基于證據推理與模型建構的初中化學復習教學

祁曉黎

摘要：證據推理與模型建構是培養學生科學思維的重要內容，對培養學生的化學核心素養起著重要作用。在初中化學復習教學中，教師要強化學生對宏觀辨識與微觀探析的再認知，讓學生親歷問題解決過程的學習方式，保證學生思維的活躍度和深度。

關鍵詞：新課標；證據推理；建構模型；初中化學復習教學

在復習階段，面臨中考壓力，在有限的教學時間內，部分化學教師的復習教學只重視知識點重現，學習活動仍主要圍繞考試開展，活動探究過程流于形式。為進一步提高初中化學復習課的教育功能，本文嘗試通過構建探究未知溶液的成分——幾種常見離子的檢驗的思維模型，強化學生對宏觀辨識與微觀探析的再認知，讓學生親歷問題解決過程的學習方式，保證學生思維的活躍度和深度，以期突破中考化學復習教學的困境。

一、制定學習目標

本節課的學習目標是理解一種離子可以有多種檢驗方法，對這些檢驗的操作方法進行歸納提升，掌握檢驗物質的一般思路和方法，引導學生對方法進行優選及在離子檢驗中要注意排除干擾，并檢驗方案的設計和評價等，讓學生對化學科學的探究本質有更深的認識，從而提升學生的科學素養。筆者制定了以下三個具體學習目標。

1.學會單一離子（Cl-、CO32-、SO42-、OH-）的檢驗，并對檢驗方法進行分類；理解混合溶液中離子的檢驗原理和方法，依據現有的實驗試劑和事實證據獨立設計實驗方案，預設可能出現什么樣的現象、支持什么樣的結論，并根據證據，推理出現這種現象的原因；理解優選方案的原則和排除干擾的方法。

2.通過對多種方法的歸納和分類，體會歸納和分類方法在學習中的作用，對于實驗結果，能夠總結和提煉，建立認知模型，逐漸形成解決問題的思路方法；在物質檢驗中，體會變不可見為可見、從現象到結論的邏輯推理方法，提高綜合分析問題和解決問題的能力。

3.體驗物質檢驗在社會生活、工農業生產中的價值，通過合作探究解決真實問題，形成離子檢驗的思維模型，并運用思維模型解決新情境問題。

二、設計教學方案

（一）回顧舊知，導入復習

【引入】關于部分酸堿鹽的溶解性表（20℃）、物質的溶解性及顏色特征，你能否清晰記憶？

（二）科學表達，明晰要點

【探究活動1】單一離子的檢驗。

教師要注意觀察分析學生在實驗中的表現，對學生的知識理解和認知水平、操作技能、探究能力、參與意識、合作精神、分析問題的思路、表達交流等進行綜合評價，并注意引導學生規范對“實驗操作、預測現象和結論”的表達（見表1）。

學生討論實驗方法。在列出的方法中，根據現象歸納檢驗方法可分為顯色法、化氣法、沉淀法，總結出在不同的情況下可以選擇不同的實驗方案，原則是操作簡便易行，現象明顯即可。在此基礎上，可以推出兩個模型：一是離子鑒別的“沉淀法”“化氣法”“顯色法”模型；二是“實驗操作、預測現象和結論”表達的通用句式模型——取少量樣品溶液于潔凈的試管中，向試管中滴加_______，若出現現象_______，則原溶液中有_______。

【探究活動2】混合溶液中離子的檢驗。

有一瓶稀鹽酸和稀硫酸的混合溶液，如何鑒別（見圖1）？

【討論】當SO42-和Cl-共存，SO42-會干擾對Cl-的檢驗，但Cl-不會干擾對SO42-的檢驗。

【方案設計】取少量樣品溶液于試管A中，再向

試管中滴入過量Ba（NO3）2 溶液。若A試管中產生白色沉淀，則原溶液中有 SO42- 。靜置試管，取少量上層清液于另一支試管B中，滴入適量AgNO3溶液，若B試管中產生白色沉淀，則原溶液中有Cl-。

第三個是離子鑒別防干擾模型：先檢驗SO42-，后除去干擾離子SO42-，再檢驗Cl-。

【探究活動3】混合溶液中離子的檢驗：一瓶敞口、久置的氫氧化鈉溶液，判斷是否變質？

教師此處可以引導學生依據現有的實驗試劑和事實證據獨立設計實驗方案（見表2），預設可能出現什么樣的現象、支持什么樣的結論，并根據證據推理出現這種現象的原因。對于實驗中出現的反常現象，能夠主動地尋找證據，探究原因。對于實驗結果，能夠總結提煉，建立認知模型，逐漸形成解決問題的思路方法。以學生為中心的實驗探究過程，充分體現了學生解決問題的自主性。只有讓學生親歷問題解決過程，才能保證學生思維的活躍度和深度。

表2 混合溶液中離子的檢驗實驗設計

[實驗目的 實驗步驟 預測現象和結論 判斷氫氧化鈉溶液中是否有碳酸鈉（檢驗CO32-） 方案一：取少量樣品溶液于試管中，向試管中滴入足量稀鹽酸（稀硫酸） 若試管中產生氣泡，則原溶液中有CO32- 方案二：取少量樣品溶液于試管中，向試管中滴入CaCl2溶液（或硝酸鈣溶液或氫氧化鈣溶液） 若試管中產生白色沉淀，則原溶液中有CO32- 方案三：取少量樣品溶液于試管中，向試管中滴入BaCl2溶液（或硝酸鋇溶液或氫氧化鋇溶液） 若試管中產生白色沉淀，則原溶液中有CO32- ]

【提煉核心問題】直接檢驗CO32-的存在（因為OH-不會干擾對CO32-的檢驗）。

能否用酚酞來檢驗CO32-？為什么？

【討論】不能。Na2CO3溶液和NaOH溶液都呈堿性，都能使酚酞試液變紅色。

【歸納】兩種重要除雜方法模型：“沉淀法”“化氣法”除雜模型。

“沉淀法”與“化氣法”是兩種重要的除雜方法，結合實驗讓學生體驗式地習得了除雜的三個原則“不增、不減、易分離”，并將除雜的思路巧妙利用各種有趣的表情包言簡意賅地概括出來，讓學生形象地理解“真正的雜質離子”這一概念，將除雜思路生動形象地概括為“拆分”“配對”“統一”三部曲。

【模型思考】物質檢驗是實驗試題或綜合試題中常見的問題，物質檢驗的核心是基于物質性質確定檢驗方法，分為定性檢驗和定量檢驗。常見的試題類型有：

①檢驗單一物質或離子；

②檢驗混合物中的某種物質或離子；

③判斷離子是否共存；

④具體問題情境中的物質檢驗，如洗滌過程中，通過檢驗物質或離子確定是否洗滌干凈。

解答試題時，應依據物質檢驗的解題模型即“物質分類←→物質性質←→檢驗試劑和方法←→實驗操作→實驗現象→結論”進行分析。

【探究活動4】混合溶液中離子的檢驗：一瓶敞口、久置的氫氧化鈉溶液，判斷變質程度（成分確定）？

實驗方案見上頁表3。

【提煉核心問題】檢驗OH-的存在。

第四個是離子鑒別防干擾模型：先除去CO32-，再檢驗OH-（因為CO32-會干擾對OH-的檢驗）。

【探究活動5】如何除去氫氧化鈉溶液中的碳酸鈉？

學生設計實驗方案：除去碳酸根離子需加入含有鈣離子或鋇離子的可溶性物質：CO32-+Ca2+=CaCO3↓，CO32-+Ba2+=BaCO3↓。

方案1：用適量CaCl2或BaCl2溶液來除去CO32-（會生成新的雜質，無法得到純凈的氫氧化鈉）。

方案2：用適量Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液來除去CO32-（不會生成新的雜質）。

根據設計方案進行如下操作，向溶液中加入Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液至不再產生沉淀為止，再過濾，裝瓶。

第五個模型見圖2。

（三）模型運用，提高效率

教師應該對近幾年中考化學實驗試題進行整理和研究，并緊緊圍繞實驗考查的核心知識內容進行深度拓展和挖掘，設計融合高頻考點與易錯知識點的對學生思維發展起引領作用的專題，并通過在陌生情境下的鞏固練習，實現對模型的修正完善，提高學習效率。

教師若認真分析“證據推理與建構模型”這一化學學科核心素養的內涵不難發現，其目標指向是通過化學學習認識活動，培育學生證據意識；提高依據目標獲取信息、分析加工、概括整合、解釋論證等邏輯思維能力；建立起解決化學問題的認識模型與思維框架；并調用模型框架解釋現象、揭示本質，最終實現“從化學視角認識事物和解決問題的思想、方法、觀點”的化學學科價值。

參考文獻：

［1］康凱.論高中化學核心素養“模型認知”思維在教學中的培養［J］.新課程（下），2017（10）.

［2］崔允漷.學科核心素養呼喚大單元教學設計［ J ].上海教育科研，2019（4）.

（責任編輯：楊強）