以創意實驗提升化學復習課效能

沈翔

摘要：在滬教版初中化學九年級上冊《身邊的化學物質》一章“氧氣和二氧化碳的性質和制備”復習中引入創意實驗，開設《“魔盒”的奧秘》復習課。以“魔盒”中的氣體是什么、如何收集、如何檢驗、如何制備等問題為引領線索，讓學生在問題解決的過程中“溫故知新”——鞏固氧氣和二氧化碳的性質和制備的知識，完善知識網絡，并提煉氣體制備的一般思路，構建認知模型。

關鍵詞：創意實驗;復習課;初中化學

傳統的初中化學復習課大多按照“知識梳理—典例講解—鞏固練習”的步驟進行教學。這樣的課堂，常常是將知識生硬地直接“砸”向學生，讓學生被動地接受，加之“炒冷飯”式復習的知識不夠新鮮，容易導致學生缺乏主動學習的動力，造成復習教學效能低下。對此，筆者嘗試在滬教版初中化學九年級上冊《身邊的化學物質》一章“氧氣和二氧化碳的性質和制備”復習中引入創意實驗，開設了《“魔盒”的奧秘》復習課。

一、教學思路

“創意”從何而來？源自“漂浮的肥皂泡”實驗：在一個長方形玻璃缸的底部鋪上一層食用小蘇打，再倒入白醋，然后往玻璃缸中吹入肥皂泡，肥皂泡能在玻璃缸中漂浮。根據已有的生活經驗，學生知道肥皂水能吹出肥皂泡，但無論往哪個方向吹，肥皂泡最終會因為比空氣略重而飄落到地上。與認知有矛盾的神奇現象自然容易激發學生的探究興趣。

由此，形成《“魔盒”的奧秘》一課的教學思路：以“魔盒”中的氣體是什么、如何收集、如何檢驗、如何制備等問題為引領線索，讓學生在問題解決的過程中鞏固氧氣和二氧化碳的性質和制備的知識，完善知識網絡，并提煉氣體制備的一般思路，構建認知模型。

二、教學過程

（一）猜想“魔盒”中的氣體并回顧性質

1.基于實驗現象，作出猜想。

師同學們都吹過肥皂泡吧？

生吹過。

師我們吹出來的肥皂泡會在空中怎樣運動？

生我們往哪個方向吹，肥皂泡就往哪飄，還會隨著風向改變飄的方向;一般都會往下落，碰到物體或地面，肥皂泡就會炸裂消失。

師是嗎？怎么和老師看到的不一樣呢？（展示“魔盒”并演示肥皂泡漂浮實驗）這個“魔盒”里的肥皂泡是怎樣的？

生肥皂泡一直漂浮著！

師為什么會這個樣子呢？

（學生思考、討論得出：“魔盒”中有看不見，摸不著的物質——一種密度比空氣大的氣體。）

師對于這個“魔盒”，你有哪些問題？

生“魔盒”里有什么物質（氣體）？

生氣體怎么來的？

生氣體的性質是什么？

生氣體如何捕捉（收集）？

生氣體如何檢驗？

師“魔盒”中的氣體到底是什么？我們可以先猜一猜。

生可能是氧氣。

生可能是二氧化碳。

2.回顧歸納，形成“性質圖”。

師如何檢驗氧氣？體現了氧氣的什么性質？我們還學過哪些和氧氣有關的反應？

生將帶火星的木條伸進氣體中，木條復燃，說明氣體為氧氣。這體現了氧氣的助燃性。

生氧氣還能和氫氣、硫、磷等非金屬單質生成相應的化合物。

生同樣地，氧氣還能和鐵、銅、鎂等金屬單質生成相應的化合物。

（教師引導學生歸納氧氣的性質。）

師又有哪些方法可以檢驗二氧化碳？體現了二氧化碳的哪些性質？

生通入澄清石灰水中，溶液變渾濁，表明二氧化碳能與澄清石灰水反應生成沉淀。

師能否用燃著的木條檢驗二氧化碳？

生能，木條會熄滅。這體現了二氧化碳一般不可燃，也不助燃。

（教師引導學生歸納二氧化碳的性質，結合之前氧氣性質的總結，得到圖1。）

這一環節，從現象自然走向探究，將氧氣和二氧化碳性質的知識融入“魔盒”奧秘的探索中，引領學生“溫故”，形成氧氣和二氧化碳的概念圖，培養學生從現象中發現問題的能力。

（二）收集、檢驗“魔盒”中的氣體并探究溶解性

1.收集、檢驗氣體。

師根據同學們所提出的猜想，核心是“魔盒”中的氣體是氧氣還是二氧化碳。下面我們就要通過深入探究，尋求問題的答案。請設計實驗探究“魔盒”中的氣體成分。大家想一想，我們要怎樣開展研究？

生首先要收集氣體供研究使用。

師怎么收集氣體呢？

（學生討論得出可以用排水集氣法：用裝滿水的塑料瓶在“魔盒”中排水集氣。學生小組完成“魔盒”中氣體的收集。）

師請大家選擇藥品和器材檢驗氣體。

（提供的藥品和器材有澄清石灰水、紫色石蕊試液、木條、火柴、酒精燈等。學生分組實驗，得出結論：“魔盒”中的氣體是二氧化碳。）

2.探究二氧化碳的溶解性。

師我們還可以研究二氧化碳的什么性質？

生二氧化碳溶于水，那具體的“溶解度”是多少？

師請利用所給的藥品和器材進行創新設計，探究出結論。

（提供的藥品和器材有裝滿二氧化碳的塑料瓶、紫色石蕊試液、水、彈簧夾、帶導管的單孔橡皮塞、燒杯等。學生實驗：先向裝滿二氧化碳的塑料瓶中倒入約1/4的水，塞上帶導管的單孔橡皮塞，用彈簧夾夾緊膠皮管，然后振蕩塑料瓶，發現塑料瓶變癟;繼續進行實驗探究，將膠皮管伸入裝有紫色石蕊溶液的燒杯中，打開彈簧夾，觀察到紫色石蕊溶液倒吸入塑料瓶中，進入的液體約是塑料瓶體積的1/4。得出結論：1體積的水大約能溶解1體積的二氧化碳。）

這里，引導學生通過實驗驗證自己的猜想，促使學生主動參與探究、體驗，利用所學知識解決實際問題。這樣的過程，能夠讓學生從中體驗到化學是學有所用的，且進一步鞏固對氧氣和二氧化碳化學性質的掌握。

（三）回顧“魔盒”中氣體的實驗室制法并提煉一般思路

師我們在實驗室是如何制取二氧化碳的？

生用大理石或石灰石與鹽酸反應。

師它的發生裝置是怎樣的？

（學生動手將紙質裝置圖拼接成“固液常溫型”的發生裝置，如圖2所示。）

師氧氣是不是也有類似的實驗室制法？

生用二氧化錳粉末催化雙氧水分解反應。

師我們想要控制反應的停止和再發生，可以怎么改進這套裝置呢？

（學生探討控制反應停止和發生的裝置。）

生（展示圖3）在裝置中添加多孔塑料板和帶有止水夾的乳膠管。將固體放在多孔塑料板上，關閉止水夾，從長頸漏斗中加入液體藥品，待用。制取氣體時，打開止水夾，固液接觸，反應發生;關閉止水夾，固液分離，反應停止。

師實驗室制備氧氣還有哪些方法？請寫出相應的符號表達式。

（學生書寫制備氧氣的符號表達式：KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2，KClO3△MnO2KCl+O2。）

師發生裝置與“固液常溫型”一樣嗎？

生不一樣。

（學生動手將紙質裝置圖拼接成“固固加熱型”的發生裝置，如圖4所示。）

師高錳酸鉀制取氧氣和氯酸鉀制取氧氣在發生裝置上有什么差異？

生差異在試管口是否需要放一團棉花。

師所以，我們可以得到發生裝置的選擇依據是——

生藥品的狀態和反應條件。

師氧氣和二氧化碳用什么方法收集？

生氧氣用排水法。

生二氧化碳用向上排空氣法。

師所以，我們可以得到收集裝置的選擇依據是——

生氣體的密度、溶解性以及是否與空氣中的成分（或水）反應等。

師排水法、向上排空氣法分別適用于收集哪些氣體？

生排水法適用于收集不易溶于水、不與水反應的氣體，如氧氣;向上排空氣法適用于收集不與空氣反應、密度比空氣大的氣體，如二氧化碳;向下空氣法適用于收集不與空氣反應、密度比空氣小的氣體，如氫氣。

師（展示三種收集方法合一的多功能瓶，如圖5）如何利用多功能瓶收集氧氣、二氧化碳和氫氣？氣體分別從哪段導管進入？

生排空氣法收集氧氣和二氧化碳，氣體從左側導管通入，空氣從右側導管排出;排空氣法收集氫氣，氣體從右側導管通入，空氣從左側導管排出。用排水法收集氧氣、二氧化碳和氫氣時，都先在瓶中裝滿水，氣體從右側導管通入，直到水從左側導管完全排出。

師剛才，我們是沿著怎樣的思路確定氣體的實驗室制法的？

生先根據反應原理確定反應物，再根據反應物和反應條件確定發生裝置，最后根據氣體性質確定收集方法。

師總結得很好！掌握了氣體制備的一般思路后，我們就可以在不同的情境下進行知識的遷移了。比如，氫氣有什么性質？如何進行實驗室制備？

（學生自主總結氫氣的性質以及實驗室制取氫氣的反應原理，選擇合適的發生裝置和收集裝置。）

復習課的最后，引導學生由“溫故”（回顧氧氣和二氧化碳的實驗室制法）而“知新”（歸納得出實驗室制備氣體的一般思路），培養建構認知模型的能力。進一步地，讓學生應用提煉出的實驗室制備氣體的一般思路，根據氫氣的性質得出氫氣的實驗室制法，豐富氣體制備的認知框架，培養遷移應用的能力。

參考文獻：

[1]付會英.趣味化學實驗在初中化學教學中的應用[J].學周刊，2018（4）.

[2]王文倩，殷艷華，婁衛潤.初中化學復習教學的新嘗試——以“堿化學性質復習”為例[J].教育實踐與研究（B），2019（12）.

本文系江蘇省教育科學“十三五”規劃重點資助課題“指向關鍵能力的初中化學創意課程實施研究”（編號：Ea/2020/05）的階段性研究成果。評價研究