質的物質的量濃度概念。

學習活動1：結合生活情境中的有關圖片，理解各種不同濃度表達方式的含義。

圖片：標有5%、52%vol、每100mL 3.0g、5.2×10-4 mol/L等濃度的葡萄糖注射液、白酒、牛奶的包裝盒及血檢報告單。

學習活動2：科學研究中常需要知道一定體積的溶液中所含溶質的物質的量，思考哪種溶液濃度的表達方式更合適。

設計意圖：引導學生認識溶液濃度表達方式的多樣性，在不同的領域或因不同的目的可以用不同的表達方式，而且這些濃度的表達方式都能體現溶質、溶劑、溶液三者之間的量的關系。幫助學生突破原有的溶質質量分數的認知框架，真正理解溶液濃度的含義，同時學習“物質的量濃度”的概念，并對“物質的量濃度”概念形成初步的認識。

學習任務三：初步學習配制一定物質的量濃度的溶液，并在實驗的設計中再次認識溶質的物質的量濃度的概念。

學生活動1：回憶初中學過的“配制一定質量分數溶液”的操作步驟和實驗用品。

學生活動2：以“配制一定質量分數溶液”的實驗操作為依據，設計“準確配制100 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液”的實驗方案。

學生活動3：小組間互相評價、討論，在教師的指導下突破難點形成最終方案。

設計意圖：

（1）從學生的已有知識出發，引導學生運用遷移、比較的方法，設計配制一定物質的量濃度溶液的方案，以降低學生實驗設計的難度，激發學生實驗設計的興趣。

（2）讓學生在方案的設計中發現兩個實驗操作的主要差別，即“粗略配制”與“準確配制”、“溶液質量”與“溶液體積”的差別，從而再次認識和理解“物質的量濃度”的概念，并明確該實驗成功的關鍵點是確保溶質質量的準確性和溶液體積的準確性，從而引出準確控制溶液體積的量器——容量瓶的結構和使用方法。

（3）在實驗方案的設計過程中，始終引導學生將物質的量濃度的概念與實驗操作緊密結合起來，讓學生體會概念與實驗間的密切關系，逐步養成理論與實際相結合的思維方法。

學習任務四：初步學習實驗誤差分析的方法，并在反思中完善對實驗方案的設計。

學生實驗1：配制100 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液。

學生實驗2：測定所配溶液的電導率值，并與標準溶液的電導率值進行比較。

學生活動：分析導致所配溶液誤差的原因，完善細化溶液配制的實驗方案。

設計意圖：

（1）通過實驗，讓學生感受到理論上的實驗設計和實際操作之間的“距離”。只有在真實的實踐過程中，才能發現實驗設計中未盡的細節之處，如溶解固體時所用水的量的控制，玻璃棒引流時操作的要點，溶液體積最終控制時膠頭滴管的使用等等，從而進一步認識到定量實驗的設計需要不斷地完善和修正。

（2）讓學生從所配溶液電導率數值的誤差入手，回顧并反思實驗的各環節，分析造成所配溶液濃度誤差的原因。并引導學生歸納總結出誤差分析的依據是物質的量濃度的概念，從而讓學生進一步認識理論與實際相結合的意義。

學習任務五：梳理提煉，初步形成定量實驗設計的一般思路。

學生活動：在教師的引導下，建構定量實驗設計的一般思路（如圖1）。

設計意圖：結構化的知識，有利于學生的遷移和應用。

學習任務六：從生活的角度，認識溶液配制在生活中的應用。

圖片：溶液配制在農藥稀釋、消毒液配制、鍍銀工藝、水再生處理中的應用。

設計意圖：從更廣闊的視野認識溶液的配制，再次體會科學技術對生活、生產的影響。

學習任務七：歸納總結，布置作業。

學習活動：談談現在眼中溶液“濃”和“稀”的變化。

作業布置：在生活中尋找與溶液濃度、溶液配制有關的素材，從科學的視角分析其中的知識和方法。

設計意圖：再次回到“眼中的世界”，意在讓學生從生活、化學的角度重新審視自己對溶液濃度及溶液配制的認識，體會在學科知識、學科方法和學科觀念等方面的收獲。

三、教學反思

1. 注重教學內容的“大風范”

“溶液的配制與分析”的常規教學一般是將其定位于實驗教學，教學內容上側重物質的量濃度溶液的配制，多采用教師講解演示與學生模仿演練相結合的教學方法。筆者在設計該課時，將“溶液”作為主角，以“眼中的物質世界”為主線，讓學生嘗試從不同的角度對“溶液”進行新的認識，并在學習過程中不斷豐富、拓展，旨在讓學生從生活、科學的角度更深入認識和了解溶液濃度大小對性質的影響，認識溶液濃度表示方法的多樣性和必要性，以及理解學習不同濃度溶液配制方法的實際意義。也就是說，本節課教學內容的設計重點并不在概念的計算應用、溶液配制方案的識記、實驗操作的規范、實驗數據的分析等方面，而是著眼于化學概念、化學實驗方案設計、實驗操作要點、數據分析方法等要素間的相關性，讓學生在設計、測量、分析、反思、歸納的過程中掌握定量實驗設計與分析的一般方法（如圖2）。唯有將學習置于這樣“大”的情境和“大”的目標追求之中，學生才能有更大的胸襟和情懷，在掌握化學學習和科學實踐方法的同時，更好地體會化學的價值與意義，并獲得自身更好的長遠的發展。

2. 注重教學過程的“強邏輯”

“溶液的配制與分析”的常規教學過程一般是按物質的量濃度的概念、物質的量濃度的有關計算、一定物質的量濃度溶液的配制、誤差分析等為主線順勢展開的。筆者在教學中設計了三條主線：（1）以溶液濃度為主線，從濃度大小對物質性質的影響到生活中溶液濃度的不同表示方式及含義，再到溶液的配制方法，最后回到生活中溶液配制的意義。（2）以溶液的配制方法為主線，從熟知的配制一定質量分數的溶液到探究如何準確配制一定物質的量濃度的溶液。（3）以物質的量濃度概念為主線，將溶液配制、誤差分析緊密融合起來。三條主線相互融合滲透，相互補充。其中第三條主線的設計如圖3。

從圖3可以看出，學生對“物質的量濃度”概念的理解并不是一步到位的，而是讓學生在實驗設計中通過“質量分數”和“物質的量濃度”的概念的分析比較，“一定質量分數溶液配制方案”的遷移運用，深化了對物質的量濃度概念的理解。在溶液的配制過程中，本節課也并未采用傳統的教師講解示范、學生模仿演練的學習方法，而是大膽放手讓學生在實踐中體會學習，在誤差分析中反思提高，從而不斷完善細化實驗方案，并再一次歸納總結出物質的量濃度的概念是誤差分析的重要依據，再一次地認識概念并運用概念。整節課學生的認知過程體現了從已有的質量分數遷移到物質的量濃度，從茫然遷移應用配制一定質量分數溶液的方案到理性思考，最終形成“認識—應用—再認識—再應用”的認知方式，讓學生深刻體會到概念在實驗設計和誤差分析中的主導作用，更有利于學生在學習過程中逐步形成理論與實際相結合的思維方式。

3. 注重學生活動的“多層次”

本節課的設計始終以學生活動為主，外顯的活動有讓學生體會溶液濃度大小對生活、科技的影響，生活中不同濃度表達方式的含義，實驗方案的設計，配制溶液的方案，測量所配溶液的導電率等。內隱的活動主要包括兩條線，一是思維活動，遷移已有知識設計實驗方案、反思實驗設計的缺陷、完善實驗方案、進行誤差分析；二是情感體驗活動，感受溶液濃度大小與配制在生活、科技發展中的意義，感受實驗設計的嚴謹，感受科學實驗的不易，感受化學概念與實驗間的密切關系。只有充分調動學生多層次的活動，才能真正讓學生認識化學，理解化學，掌握化學學習的方法。

參考文獻

[1][2]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2003