初三學(xué)生化學(xué)研究性學(xué)習(xí)研究

黎宙 黃晏萍 朱惠芳

【關(guān)鍵詞】 ?初三學(xué)生 我與化學(xué) 研究性學(xué)習(xí) 研究

【中圖分類(lèi)號(hào)】 ?G633.8 ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 ?A ? 【文章編號(hào)】 ?1992-7711（2019）23-077-03

廣州市中學(xué)生“我與化學(xué)”活動(dòng)己開(kāi)展了18年，廣州市教育研究院把優(yōu)秀的學(xué)生作品編成[“我與化學(xué)”活動(dòng)論文選編]進(jìn)行出版，己出版至第五冊(cè)。通過(guò)獲獎(jiǎng)作品統(tǒng)計(jì)，本地區(qū)初三化學(xué)教師指導(dǎo)初三學(xué)生參與“我與化學(xué)”活動(dòng)的作品很少，原因有多方面：一是初三升學(xué)的壓力造成師生沒(méi)有過(guò)剩精力用于“我與化學(xué)”活動(dòng)的開(kāi)展;很多老師提出，學(xué)生每天忙于學(xué)業(yè)，老師每天忙于備課，沒(méi)有過(guò)多時(shí)間用于研究性學(xué)習(xí);二是對(duì)“我與化學(xué)”活動(dòng)的開(kāi)展缺少經(jīng)驗(yàn)和方法;本地區(qū)初三教師年齡普遍偏大，沒(méi)有接觸過(guò)研究性學(xué)習(xí)教材，因此，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)缺少辦法;三是初三化學(xué)教師普遍覺(jué)得廣州市開(kāi)展“我與化學(xué)”活動(dòng)時(shí)間己久，很多研究性的課題要么己做過(guò)，要么高大上，很難找到可做的課題。因此，很多初三化學(xué)教師放棄了指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，專(zhuān)心于教學(xué)工作。

化學(xué)是一門(mén)科學(xué)，科學(xué)需要構(gòu)建科學(xué)研究的方法，初三又是剛開(kāi)始接觸化學(xué)的第一個(gè)年頭，如果能利用“我與化學(xué)”活動(dòng)，做好研究性學(xué)習(xí)指導(dǎo)，讓學(xué)生像科學(xué)家一樣去做研究，無(wú)疑讓學(xué)生終生受益，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)都有重要意義;因此，如何指導(dǎo)初三學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，成了課題組的研究目標(biāo)。

做過(guò)初三化學(xué)研究性學(xué)習(xí)的老師都認(rèn)為，初三化學(xué)研究性學(xué)習(xí)最難的是選題，因?yàn)檠芯啃詫W(xué)習(xí)的題目不好找，要不別人己做過(guò)研究，己沒(méi)有新的內(nèi)容可寫(xiě);要不沒(méi)有研究?jī)r(jià)值，研究開(kāi)展不下去;要不研究的內(nèi)容高大上，己超出了初三化學(xué)研究水平。其實(shí)，初三學(xué)生在化學(xué)方面的課題研究是志在參與，使學(xué)生在知識(shí)與能力方面得到提高，在化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)方面得到加強(qiáng)才是目的。初三學(xué)生的化學(xué)研究性學(xué)習(xí)，鑒于他們的基礎(chǔ)知識(shí)和水平，一般不要求有完整的、科學(xué)性的結(jié)果，重在過(guò)程參與和成長(zhǎng)。所以，只要學(xué)生覺(jué)得有興趣，即可拿來(lái)進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，研究的過(guò)程中可以做前人做過(guò)的課題，在研究過(guò)程中完善知識(shí)，只要有創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)，即為不錯(cuò)的研究性學(xué)習(xí)。因此，在不影響學(xué)生學(xué)習(xí)的情況下，對(duì)學(xué)生選題和如何進(jìn)行研究可以做以下的工作：

一、把教材中的探究性課題為研究性學(xué)習(xí)課題

九年級(jí)上冊(cè)第一單元課題2探究活動(dòng)《觀察和描述——對(duì)蠟燭及其燃燒的探究》，教材從蠟燭燃燒前、燃著時(shí)、熄滅后進(jìn)行探究，讓學(xué)生眼界大開(kāi)，從一根生活中不起眼的蠟燭變成一支緼含著眾多化學(xué)知識(shí)的神奇物質(zhì)，學(xué)生的探究欲望被充分激發(fā)出來(lái)了，這里還有沒(méi)有可探究的內(nèi)容呢？研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)了新的探究?jī)?nèi)容，一支蠟燭很容易就燃燒完了，有沒(méi)有方法可以使蠟燭燃燒時(shí)間延長(zhǎng)呢？根據(jù)這個(gè)問(wèn)題，研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)上網(wǎng)搜索到食鹽能使蠟燭燃燒時(shí)間延長(zhǎng)，食鹽是生活中的日用品，那么，生活中還有什么物質(zhì)能讓蠟燭燃燒時(shí)間延長(zhǎng)呢？研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在廚房找到了食鹽、味精、發(fā)酵粉、胡椒、蔗糖等，取相同質(zhì)量的上述物質(zhì)放入相同規(guī)格的燃燒著的蠟燭油里，記錄蠟燭燃燒時(shí)長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)生活中這些物質(zhì)幾乎都能延長(zhǎng)蠟燭的燃燒時(shí)間，但燃燒的時(shí)長(zhǎng)不一樣。

研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)又提出新的問(wèn)題，什么原因?qū)е氯紵龝r(shí)間不一樣？通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢，熔沸點(diǎn)高的物質(zhì)能延長(zhǎng)蠟燭燃燒時(shí)間;進(jìn)而把燃燒時(shí)長(zhǎng)與熔沸點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比（能查到的物質(zhì)），得出了相同的結(jié)論。進(jìn)而又提出新的問(wèn)題，是否溶沸點(diǎn)越高的物質(zhì)能使蠟燭燃燒時(shí)間更長(zhǎng)？研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)找到氧化鎂、氯化鋁等一些熔沸點(diǎn)較高的鹽，與氯化鈉進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了自己的猜想，發(fā)現(xiàn)溶沸點(diǎn)更高的氧化鎂使蠟燭燃燒的時(shí)間更長(zhǎng)。那么，是不是在蠟燭里加入氧化鎂來(lái)延長(zhǎng)燃燒時(shí)間呢？通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，答案是否定的，因?yàn)榧恿搜趸V的蠟燭火焰的亮度不夠，不適合作為延長(zhǎng)蠟燭燃燒時(shí)長(zhǎng)的物質(zhì)。

研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在探究過(guò)程中，因?yàn)槁劦缴钪械奈镔|(zhì)加入蠟燭后發(fā)出了不同的氣味，或愉悅、或難聞、或清香，聯(lián)系到現(xiàn)階段的蠟燭己失去了日常生活中照明的功能，更多的是創(chuàng)造浪漫環(huán)境中去應(yīng)用，因此又有了進(jìn)一步的想法，進(jìn)行了DIY制作，制作多功能蠟燭。如在熔化的蠟燭里添加各種精油，制成不同香味，不同形狀，不同作用的蠟燭，并介紹它們?cè)诓煌矫娴膽?yīng)用，讓同學(xué)們一塊來(lái)體驗(yàn)新制蠟燭的奇妙之處。

這樣的研究性學(xué)習(xí)無(wú)疑達(dá)到了效果，讓學(xué)生像科學(xué)家一樣學(xué)習(xí)研究，創(chuàng)造新用途的蠟燭，形成了化學(xué)學(xué)習(xí)造福人類(lèi)的良性循環(huán)。

教材中的探究性內(nèi)容很多，除了《觀察和描述-對(duì)蠟燭及其燃燒的探究》以外，還有《人體吸入的空氣和呼出氣體有什么不同》、《分解過(guò)氧化氫制取氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的作用》、《水的組成》、《反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量的關(guān)系》等等，這些探究要繼續(xù)深入探究的話，看似無(wú)從下手，但經(jīng)過(guò)改變角度看問(wèn)題，深入挖掘，又會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)。

二、把教材中易出問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)為研究性學(xué)習(xí)課題

九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)第二單元課題3探究活動(dòng)《分解過(guò)氧化氫制氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的作用》，研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)憶起，老師在演示“分解過(guò)氧化氫制取氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的作用”的實(shí)驗(yàn)，往5ml5%的過(guò)氧化氫中加入二氧化錳，試管中立即產(chǎn)生大量白霧，用帶火星的小木條檢驗(yàn)，小木條的火星只是變得更旺，并沒(méi)有復(fù)燃，實(shí)驗(yàn)失敗。隨后老師重復(fù)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果還是沒(méi)有成功。當(dāng)時(shí)資詢老師得知，多年來(lái)這個(gè)實(shí)驗(yàn)有時(shí)成功，有時(shí)不成功，原因是什么沒(méi)搞清楚。研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)提出第一個(gè)問(wèn)題：什么原因使教科書(shū)中的重要實(shí)驗(yàn)不易成功，能否找到新的催化劑，使實(shí)驗(yàn)效果變得更好。另外，研究性學(xué)習(xí)小組又發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳催化過(guò)氧化氫溶液制取氧氣并做氧氣性質(zhì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，反應(yīng)過(guò)于劇烈，不易收集，又產(chǎn)生大量白霧，影響氧氣性質(zhì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，提出第二個(gè)問(wèn)題：有沒(méi)有新的催化劑，能得到平穩(wěn)的氧氣流，能否不產(chǎn)生白霧，使氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)不受影響。

研究性學(xué)習(xí)小組通過(guò)討論認(rèn)為：在“分解過(guò)氧化氫制取氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的作用”的實(shí)驗(yàn)，小木條沒(méi)有復(fù)燃可能與二氧化錳的量有關(guān)或與過(guò)氧化氫溶液的濃度有關(guān)。因此設(shè)計(jì)了兩組實(shí)驗(yàn)：一是用不同濃度的過(guò)氧化氫溶液如：1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%分別與少量二氧化錳（用藥匙的小匙來(lái)取）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察能否使帶火星的小木條復(fù)燃。另外，用5%的過(guò)氧化氫與不同質(zhì)量的二氧化錳0.1g、0.3g、0.5g、0.7g、0.9g、1.1g進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。得出了如下結(jié)論：一是如果二氧化錳取的量較少（用小匙來(lái)取），不管過(guò)氧化氫的濃度是多少，小木條都可能復(fù)燃，但過(guò)氧化氫濃度超過(guò)15%時(shí)，不夠穩(wěn)定，有時(shí)復(fù)燃，有時(shí)不能復(fù)燃。二是過(guò)氧化氫濃度為5%時(shí)，二氧化錳小于0.3g（約一小匙）時(shí)，小木條基本上能復(fù)燃，超過(guò)0.3g時(shí)則不穩(wěn)定，有時(shí)能復(fù)燃，有時(shí)不行。因此，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)分析老師演示失敗的原因，存在二種可能：

（1）可能配制的過(guò)氧化氫溶液的濃度高于5%，反應(yīng)太劇烈，白霧多，火星不易復(fù)燃。

（2）可能加入的二氧化錳的量太多，反應(yīng)太劇烈，白霧多，火星不易復(fù)燃。

研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)“分解過(guò)氧化氫制取氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的作用”的實(shí)驗(yàn)提出解決問(wèn)題的方案：過(guò)氧化氫溶液的濃度不超過(guò)5%，二氧化錳用小匙來(lái)取（約0.3g），如果一次不行，重做一般可達(dá)實(shí)驗(yàn)效果。

5%的過(guò)氧化氫分解制取氧氣除了二氧化錳外還有什么物質(zhì)適合做催化劑，并用于實(shí)驗(yàn)室制取氧氣和在催化劑探究實(shí)驗(yàn)中代替二氧化錳呢？

尋找新的催化劑研究性學(xué)習(xí)小組按物質(zhì)的分類(lèi)，如單質(zhì)、氧化物、酸堿鹽與有機(jī)物來(lái)找，實(shí)驗(yàn)室的藥品盡量每一類(lèi)找三種，以達(dá)到尋找新的催化劑的目的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，學(xué)生得出如下結(jié)論：能使5%過(guò)氧化氫發(fā)生快速催化作用的是氯化銅和氯化鐵，由于實(shí)驗(yàn)室的氯化鐵儲(chǔ)存時(shí)間太長(zhǎng)，己經(jīng)變成溶液，溶液中的固體結(jié)塊很難取出，故推薦使用氯化銅固體。按照實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的實(shí)驗(yàn)操作，在5%的過(guò)氧化氫溶液中加入氯化銅固體，能產(chǎn)生大量氣泡，沒(méi)有白霧產(chǎn)生;用帶火星的小木條來(lái)檢驗(yàn)，火星復(fù)燃;再進(jìn)行氧氣收集，反應(yīng)速率適中，效果非常理想;把實(shí)驗(yàn)后的溶液蒸干，出現(xiàn)了細(xì)細(xì)的淺綠色粉末，證明氯化銅只是起催化作用，并沒(méi)有生成新物質(zhì)。故研究性學(xué)習(xí)小組建議教科書(shū)采用氯化銅做5%的過(guò)氧化氫的催化劑，效果更理想。

尋找新的催化劑找出了新的意義，是在實(shí)驗(yàn)中防止實(shí)驗(yàn)失敗和實(shí)驗(yàn)效果更好的角度來(lái)進(jìn)行，這對(duì)學(xué)生的成長(zhǎng)有較大幫助。教材中易出問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)比較多，如木炭還原氧化銅、氫氧化鈉滴入酚酞、面粉爆炸等，只要易出錯(cuò)，不易成功的實(shí)驗(yàn)等都可以拿來(lái)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，只要有新的發(fā)現(xiàn)，即為不錯(cuò)的研究性學(xué)習(xí)課題。

三、對(duì)一些爭(zhēng)議性較多的問(wèn)題進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)

例如.（廣州市2016年中考）27.（10分）實(shí)驗(yàn)室部分裝置如下圖所示，回答下列問(wèn)題（制取時(shí)將A中的藥品混合）。

（1）制取并收集不同氣體，填寫(xiě)下表空白。

（2）收集干燥的CO2還需要用裝置E，E中盛裝的試劑為。

（3）用上述裝置A制取O2時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

答案提示：收集二氧化碳的方法選C不選B。這符合教科書(shū)中氣體收集方法中排水法的適用條件，排水法適用于不易溶于水、不與水反應(yīng)這一條件的氣體，如二氧化碳。在全國(guó)各地的不同類(lèi)型的考卷中二氧化碳的收集都是采用向上排空氣法，而不采用排水法。但初三化學(xué)教科書(shū)《人體吸入的空氣與呼出氣體有什么不同》的探究中，用排水法收集呼出氣體，再用澄清石灰水檢驗(yàn)，澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明呼出氣體中二氧化碳含量比空氣中的二氧化碳多。也就是說(shuō)，用排水法收集呼出氣體時(shí)水對(duì)二氧化碳的收集影響并不大，還能夠收集到較多的二氧化碳，說(shuō)明二氧化碳用排水法收集還是可以收集到的。研究性學(xué)習(xí)小組討論分析認(rèn)為：雖然CO2可溶于水，但CO2在常溫下的溶解度僅為1：1，對(duì)收集的影響并不大;雖然二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，但碳酸不穩(wěn)定，容易分解成CO2和水，因此，CO2應(yīng)該是可以用排水方法收集的。

研究性學(xué)習(xí)小組用相同的藥品，30ml的稀鹽酸和15g的大理石分別用排水法和向上排空氣法收集二氧化碳，得出了如下的結(jié)論：

1.排水法和向上排空氣法集滿三瓶二氧化碳所需的時(shí)間：向上排空氣法1分56秒;排水法為2分06秒，向上排空氣法用時(shí)較短。

2.使用排水法最多可收集到三瓶多一點(diǎn)二氧化碳，而向上排空氣法可收集到5瓶多一點(diǎn)二氧化碳。

研究性學(xué)習(xí)小組又提出了疑問(wèn)：同樣的藥品，向上排空氣法收集的二氧化碳比排水法收集多，除了一部分CO2溶于水外，是否還有其它原因，如：向上排空氣法收集的CO2不純，排水法收集時(shí)因?yàn)榧瘹馄坑幸徊糠衷谒嫦拢畨簩?dǎo)致氣體被壓縮。因此，根據(jù)猜測(cè)內(nèi)容重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：

1.用飽和碳酸氫鈉溶液代替水進(jìn)行排水法收集，排除二氧化碳溶于水的干擾;

2.排水時(shí)，瓶口與液面基本持平，排除水壓對(duì)收集二氧化碳的干擾;

3.用排水法和向上排空氣法各收集一瓶二氧化碳，再倒插入足量氫氧化鈉溶液里，在充足的時(shí)間里通過(guò)液面上升高度來(lái)比較二氧化碳的純度，用具體的數(shù)值來(lái)排除向上排空氣法收集二氧化碳不純的干擾。

通過(guò)排除干擾后發(fā)現(xiàn)，用排水法和向上排空氣法收集的二氧化碳體積基本上相同。

通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)歸納了幾種收集二氧化碳方法各自的優(yōu)點(diǎn)：

對(duì)此，研究性學(xué)習(xí)小組提出了幾個(gè)建議：

如果需要大量純度高的CO2，使用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法會(huì)更好;如果需要少量純度高的CO2，使用排水法會(huì)更好;如果想要節(jié)省藥品，且CO2的純度要求不高，則可以使用向上排空氣法。

“他山之石，可以攻玉”，研究性學(xué)習(xí)的道路確實(shí)荊棘當(dāng)?shù)溃y尋捷徑;但魯訊先生的說(shuō)過(guò)：世上本沒(méi)有路，走的人多了，也就成了路。前面十八屆的同學(xué)和老師己趟出了路，其中還有很多同學(xué)是高中學(xué)生，他們的知識(shí)面比較寬，能力比較強(qiáng)，因此，把路走得特別寬敞。對(duì)于剛走進(jìn)化學(xué)大門(mén)的初三學(xué)生來(lái)說(shuō)，在化學(xué)研究性學(xué)習(xí)一知半解的情況下，可以先進(jìn)行模仿，再把路走得更好。俗話說(shuō)，“他山之石，可以攻玉”，站在巨人的肩膀上更容易觸摸到天空。因此，建議初三化學(xué)老師指導(dǎo)初三學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)時(shí)，找到了感興趣的問(wèn)題后，學(xué)習(xí)前十八屆同學(xué)的相關(guān)優(yōu)秀作品，感受他們?cè)谇斑M(jìn)的道路上摸索前進(jìn)時(shí)留下來(lái)的寶貴財(cái)富，在問(wèn)題的提出，實(shí)驗(yàn)探究、數(shù)據(jù)分析、研究報(bào)告的書(shū)寫(xiě)、參與答辨等方面進(jìn)行模仿，完成研究性學(xué)習(xí)。

【課題編號(hào)】GDXKT17569

[ 參 ?考 ?文 ?獻(xiàn) ]

[1]廣州市教育局教研室化學(xué)科、廣州市化學(xué)化工學(xué)會(huì)中教專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主編.廣州市中學(xué)生“我與化學(xué)”活動(dòng)論文選編·1.

[2]廣州市教育局教研室化學(xué)科、廣州市化學(xué)化工學(xué)會(huì)中教專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主編廣州市中學(xué)生“我與化學(xué)”活動(dòng)論文選編·2.

[3]廣州市教育局教研室化學(xué)科、廣州市化學(xué)化工學(xué)會(huì)中教專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主編廣州市中學(xué)生“我與化學(xué)”活動(dòng)論文選編·3.

[4]廣州市教育局教研室化學(xué)科、廣州市化學(xué)化工學(xué)會(huì)中教專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主編廣州市中學(xué)生“我與化學(xué)”活動(dòng)論文選編·4.

[5]李南萍，丁革兵.廣州市中學(xué)生“我與化學(xué)”活動(dòng)課程的建構(gòu).中學(xué)化學(xué)參考2011年05期.

[6]廣東省教育研究院教研室.綜合實(shí)踐活動(dòng)（必修）研究性學(xué)習(xí).