利用教材素材 培養(yǎng)學(xué)科思維

摘 要：新教材有豐富多樣的情境素材，充分挖掘并利用這些情境素材，可以培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維、邏輯思維、宏——微探究等思維能力，提高學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：教材；培養(yǎng)；思維

中圖分類號：G632"" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2024）19-0120-03

化學(xué)教材作為教學(xué)的主要依據(jù)，不僅承載著豐富的化學(xué)知識，更是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科思維的重要素材.在化學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)充分挖掘教材中的知識點(diǎn)，有意識地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、實(shí)驗(yàn)、思考、探究等，從而提高他們的化學(xué)素養(yǎng)和綜合素質(zhì).新教材有豐富多樣的情境素材，包括：化學(xué)史類、科學(xué)·技術(shù)·社會類、研究與實(shí)踐類、探究類、化學(xué)與職業(yè)、方法導(dǎo)引類等素材，合理利用教材中情境素材設(shè)計相應(yīng)的問題，在分析并解決問題的過程中，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維、邏輯思維、宏——微探究思維等學(xué)科思維的培養(yǎng).

1 利用教材實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的重要手段，教師可以利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)操作能力和實(shí)驗(yàn)思維.通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以直觀地了解化學(xué)反應(yīng)的過程，培養(yǎng)他們的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)思維.如在進(jìn)行氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法的教學(xué)時，因氯氣是有毒氣體，必須進(jìn)行尾氣處理.由于氯氣能和氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，在人教版教材中用氫氧化鈉溶液吸收多余的氯氣，防止污染空氣.其裝置圖如圖1所示.

在完成實(shí)驗(yàn)室制氯氣的教學(xué)內(nèi)容后，設(shè)計如下問題：

（1）教材中用氫氧化鈉溶液吸收氯氣時為什么沒有用防倒吸裝置呢？

（2）能否將氫氧化鈉換成氫氧化鈣？

（3）標(biāo)況下11.2 L Cl2通入足量的水中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)與11.2 L Cl2通入足量NaOH溶液中，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是否相同？

對于問題（1）學(xué)生爭議較大，有同學(xué)認(rèn)為是氫氧化鈉溶液的濃度小不會發(fā)生倒吸，有同學(xué)認(rèn)為氯氣和氫氧化鈉溶液反應(yīng)較慢不會發(fā)生倒吸，有同學(xué)認(rèn)為教材上的圖不正確，需要修改，等等.鑒于此，筆者在課后用濃氫氧化鈉溶液和飽和氫氧化鈉溶液吸收氯氣都未出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，并將實(shí)驗(yàn)過程拍成視頻在課堂上播放，及時消除了學(xué)生的疑慮，同時說明教材上的尾氣處理裝置圖是正確的.查閱文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)李周平通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)將氯氣和氫氧化鈉溶液設(shè)計成噴泉實(shí)驗(yàn)，用不同濃度的氫氧化鈉溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)均不能形成噴泉，研究發(fā)現(xiàn)是因?yàn)槁葰馀c氫氧化鈉溶液反應(yīng)的速率較小，用氫氧化鈉溶液進(jìn)行氯氣的尾氣處理時不需要防倒吸裝置[1].

通過觀察氯氣的尾氣處理裝置，在質(zhì)疑中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步明確了用洗氣法吸收尾氣時并非所有的氣體都要設(shè)計防倒吸裝置，對于類似于氯氣與氫氧化鈉溶液這樣較慢的反應(yīng)，不必用防倒吸裝置.說明事物有一般性和特殊性兩種屬性，學(xué)會用辯證的眼光看待問題才能更全面客觀地認(rèn)識物質(zhì)及其性質(zhì)，認(rèn)識自然，認(rèn)識世界[2].

2 利用教材習(xí)題培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維

2.1 例1（2019人教版化學(xué)必修一P43第5題）

下列實(shí)驗(yàn)方案中，不能測定出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的是（" ）.

A. 取a g 混合物充分加熱，質(zhì)量減少b g

B. 取a g 混合物與足量鹽酸充分反應(yīng)，加熱、蒸干、灼燒，得到b g固體

C. 取a g 混合物與足量NaOH溶液充分反應(yīng)，得到b g 溶液

D. 取a g 混合物與足量稀硫酸充分反應(yīng)，逸出氣體經(jīng)干燥后用堿石灰吸收，質(zhì)量增加b g

分析 此題若用學(xué)生熟悉的方法來分析，可分析出A項(xiàng)、C項(xiàng)、D項(xiàng).A項(xiàng)中質(zhì)量減少b g 是NaHCO3分解產(chǎn)生的二氧化碳和水的質(zhì)量，根據(jù)方程式2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑可計算混合物中NaHCO3的質(zhì)量，從而測定混合物中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù).A項(xiàng)正確.B項(xiàng)中反應(yīng)的方程式為NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O，b g 溶液中有Na2CO3和未反應(yīng)完的NaOH，無法計算出混合物中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù).C項(xiàng)不正確.D項(xiàng)中b g 是NaHCO3與稀硫酸充分反應(yīng)產(chǎn)生的CO2，根據(jù)CO2的量可計算NaHCO3，從而計算出混合物中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù).D項(xiàng)正確.

對于C項(xiàng)引導(dǎo)學(xué)生建立守恒觀，根據(jù)反應(yīng) NaHCO3+HClNaCl+CO2+H2O

可知b g 固體為NaCl，根據(jù)Na元素守恒，設(shè)混合物中Na2CO3和NaHCO3的物質(zhì)的量分別為x mol、y mol，則：x+y=b/58.5，106x+48y=a；解這個二元一次方程組可得混合物中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù).B項(xiàng)正確.

本題中選項(xiàng)B用守恒法能快速計算出Na2CO3的質(zhì)量，求出混合物中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù).引導(dǎo)學(xué)生從初中常用的質(zhì)量比法過渡到高中的守恒法在解題中的運(yùn)用，能快速準(zhǔn)確地求算出結(jié)果，提高學(xué)生分析解決問題的能力，同時培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維.

2.2 例2（2019人教版化學(xué)必修一P64第12題節(jié)選）

某種胃藥的有效成分為碳酸鈣，測定其中碳酸鈣含量的操作如下（設(shè)該藥片中的其他成分不與鹽酸或氫氧化鈉反應(yīng)）：

①配制0.10 mol/L 稀鹽酸和0.10 mol/L NaOH溶液；

②向一粒研碎后的藥片（0.10 g ）中加入20.00 ml 蒸餾水；

③用0.10 mol/L NaOH溶液中和過量的稀鹽酸，記錄所消耗NaOH溶液的體積；

④加入25.00 ml 0.10 mol/L 稀鹽酸.

請回答下列問題：

（1）正確的操作順序是（填序號）.

答案：①②④③或②①④③

（2）某同學(xué)4次測定所消耗的NaOH溶液的體積，見表1.

根據(jù)這個同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計算這種藥片中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù).

分析 本題涉及余量滴定，且步驟較多，對高一學(xué)生而言難以理清各操作步驟的意圖，將上述文本主要過程轉(zhuǎn)化為流程圖，具體設(shè)計如下：

0.1 g 藥片研碎蒸餾水

20.00 mL含碳酸鈣的溶液

稀鹽酸25.00 mL 0.10 mol/L

CaCl2、剩余的鹽酸

NaOH溶液V mL 0.10mol/LCaCl2溶液

分析 先計算出4次測定消耗的NaOH溶液的平均體積

V[NaOH（aq）]=13 mL，根據(jù)方程式HCl+NaOHNaCl+H2O可知

n（HCl）剩余=n（NaOH）=0.10 mol/L×13×10-3 L=1.3×10-3 mol ，與CaCO3反應(yīng)的HCl物質(zhì)的量為0.10 mol/

L×25.00×10-3L×1.3×10-3 mol=1.2×10-3 mol ，根據(jù)方程式CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O可得

n（CaCO3）=1/2n（HCl）=6×10-4 mol ，m（CaCO3）=6×10-4 mol×100 g/mol=6×10-2 g ，w（CaCO3）=6×10-2 g /0.1 g ×100%=60%.

本題對于高一學(xué)生來說有一定的難度.引導(dǎo)學(xué)生在理清正確的操作順序后，將文本轉(zhuǎn)化為流程圖，以幫助學(xué)生理清各物質(zhì)之間的反應(yīng)關(guān)系和用量關(guān)系，然后根據(jù)反應(yīng)的方程式求算出該胃藥中碳酸鈣的含量.可見流程圖便于學(xué)生綜合應(yīng)用已知信息分析問題，快速準(zhǔn)確解決問題，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維.

3 利用教材圖表培養(yǎng)學(xué)生的宏——微探究思維

依據(jù)圖3（人教版必修一48頁），設(shè)計如下問題：

（1）寫出次氯酸分解的化學(xué)方程式.

（2）實(shí)驗(yàn)室配制氯水時應(yīng)注意哪些問題？氯水久置后成分會發(fā)生怎樣的變化？

（3）小王同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：把新制的飽和氯水逐滴滴加到含有酚酞的氫氧化鈉溶液中，當(dāng)?shù)蔚揭欢繒r，紅色突然褪去.回答下列問題：

①氯氣通入水中時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為；新制氯水中有強(qiáng)氧化性的分子有.

②探究“紅色褪去”的原因可能有兩種：

猜想a：新制氯水中的鹽酸中和了NaOH，溶液由紅色變成無色；

猜想b：

怎樣用實(shí)驗(yàn)證明紅色褪去的原因是a或b？

結(jié)合教材中的圖片，設(shè)計具有宏觀現(xiàn)象分析和微觀探究本質(zhì)的問題，引發(fā)學(xué)生思考，使學(xué)生在解決問題的過程中認(rèn)識次氯酸的性質(zhì)，新制氯水、久置氯水成分的不同，同時培養(yǎng)學(xué)生“宏—微—符”表征的學(xué)科思維能力.

4 結(jié)束語

英國科學(xué)家波普曾說：“科學(xué)知識的增長永遠(yuǎn)始于問題，終于問題.”合理恰當(dāng)應(yīng)用教材中的素材，引發(fā)學(xué)生積極深入思考，在解決真實(shí)問題的情境中，不斷拓展學(xué)生的思維，使學(xué)生逐步學(xué)會用化學(xué)視角分析和解決問題.同時引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會用辯證的眼光看待問題，有助于其全面客觀地認(rèn)識自然和世界.

參考文獻(xiàn)：

［1］李周平.氫氧化鈉溶液和氯氣能產(chǎn)生噴泉嗎？[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2022（9）：54-56.

[2] 李夢華.哲學(xué)思想解決高中化學(xué)反應(yīng)原理問題[J].數(shù)理化解題研究，2022（28）：140-142.

［責(zé)任編輯：季春陽］