淺談將定性和定量思維融入化學(xué)課堂

肖楸

【摘要】在初中化學(xué)的教學(xué)過程中，我們很少把定性思維和定量思維明確地提出來，學(xué)生只單純掌握實(shí)驗(yàn)的方法、現(xiàn)象、結(jié)論，缺乏探究思維的引導(dǎo)和形成。定性與定量是化學(xué)的重要思想，也是研究化學(xué)的重要方法，兩者相輔相成，互為補(bǔ)充，在學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中都發(fā)揮著重要作用。

【關(guān)鍵詞】初中化學(xué)；定性思維；定量思維；課堂應(yīng)用

一、定性與定量

定性就是對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行確定，從而把事物的屬性確定下來，在化學(xué)中常用來鑒別物質(zhì)成分。定量是指為了更深入探究物質(zhì)，從多方面進(jìn)行數(shù)量上的科學(xué)分析，探究各因素之間的量的關(guān)系，得出的結(jié)果就更加客觀可靠，在化學(xué)中常用來研究物質(zhì)的組成和分析實(shí)驗(yàn)探究中的數(shù)據(jù)。定性是定量的依據(jù)，定量是定性的具體化。兩者相輔相成，既統(tǒng)一又互補(bǔ)，還可變通處理。

二、將定性定量思維融入化學(xué)課堂，提高學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)

1.將定性定量思維融入新課課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生分析問題，解決問題

案例：空氣中氧氣含量的測定實(shí)驗(yàn)。

定性問題：空氣中氧氣的檢驗(yàn)。

定性分析：木條、紅磷、木炭、硫粉等能在空氣中燃燒，說明空氣中含有氧氣。

定量問題：空氣中氧氣的含量的測定。

定量分析：課本第27頁實(shí)驗(yàn)裝置（右圖）測定空氣中的氧氣含量。

利用紅磷燃燒消耗集氣瓶內(nèi)空氣中的氧氣，使瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，在大氣壓的作用下，水沿導(dǎo)管進(jìn)入集氣瓶，進(jìn)入水的體積即為氧氣的體積，獲得氧氣含量的結(jié)論，氧氣約占空氣總體積約1/5。在此過程中，還可以再引導(dǎo)學(xué)生對(duì)紅磷用量的多少的分析，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生什么影響，這是淺顯層面的定量分析，讓學(xué)生明白，通過對(duì)量的控制，實(shí)現(xiàn)理想的實(shí)驗(yàn)效果。

2.將定性定量思維融入習(xí)題課課堂教學(xué)，拓展學(xué)生解題思路

有關(guān)物質(zhì)的組成的定量研究在近幾年的中考中都有不同形式的呈現(xiàn)，考查的重點(diǎn)在于通過定性和定量研究來引導(dǎo)學(xué)生真正了解化學(xué)對(duì)物質(zhì)世界進(jìn)行研究的一般方法——從定性到定量。將定性和定量思維融入化學(xué)課堂，不僅符合考試要求，還能拓展學(xué)生解題思路。涉及這方面的考題有定量研究物質(zhì)組成及數(shù)據(jù)分析。通過分析，可以測定某混合物中物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)而確定混合物組成，也可以分析出各元素的質(zhì)量關(guān)系獲得原子個(gè)數(shù)比進(jìn)而確定純凈物的組成。

案例：實(shí)驗(yàn)室用H2還原CuO后所得紅色固體，檢驗(yàn)其成分是否含有Cu2O（紅色）。

定性問題：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證紅色固體中含有Cu2O。

查閱資料，Cu2O能與稀硫酸反應(yīng)：Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O

定性分析：取少量紅色固體于試管中，加入適量稀硫酸充分反應(yīng)，若溶液為藍(lán)色，則紅色固體中含有Cu2O。

定量問題：確定紅色固體中Cu2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

定量分析：稱取H2還原CuO后所得的紅色固體質(zhì)量為mg，與足量稀硫酸充分反應(yīng)后，溶液呈藍(lán)色，容器底部有紅色固體剩余。經(jīng)過濾、洗滌、干燥后再稱量得到的剩余紅色固體銅的質(zhì)量為ng，測定紅色固體中Cu2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)（用m、n的式子表示）。

若紅色固體為Cu2O和Cu的混合物，設(shè)Cu2O的質(zhì)量為x則生成銅的質(zhì)量為ng-（mg-x）

根據(jù)方程式

Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O，

計(jì)算得，Cu2O質(zhì)量=，

則Cu2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)==

在涉及有關(guān)數(shù)據(jù)的物質(zhì)組成判斷時(shí)，主要根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)判斷出是何種物質(zhì)或何種元素的量，然后用守恒法、比例法、極值法進(jìn)行計(jì)算或判斷即可。

3.將定性定量思維融入實(shí)驗(yàn)探究課堂教學(xué)，發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力

融入實(shí)驗(yàn)探究課，探究物質(zhì)間的反應(yīng)。

案例：探究二氧化碳和氫氧化鈉是否發(fā)生反應(yīng)。

定性問題：從定性的角度，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明兩者發(fā)生了反應(yīng)。

定性分析：CO2氣體在密閉體系中被氫氧化鈉溶液吸收，體積減少，裝置內(nèi)外產(chǎn)生壓強(qiáng)差。

實(shí)驗(yàn)原理：制取二氧化碳?xì)怏w，將氣體通入裝有氫氧化鈉固體的密閉體系中（先排凈裝置中的空氣），引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，一段時(shí)間后通過觀察到氣球變癟，形象的說明CO2和NaOH發(fā)生了反應(yīng)。

定量問題：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證氫氧化鈉與二氧化碳發(fā)生了反應(yīng)。

定量分析：在通常狀況下，1體積的水約能溶解1體積的二氧化碳，即便用氫氧化鈉溶液，也無需進(jìn)行CO2 與H2O反應(yīng)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究。

實(shí)驗(yàn)原理：用注射器收集二氧化碳?xì)怏w，先將10mL二氧化碳?xì)怏w依次通過5mLNaOH溶液和5mL澄清石灰水中，觀察石灰水不變渾濁，說明CO2被NaOH溶液吸收，間接形象的說明CO2已與NaOH發(fā)生了反應(yīng)。再將剩余氣體直接通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁，再次說明CO2和NaOH發(fā)生了反應(yīng)。

本實(shí)驗(yàn)分別從定性和定量兩個(gè)角度進(jìn)行探究，培養(yǎng)了學(xué)生更深層次的化學(xué)思維及分析問題解決問題的能力。

類似于上述的例子，在初中化學(xué)學(xué)習(xí)中，或顯性或隱性地穿插在每一個(gè)單元、每一個(gè)課題中，幾乎滲透了整個(gè)初三化學(xué)學(xué)科，所以培養(yǎng)定性和定量思維尤為必要。

三、從課堂延伸到課外，培養(yǎng)學(xué)生思維，做好初高中化學(xué)銜接的教學(xué)，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

以《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》 為指引，教師通過將定性思維和定量思維融入課堂，不僅能落實(shí)好課內(nèi)知識(shí)，還能從課堂延伸到課外，幫助學(xué)生形成系統(tǒng)化學(xué)的思維模式、解決化學(xué)問題的方法以及研究化學(xué)問題的思路。 也能完善初中教學(xué)，做好高中化學(xué)教學(xué)的銜接。還能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、系統(tǒng)的探究方法，拓寬學(xué)生在物理學(xué)、生物學(xué)等其他學(xué)科方面的應(yīng)用，適應(yīng)新時(shí)代的學(xué)習(xí)要求。

[注：本文系“如何將定性和定量思維融入化學(xué)課堂”課題的研究成果，課題編號(hào)：GDXKT15736]

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