基于生本素養提升的“物質的檢驗”復習課實驗教學設計

摘要：通過創設以跳跳糖為載體的真實問題情境，引導學生依次探究常見氣體和常見酸、堿、鹽（或離子）的檢驗。通過實驗探究、材料閱讀進行證據推理，通過歸納整理和思維導圖進行模型認知，以提高學生的實驗設計、信息篩選等能力和邏輯推理等高階思維品質。

關鍵詞：物質檢驗；真實情境；證據推理；模型認知

文章編號：1008-0546（2022）01-0065-04中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.01.016

《普通高中化學課程標準（2017版）》中提出，在化學教學中重視開展素養為本的教學，倡導真實問題情境的創設，重視教學內容的結構化設計，激發學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉變，培養他們的創新精神和實踐能力。

筆者通過中國知網以“物質的檢驗”為主題檢索出的文獻涉及高中化學較多，而涉及初中化學的相關學術期刊文獻幾乎沒有。本文結合新課標的理念通過創設跳跳糖中的氣體和酸性成分探究、石灰水等堿性物質的檢驗和指紋鑒定等真實問題情境，對常見氣體和離子的檢驗進行結構化設計，試圖形成較為完整的知識能力體系，力圖透過新情境下的實驗探究重燃學生在復習階段對初中化學學習的興趣之火，促進學生復習方式的轉變，以期逐步提升學生的學科關鍵能力和學科觀念。

一、教學設計思路與流程（見圖1）

二、教學過程片段

1.品味跳跳糖，檢驗常見氣體，提升科學探究與創新意識素養。

【情境引入】多媒體展示兩種常見品牌的跳跳糖（如圖2a和圖2b），并給每人分發一小包跳跳糖，讓學生品嘗其味道體驗其跳覺。

設計意圖：創設真實、生動、直觀而又富于啟迪性的學習情境，激發學生在復習階段學習化學的興趣，幫助學生更好地理解和運用化學知識。

【問題】跳跳糖放在口里為什么會跳？（學生說不出）

【材料】制作跳跳糖時，要在熱的糖漿里加入高壓的氣體。當你把糖塊放入口中，糖融化后氣體被釋放出來時，你就會聽到“嘣嘣”的響聲。你所聽到和感覺到的實際上就是這種氣體從每一個氣泡中釋放出來的過程。

【引導】已知這種氣體是初中化學中常見的氣體，請你作出猜想。

【猜想】生1：可能是氫氣；生2：可能是氧氣；生3：可能是二氧化碳。

【方案設計】請你仿照猜想1，把另外2種猜想的檢驗操作方法、可能現象、結論或方程式分別填寫在表1中。

設計意圖：讓學生在科學探究中創新地進行方案設計，既培養了學生“取樣加劑-操作現象-結論”的物質檢驗之習慣，又提升了學生的創新意識。

【反思】師：據以上材料和學習經驗，3種猜想是否都靠譜？生：猜想1和2不靠譜，因為氫氣不安全，氧氣易使跳糖氧化變質。

【探究】學生用跳跳糖和方案3進行實驗，有的小組發現石灰水沒有變渾濁如圖3a，有的小組發現石灰水變渾濁了如圖3b。）

【問題】為什么有的小組石灰水沒有變渾濁呢？請給出可能的原因。

【分析】生：可能是跳糖中的其他成分與石灰水發生了反應。

【引導】可通過觀察包裝袋上的信息，尋找證據。

【證據推理】生1：通過查找已用跳糖的包裝袋找到證據：如圖4所示，配料中除了含有二氧化碳還有檸檬酸和DL-蘋果酸，這兩種酸會和石灰水發生中和反應，致使石灰水不能變渾濁。生2：如圖5所示，我們所用的跳糖其配料中只有二氧化碳和色素，沒有酸性物質，故石灰水能變渾濁。

設計意圖：通過實驗發現“異常”現象，激起學生的認知沖突，引發學生思考。再通過搜索包裝袋上的配方信息，找出相應的證據，提升學生的問題解決能力和證據推理素養。

【引導】師：怎樣用實驗證明跳跳糖中確實含有酸？生：可以用紫色石蕊檢驗。

【探究】學生分別取兩種不同品牌的跳糖加水后再滴入數滴紫色石蕊試液，振蕩，觀察現象。

【證據推理】生1：紫色石蕊試液變紅（現象如圖3c）證明含酸性物質，與樣品配料成分一致。生2：紫色石蕊試液仍為紫色（現象如圖3d）證明不含酸性物質，與包裝成分也一致。

【過渡】師：除了用紫色石蕊試液可以檢驗酸性物質。還可以用哪些不同類別的物質進行檢驗呢？

設計意圖：引導學生通過實驗證據和配料證據對氫離子即酸性物質進行檢驗，從常見氣體的檢驗自然而然地過渡到常見離子（H+）的檢驗。

2.玩味“如來神掌”，檢驗常見離子，提升證據推理與模型認知能力。

【方案設計】師：請選擇不同類別的物質，檢驗實驗中的酸性物質，并填在表2相應的位置里。

設計意圖：通過學案引導學生完成對氫離子的檢驗設計即酸的通性復習，以形成系統性知識網絡模型。為氫氧根離子的檢驗即堿的通性復習埋下伏筆。

【問題引導】師：除了含有酸會使澄清的石灰水不變渾濁？有沒有其他可能呢？生：會不會澄清的石灰水本身已經變質了呢？師：完全有可能哦，那你們準備怎樣檢驗澄清石灰水的有效性呢？生：取樣，用導管向其中吹氣。師：除了以上方法，還可以用哪些不同類別的物質檢驗堿性物質的存在呢？

設計意圖：通過問題引導，讓學生思考或分析問題的全面性，實驗出現異常現象的復雜多樣性，為引導學生進行堿性物質的檢驗起到過渡作用。

【模型認知】學生按照學案導引進行整理歸納，初步建構模型如圖6所示。

【問題引導】師：以上氫離子和氫氧根離子的檢驗方法各有幾條？生：各有五條。師：這和我們的手指的個數剛好吻合，我們可以試著把它們整理一下寫在手掌和手指上。

【模型認知】教師引導學生把相關離子檢驗的知識點寫在自己的手掌和手指上，如圖7所示。

設計意圖：通過圖片展示和思路引導，讓學生形成對立統一的化學思想，構建酸堿通性對立統一的教學模型，便于對知識點的系統復習掌握，便于對模型的學習和認知，和學生一起建構氫離子和氫氧根離子等常見離子檢驗的模型，提升學生的模型認知等學科核心素養。

【過渡】師：以上手掌模型的玩法，不同的同學肯定有不同的設計，因為每位同學的想法不同、個性不同，每個人的手指紋也不相同。你了解指紋鑒定嗎？法醫是怎樣讓指紋顯現的呢？

3.探秘“指紋鑒定”，歸納物質檢驗思路，提高學生思維品質。

【情境材料】法醫鑒定指紋通常用AgNO3溶液噴灑指紋，其原理可用兩個化學方程式表示，首先是通過硝酸銀溶液與手指留下的某種物質反應，由于產生的氯化銀見光不穩定易分解成兩種單質（其中一種是氯氣：Cl2）。因此看到指紋紋路是顯黑色的，某些太陽鏡也是類似原理，利用光解反應。（注意：黑色的是銀粉，銀粉末狀成黑色，大塊固體是銀白色，金屬的色澤與其本身的狀態有關，與光學性質有關。）請按照要求進行實驗探究，并寫出兩個化學反應方程式。

設計意圖：查閱資料，從眾多資料中獲取、提取有用信息的能力是科學探究和進行證據推理不可缺少的素養和能力。這種能力需要在教學中逐漸滲透給學生，真正讓學生體會到尋找證據資料的樂趣，體驗文本資料證據在科學探究中的重要作用，讓學生不僅能熟悉課本上的知識點，還要提升在新的情境素材中進行有用信息篩選和提取能力，在生本實驗探究過程中逐步提升學生的解決問題的關鍵能力和學科核心素養。

【實驗探究】指紋的顯現--硝酸銀溶液法。實驗步驟：在圖8矩形框內，用大拇指摁下一個指印，將硝酸銀溶液滴在摁過指印的紙上，讓液體全部覆蓋手印的位置，在陽光下暴曬片刻，觀察顯現的指紋印跡。

根據實驗和信息寫出相關的化學方程式。

設計意圖：通過實驗探究，讓學生體會物質的檢驗在生產生活中的應用，提升在真實的情境下應用化學原理分析和解釋有關現象的能力，提高理論聯系實踐的能力，在這樣的教學過程中進一步提升學生的證據推理等學科核心素養。

【模型認知】見圖9

三、教學反思

本節課以學生品嘗跳跳糖引入課題，在真實情境的問題驅動下，學生依次針對初中化學常見氣體（氧氣、氫氣、二氧化碳）、常見酸、堿、鹽物質（氫離子、氫氧根離子、碳酸根離子和銨根離子）進行檢驗方案的設計及實驗探究，最后以常見的鹽（氯化鈉）的檢驗應用（即“指紋的鑒定”實驗探究）為結尾，主要設計了三個課堂探究環節，所有的實驗探究及教學環節都圍繞如何系統科學地選擇合理的方案并進行物質檢驗，形成了環環相扣的活動探究主線，讓學生在思考中實踐，在實踐中提升思維的品質，在探究過程中逐步提升學生的學科核心素養。

參考文獻

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