發(fā)展實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?提升科學(xué)品質(zhì)

在傳統(tǒng)的初中化學(xué)復(fù)習(xí)課教學(xué)中，教師往往以機(jī)械式的教學(xué)活動(dòng)推進(jìn)課堂，難以有效統(tǒng)整、真正內(nèi)化和融合零散的知識(shí)點(diǎn)，而且不利于突出化學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科特點(diǎn)。筆者認(rèn)為，讓學(xué)生參與設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，激勵(lì)學(xué)生積極參與化學(xué)思考與實(shí)踐，有助于發(fā)展學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究水平，提升其科學(xué)思維品質(zhì)。下面，筆者以復(fù)習(xí)課“久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品成分的探究”為例，談?wù)勛约旱木唧w做法和體會(huì)。

一、教學(xué)過(guò)程

活動(dòng)1：回顧已有知識(shí)

師：我們?nèi)绾螜z驗(yàn)熟石灰在空氣中是否已經(jīng)變質(zhì)？請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式。

生：取少量樣品于試管中，加入適量的稀鹽酸，若觀察到有氣泡冒出，說(shuō)明熟石灰已經(jīng)變質(zhì)。化學(xué)方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。

師：如何檢驗(yàn)熟石灰在空氣中是否完全變質(zhì)呢？

生：取少量樣品于試管中，加入適量的水充分振蕩，靜置，向上層液體中滴加1～2滴酚酞溶液，酚酞幾乎沒(méi)有變色，說(shuō)明熟石灰已經(jīng)完全變質(zhì)。

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生回顧已有知識(shí)，為后續(xù)運(yùn)用類比的思維方式探究氫氧化鈉樣品中的成分做好鋪墊。

活動(dòng)2：探究久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品的組成

（教師展示久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品。）

師：請(qǐng)選用三種不同類別試劑的溶液檢驗(yàn)該樣品中是否含有Na2CO3。

生：我選用酸類物質(zhì)中的鹽酸，堿類物質(zhì)中的氫氧化鈣，鹽類物質(zhì)中的氯化鈣；或者選用酸類物質(zhì)中的硫酸，堿類物質(zhì)中的氫氧化鋇，鹽類物質(zhì)中的氯化鋇。

師：很好。為什么？

生：我選用的三種不同物質(zhì)分別是酸、堿、鹽，依據(jù)是它們分別與Na2CO3反應(yīng)會(huì)有氣體產(chǎn)生或有沉淀生成的現(xiàn)象。

師：選用哪些試劑可以除去樣品中的Na2CO3？

生：氫氧化鈣或氫氧化鋇溶液。

師：你為什么不選用另外兩類試劑的溶液？

生：選用酸溶液會(huì)將氫氧化鈉反應(yīng)掉，選用鹽溶液會(huì)生成氯化鈉（新雜質(zhì)）。

師：思維清晰，回答很好。能否直接在樣品上滴加酚酞溶液，通過(guò)觀察現(xiàn)象的方法來(lái)證明樣品中含有NaOH？為什么？

生：不能。若樣品中含有Na2CO3，酚酞溶液同樣會(huì)變成紅色。

師：現(xiàn)在看來(lái)，久置的氫氧化鈉樣品可能的組成情況有哪些呢？

生：部分變質(zhì)時(shí)的組成為NaOH和Na2CO3，完全變質(zhì)時(shí)的組成為Na2CO3。

師：接下來(lái)各小組選派一名同學(xué)過(guò)來(lái)領(lǐng)取樣品，回位后用規(guī)范的基本操作按剛剛簡(jiǎn)述的實(shí)驗(yàn)過(guò)程完成實(shí)驗(yàn)。

（各小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，師組間巡視、指導(dǎo)和糾錯(cuò)。）

師：哪個(gè)小組選派一名代表登臺(tái)描述一下實(shí)驗(yàn)的操作、現(xiàn)象和結(jié)論？

生：我們組將樣品制成溶液后，加入一定量氯化鋇溶液后生成白色沉淀，過(guò)濾，向?yàn)V液中繼續(xù)滴加氯化鋇溶液，直至沒(méi)有看到沉淀生成，再向?yàn)V液中滴了兩滴酚酞溶液，酚酞變成了紅色，這就說(shuō)明樣品中含有NaOH和Na2CO3。

【設(shè)計(jì)意圖】教師通過(guò)展示久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品，讓學(xué)生迅速進(jìn)入新內(nèi)容的學(xué)習(xí)情境，并借助問(wèn)題串引導(dǎo)學(xué)生深入思考，為后續(xù)解決問(wèn)題搭建好學(xué)習(xí)支架，提升他們運(yùn)用已有知識(shí)解決問(wèn)題的能力和實(shí)驗(yàn)操作技能水平，有效促進(jìn)學(xué)科思維品質(zhì)的形成，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)科思維與操作技能的協(xié)同發(fā)展。

活動(dòng)3：測(cè)定久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

師：剛剛我們已經(jīng)檢測(cè)出樣品中含有NaOH和Na2CO3，那么如何檢測(cè)Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少呢？需要選取哪些試劑呢？各小組討論。

生：選用水和氯化鈣溶液兩種試劑。取一定質(zhì)量的樣品于燒杯中，加入適量水使其完全溶解，再向燒杯中滴加過(guò)量的氯化鈣溶液，過(guò)濾分離出沉淀，并對(duì)其加以洗滌、干燥，再稱量沉淀物的質(zhì)量。然后利用化學(xué)方程式求解出Na2CO3的質(zhì)量，最后計(jì)算出Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

師：說(shuō)得很好。這樣的轉(zhuǎn)化方法我們簡(jiǎn)稱為“化淀法”，請(qǐng)寫(xiě)出這種方法中的化學(xué)方程式。

生：Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl。

師：上述反應(yīng)中，哪些微粒參加了反應(yīng)？

生：碳酸根離子和鈣離子。

師：如何確保加入了過(guò)量氯化鈣溶液？

生：在加入一定量氯化鈣溶液后，靜置，向上層清液中再繼續(xù)滴加氯化鈣溶液，未觀察到沉淀，則表明已過(guò)量。

師：很好。還有其他轉(zhuǎn)化途徑嗎？

生：我有“化氣法”。稱量一定質(zhì)量的樣品，加入盛有一定質(zhì)量（確保過(guò)量）稀鹽酸的燒杯中，充分反應(yīng)后，稱量反應(yīng)后的總質(zhì)量，用反應(yīng)前的總質(zhì)量減去反應(yīng)后的總質(zhì)量，即為生成的二氧化碳質(zhì)量。然后利用化學(xué)方程式求解出Na2CO3的質(zhì)量，最后計(jì)算出Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

師：思路正確。請(qǐng)你寫(xiě)出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。

生：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑。

師：上述反應(yīng)中，哪些微粒參加了反應(yīng)？

生：碳酸根離子和氫離子。

師：那么，問(wèn)題來(lái)了。逸出二氧化碳的同時(shí)有氯化氫氣體逸出了，怎么解決？

生：好辦。把稀鹽酸換成稀硫酸即可。

師：那逸出二氧化碳的同時(shí)有水蒸氣逸出了，怎么解決？

生：干燥一下唄。

師：在燒杯中怎么干燥呀？

生：復(fù)雜了，我們可以重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置。

師：很好。下面是實(shí)驗(yàn)裝置圖（如下圖）和粘貼板（一張貼有雙面膠的塑料板，圖省略），請(qǐng)各小組選取其中的裝置圖按順序連接起來(lái)，并說(shuō)明理由。

生：（選擇并粘貼裝置圖如下圖。）選K裝置除去空氣中的二氧化碳（反應(yīng)前用不含有二氧化碳的空氣排出整套裝置中的空氣，反應(yīng)后用不含有二氧化碳的空氣排出D、F裝置中滯留的二氧化碳?xì)怏w），選F裝置除去二氧化碳中的水蒸氣，選J裝置吸收生成的二氧化碳，選L裝置防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入J裝置中影響測(cè)定結(jié)果。

師：說(shuō)得太好了。各小組成員之間再相互交流一下自己對(duì)這套裝置的理解。

【設(shè)計(jì)意圖】此教學(xué)板塊中，筆者設(shè)計(jì)了兩個(gè)環(huán)節(jié)。第一個(gè)環(huán)節(jié)，筆者引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)小組討論的方式確定出“化淀法”需要選用的化學(xué)試劑和實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的探究能力和推理論證能力；第二個(gè)環(huán)節(jié)，筆者提供實(shí)驗(yàn)裝置讓各小組進(jìn)行裝置連接、匯報(bào)，討論各個(gè)裝置的功能，培養(yǎng)了他們建立良好的實(shí)驗(yàn)思路和對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的想象能力。教師課前準(zhǔn)備好裝置圖和粘貼板，各小組從提供的裝置圖中選取好裝置并粘貼一套完整的實(shí)驗(yàn)裝置。在這種優(yōu)化的教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生的學(xué)科思維品質(zhì)得到很好發(fā)展，同時(shí)也提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究水平。

二、教學(xué)反思

從教的角度看，本節(jié)課安排的教學(xué)容量適中，教學(xué)內(nèi)容的先后順序合理，教學(xué)過(guò)程自然流暢。學(xué)生在參與問(wèn)答活動(dòng)中發(fā)展了科學(xué)思維，在經(jīng)歷小組實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中增強(qiáng)了實(shí)踐能力，在合作選取裝置和粘貼裝置的活動(dòng)中初步提高了團(tuán)結(jié)協(xié)作的意識(shí)。從學(xué)的角度看，學(xué)生在積極參與各項(xiàng)活動(dòng)中初步形成了宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析與解決問(wèn)題的能力，強(qiáng)化了從定性到定量的認(rèn)知方式，有效促進(jìn)了學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。

當(dāng)然，本節(jié)課安排的小組實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中過(guò)濾操作占用的課堂時(shí)間偏多，如果改用離心分離操作可以縮短操作時(shí)間，為部分學(xué)生留有更多的思考、理解的時(shí)間。另外，教師如能借助平板電腦，運(yùn)用移動(dòng)智能網(wǎng)絡(luò)終端提供的交互功能開(kāi)展教學(xué)，粘貼活動(dòng)可變得更加方便、快捷。

本文系江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度重點(diǎn)課題“‘雙減’背景下初中生‘經(jīng)歷作業(yè)’”的實(shí)踐研究（課題編號(hào)：E-b/2021/17）和江蘇省南通市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃課題“催生化學(xué)‘合作共學(xué)’課堂的方略研究”（課題編號(hào)：jy2021016）階段性研究成果。

（作者單位：江蘇省海安市海陵中學(xué)）