基于化學實驗進行素養為本的教學

姜晶晶

摘要：以“鹽類水解”的復習教學為例，用“泡沫滅火器”載體作為驅動任務，基于化學實驗，使化學知識的學習、科學探究能力的形成與化學學科核心素養的發展有機結合起來。并探析化學實驗在復習課教學中發揮的作用。

關鍵詞：化學實驗;復習;鹽類水解

文章編號：1008-0546（2019）12-0081-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.12.024

化學核心素養是將化學知識與技能的學習、化學思想觀念的建構、科學探究與問題解決能力的發展、創新意識與社會責任感的形成等多方面的要求融為一體，是學生在化學認知活動中發展起來的并在解決與化學相關問題中表現出來的學科素養，反映了學生從化學視角認識客觀事物的方式與結果水平，幫助學生形成正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。因此，如何將化學核心素養落實到課堂教學，尤其是復習課的教學中成為一線教師尤為關注的問題。

以教師講授、灌輸為主的“一言堂”的傳統復習課教學模式，停留在對原有知識的重復上，不能很好地激發學生的認知沖突和求知欲望，無法引發學生深層的思考，無法落實立德樹人的根本任務。因此，要積極探索一種在真正意義上尊重人的主體J性、激發人的創造性、相信并注重開發人的潛力、便于人與人交際與合作的新模式?；瘜W是以實驗為基礎的學科，化學實驗對于全面發展學生的化學學科核心素養有著極其重要的作用。充分認識化學實驗的獨特價值，在復習課中精心設計實驗活動，有助于激發學生的興趣，引導學生在觀察、實驗和交流討論中復習提升化學知識，發展學生的科學探究能力。

一、設計緣由

鹽類水解是中學化學教學中的核心知識點，其知識涉及面寬、綜合性強，是學生已有的關于溶液知識的綜合運用。鹽類水解知識的學習，可以加深對強弱電解質、離子反應等知識的理解，進一步認識電解質在水溶液中的電離及離子間的相互作用。同時，鹽類水解平衡是繼弱電解質的電離平衡之后又一個平衡體系，有利于學生形成完整的水溶液平衡的知識體系。另一方面，鹽類水解在工農業生產和日常生活中廣泛存在，人們常常根據需要促進或抑制鹽類的水解。因此，了解或掌握鹽類水解有關的知識對理解化學、技術、社會和環境之間的相互關系有著積極作用。

鹽類水解是“微觀一本質”，較為抽象，在新課學習時學生對鹽類水解中的影響因素、多元弱酸根離子分步水解、雙水解等知識存在較大的問題。如很多學生對多元弱酸根離子分步水解是茫然的，是老師在課堂上告知的;對雙水解的理解是一知半解的，認為碳酸銨、醋酸銨等弱酸弱堿鹽在水溶液中相互促進后就無法共存了。因此，從傳授事實、掌握知識轉變為化學實驗、小組討論，借助“宏觀一現象”來探究分析，主動運用化學手段來逐漸完善和發展處理問題的思維和能力，逐漸建構起知識體系顯得尤為重要。

二、教學設計

以“泡沫滅火器”為總驅動任務，沿著泡沫滅火器的原理、藥品選擇這條主線，設計幾個實驗來解決鹽類水解原理中學生難掌握或易錯的知識點。任務一：泡沫滅火器的原理

活動1：觀察滅火實驗

在陶瓷臉盆中把一團報紙點燃，用自制泡沫滅火器（圖2）進行滅火，提供閱讀材料（圖3），找出泡沫滅火器的兩種原料——碳酸氫鈉和硫酸鋁。進行學生實驗，更明顯地觀察實驗現象。

學生實驗：分別取2mL碳酸氫鈉溶液和硫酸鋁溶液于兩個試管中，在裝有碳酸氫鈉的試管中加入1滴管中性起泡劑，將硫酸鋁溶液快速倒入裝有碳酸氫鈉的試管中，觀察實驗現象。

活動2：泡沫滅火器的原理分析

根據實驗現象，讓學生用離子方程式表示泡沫滅火器的滅火原理。

通過對泡沫滅火器原理的分析（圖4），復習回顧鹽類水解的定義與實質：在水溶液中鹽電離產生的陽離子或陰離子與水電離產生的氫氧根離子或氫離子結合生成弱電解質，從而促使水的電離平衡朝著電離方向移動。

設計意圖：學生對復習課往往缺乏當初新課學習時的熱情，如果復習只是把學過的知識機械化地重復，搞題海戰術，那么學生就會缺乏學習的主動性和積極性。因此，設計學生實驗來吸引學生主動參與復習活動，以激發他們的學習興趣。同時，如果讓學生直接寫泡沫滅火器滅火原理的離子方程式，難度較大，不少學生會無從下手。設計讓學生通過動手實驗、觀察現象后再來書寫，層層鋪墊，為學生設置臺階，可以借助“宏觀一現象”來表示“微觀一本質”，讓大部分同學有獲得感。另一方面，復習課是新授課的總結和延伸，對后進生來說是一次再學習的機會，對他們形成完整的知識體系、夯實基礎、培養和提高解決問題的能力有著重要的意義。實驗能引發他們的好奇心，設置層層遞進的教學環節，能讓他們緊跟教師的復習思路，自然而然地使知識得到積累，增強他們學習化學的自信心。

任務二：藥品的選擇

活動3：藥品選擇探究

學生實驗：測定相同物質的量濃度的碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液的pH。

用鑷子撕取一條pH試紙，放在潔凈的表面皿上，用潔凈的玻璃棒蘸取溶液點在pH試紙的中央，待顏色變化穩定后，馬上與標準比色卡對照，讀數。

問題1：分析碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液呈堿性的原因。

由碳酸鈉溶液水解呈堿性，引出鹽類水解的結果。但碳酸氫鈉溶液呈堿性，學生同樣會回答是水解導致的。觀察演示實驗，將2mL 0.1mol/L碳酸氫鈉溶液和1mL 0.1mol/L氯化鈣溶液冰水浴一段時間后再混合，發現溶液變渾濁，產生了碳酸鈣沉淀（0℃時，碳酸氫鈣較穩定，溶解度為16.16g/100mL）。則碳酸氫鈉溶液中因HC03電離存在CO3^2-，同時也會電離產生H⁺。所以碳酸氫鈉溶液呈堿性，是因為HC03的水解程度大于電離程度所致。分析得出不同類型的鹽溶液呈現不同酸堿性的原因。

問題2：分析同濃度碳酸鈉溶液比碳酸氫鈉溶液堿性強的原因，復習回顧影響鹽類水解的因素。

問題3：因Na2CO3堿性強，能否用NazCO3溶液代替NaHCO3溶液？說明理由。

引導學生進行實驗設計，重視利用化學事實來揭示本質和規律。并對學生的實驗方案進行評價，利用控制變量法完善實驗方案，培養學生嚴謹的科學態度，使化學知識的學習、科學探究能力的形成與化學學科核心素養的發展有機結合起來。

學生實驗（雙水解實驗比較）：取5mL等物質的量濃度的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液分別于兩個試管中，沿試管內壁各加1滴管起泡劑，在另外2只試管中分別加入2mL硫酸鋁溶液，同時倒入裝有碳酸鈉、碳酸氫鈉的兩支試管，觀察現象。

實驗發現Al³⁺物質的量一定時，用等物質的量的Na2CO3反應放出的CO2較NaHCO3少且速率慢。進一步追問產生此現象的原因，兩者都有氣體產生，說明弱酸根離子和弱堿陽離子相互促進水解，發生了雙水解反應;但產生氣體的速率不同，說明多元酸酸根分步水解的。有了直觀的體驗后，學生對多元酸酸根分步水解的認識會更加深刻，再來書寫CO3^2-水解的離子方程式，幾乎所有同學都能做到分步書寫。

問題4：硫酸銨溶液水解呈酸性，能否用硫酸銨替換硫酸鋁溶液？

有了問題3的啟發，學生馬上能想到用實驗來解決問題。

學生實驗（雙水解實驗比較）：取5mL NaHCO3溶液分別于兩個試管中，沿試管內壁各加1滴管起泡劑，在另外2只試管中分別加入2mL同濃度的硫酸鋁、硫酸銨溶液，同時倒入裝有碳酸氫鈉的兩支試管，觀察現象。

實驗發現碳酸氫鈉與硫酸鋁溶液混合后迅速產生氣泡和沉淀，碳酸氫鈉與硫酸銨溶液混合無明顯現象，說明并不是弱酸陰離子和弱堿陽離子在水溶液中相互促進就無法共存，只有相互促進且水解產物中有容易脫離反應體系的溶解度非常小的物質生成，才能使水解完全進行——即發生了雙水解反應，幫助學生對弱酸陰離子、弱堿陽離子在水溶液中共存問題的理解。

設計意圖：精心設計問題鏈，將已知的、雜亂的、零碎的知識點通過問題來逐步推進教學過程，引導學生由淺入深地思考，進一步提升學生的思維能力。針對學生的疑難點，設計實驗來幫助理解。問題1通過演示實驗，發揮了實驗的教學功能。問題3通過“提出問題一設計方案一完善方案一實驗操作一現象結論”的“證據推理”過程體驗科學探究的歷程，引導學生通過實驗探究活動學習化學，由實驗現象挖掘原因，分析本質，體現由“宏觀一現象”到“微觀一本質”的過程。問題4的解決是“證據推理”的又一范例，結合學生的認知發展特點，有效地組織和實施實驗探究教學，增進學生對科學探究的理解，發展科學探究的能力。整個過程，運用實驗，不僅讓學生對知識點有了顯性直觀的認識和提升，而且這一過程學生通過觀察、分析、比較等形成了化學邏輯思維素養，提高了動手、合作、溝通等化學能力素養，并形成學以致用、理論聯系實際的思想。

任務三：泡沫滅火器的構造

活動4：構造設計

根據泡沫滅火器原理，讓學生設計其構造，與大家分享。教師提供幾種裝置構造圖（圖5），讓學生進行選擇。

有了任務二的鋪墊，讓學生進行裝置選擇并分析原因。學生會聯想到使用前需將兩者分開保存，使用時進行混合。硫酸鋁溶液會腐蝕鐵筒，故放在塑料筒內;為運輸儲存方便，外筒為鐵筒，放置碳酸氫鈉溶液，不難選出答案為D。

設計意圖：此活動是學以致用的體現，也是“教、學、評”一體化的體現，評價不再是游離于教學活動之外、凌駕于教學之上的一個孤立環節，是教學過程的有機組成部分。通過活動任務，以此來診斷學生的學習情況，從而進行指導、評價，促進教與學朝著有效的教學目標方向前進。

活動5：泡沫滅火器的明天

泡沫滅火器在使用時需將它倒置，操作不方便，生活中手提式泡沫滅火器逐漸在消失，改用推車式泡沫滅火器或水基滅火器、干粉滅火器等，請學生課后自主查閱資料，了解泡沫滅火器的興衰及其他滅火器的原理。

設計意圖：了解不同滅火器的滅火原理，增加學生的消防安全意識。面對不同原因的火情時，在保障人身安全的前提下能選擇正確的滅火器進行滅火，增強社會責任感。

三、教學思考與展望

1.立足化學實驗，激發學生的學習內驅力

以實驗為基礎是化學學科的重要特征之一，在復習課中，用實驗來幫助學生攻克新課后呈現出的疑難點，不僅吸引了學生的眼球、激發了學習化學的興趣，而且在做中學、學中做，用“宏觀一現象”來揭示“微觀一本質”，符合學生的認知水平，可以使學生在原有認知的基礎上得到延伸，幫助學生深化對知識的理解，促進學生觀念的形成和能力的提升，從而增強學生學習化學的自信心，從內心深處喚起學習化學的熱情。

2.發揮實驗功能，培養學生解決問題的能力

化學實驗的直觀性是其他教學手段無法代替的，能為學生正確認識物質及其變化的本質和規律提供事實，學生通過親自實驗來探究知識往往能達到事半功倍的效果。倡導學生就觀察到的現象用已有知識和技能分析得到結論，并進行相互交流討論，這不僅僅是學科知識的再現過程，更體現了知識的形成過程和培養學生分析、解決問題和表達交流的能力，使化學實驗成為學生“在做中學習知識，在學中思考問題，在思考中解決問題”的最佳載體。

3.設計實驗探究，發展學生的科學探究能力

以真實情景為主線，以問題鏈推進教學，引導學生通過實驗探究活動學習化學，運用所學的知識和技能進行實驗設計和實驗操作，獲得證據，從而來提升知識，并理論聯系實際、學以致用。這種打破傳統的復習課模式，引導學生積極開展建構學習、探究學習和問題解決學習，促使學生小組合作、自主鉆研、開拓創新，有助于幫助學生理解和掌握化學知識和技能，啟迪學生的科學思維，培養學生的科學態度和價值觀，發展學生的科學探究能力。從課堂效果看，學生的反饋是積極的，參與度也很高，獲得感較強，達到了復習課的效果。

當然，基于化學實驗進行素養為本的復習課教學模式存在一定的局限性，有些概念、原理的課程內容難以開展實驗教學。但教學理念的轉變不是千篇一律的，需要我們在實際教學中積極探索、深入研究。筆者也是對素養為本的復習課教學設計做了不太成熟的探索，以期拋磚引玉。