淺談驗證探究思想在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中的滲透

陳 杰，王冬明

(湖北師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖北 黃石 435002)

淺談驗證探究思想在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中的滲透

陳 杰，王冬明

(湖北師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖北 黃石 435002)

通過對驗證探究思想的內(nèi)涵闡述及其在中學(xué)化學(xué)學(xué)科作用方面的分析，以實驗室制備Al(OH)3最佳方案的探討和如何區(qū)分Na2CO3和NaHCO3兩份白色固體為例，研究其在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中的滲透。

驗證探究;中學(xué)化學(xué);實驗教學(xué)

0 前言

通常來講，一個學(xué)科由學(xué)科知識、學(xué)科能力和學(xué)科思想三部分組成，其中學(xué)科思想是學(xué)科的靈魂和核心。在進(jìn)行化學(xué)教學(xué)的過程中，若忽視學(xué)科思想的滲透就很可能造成“只見樹木不見森林”學(xué)生若缺乏有效建構(gòu)知識過程中運用到的學(xué)科思想，這將影響到他們以后的發(fā)展。[1]在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，常見的化學(xué)學(xué)科思想有：對立統(tǒng)一思想、量變質(zhì)變思想、一般與特殊思想、守恒思想、控制變量思想、平衡思想、綠色化學(xué)思想、定性與定量思想、驗證探究思想等。因此，作為常見化學(xué)學(xué)科思想之一的“驗證探究思想”在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的有效滲透就顯得特別重要。

1 驗證探究思想概述

驗證探究思想，是指用實驗方法來驗證和探究化學(xué)知識的思想。中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的驗證性實驗，可以幫助學(xué)生了解科學(xué)研究的過程，認(rèn)識到“科學(xué)理論都必須經(jīng)過驗證才能被確認(rèn)”，并且在完成實驗的同時，學(xué)生還可體會到獲得正確結(jié)果的樂趣，但對學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力有所欠缺；而探究性實驗，不僅要求學(xué)生有一定的操作能力、觀察能力，還要求把觀察實驗的過程和抽象思維的過程結(jié)合起來，通過宏觀現(xiàn)象，認(rèn)識到微觀世界的本質(zhì)變化，把感性認(rèn)識提升到理性的認(rèn)識。這樣既利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗的品格，又有利于培養(yǎng)學(xué)生積極探索的創(chuàng)新精神。為此新課標(biāo)教科書也大大加強了探究性實驗和動手實踐等各種實驗方式的運用，專題實驗也受到重視，從而為創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)打下堅實基礎(chǔ)。教科書嘗試采用了將驗證性實驗與探索性、研究性實驗相結(jié)合的選材方法，主要從以下幾個方面進(jìn)行改革：一是增加探索性和研究性實驗；二是在驗證性實驗中融入探索和研究的成分，增強驗證性實驗的探索性和研究性；三是將驗證性實驗作為探究活動的一種活動方式，配合思考與分析，以達(dá)到探究的目的[2]。

2 驗證探究思想在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中的滲透

2.1 案例分析

【案例1】

[學(xué)習(xí)任務(wù)]實驗室制備Al(OH)3最佳方案的確定。

[情境素材]

[教學(xué)問題]Al(OH)3在工業(yè)上、在生活中有這么多的用途，那么在實驗室中我們是怎么制備它呢？請利用實驗室常用儀器及所給試劑制備Al(OH)3，并思考你的依據(jù)是什么？

試劑：Al2(SO4)3溶液、NaOH溶液、氨水、鹽酸、碳酸鈣

[學(xué)生活動]

1、分組討論：用哪些試劑可制取Al(OH)3？如何制??？

2、動手操作：各小組按照自己的討論方案制Al(OH)3。

3、成果匯報：小組代表匯報實驗情況，確定最終的制取方案，并用化學(xué)方程式加以解釋。

觀點1：

現(xiàn)象：先產(chǎn)生白色沉淀，隨著NaOH溶液的不停滴加，沉淀慢慢溶解，直至消失；

結(jié)論：不能用Al2(SO4)3溶液和NaOH溶液制取Al(OH)3

觀點2：

現(xiàn)象：一開始沒有現(xiàn)象，后來產(chǎn)生白色沉淀，且沉淀不消失；

結(jié)論：能用Al2(SO4)3溶液和NaOH溶液制取Al(OH)3，

同樣是Al2(SO4)3溶液和NaOH溶液，為什么滴加順序不同，結(jié)論不一樣呢？

觀點3：

現(xiàn)象：一開始都產(chǎn)生白色沉淀，且沉淀不溶解；

結(jié)論：能用Al2(SO4)3溶液和氨水制取Al(OH)3

4、討論交流：綜合比較3種觀點，確定實驗室制取Al(OH)3的最佳方案。

[教師引導(dǎo)]

1、 引導(dǎo)學(xué)生分析：試劑在改變滴加順序后的不同反應(yīng)原理；

2、 歸納總結(jié)，實驗室制取Al(OH)3的最佳方案為：鋁鹽與弱堿反應(yīng)制備。

由于Al(OH)3能夠溶于強堿溶液，不溶于弱堿溶液，制備Al(OH)3用鋁鹽與弱堿反應(yīng)要更好一些。

[設(shè)計分析]首先，在做實驗之前對實驗方案的評判、指導(dǎo)，如 “分組討論”中，試劑加入有多少種順序？改變滴加順序?qū)嵸|(zhì)上改變什么？哪種方案可行？這是科學(xué)探究的重要形式；其次，分組實驗也是實驗探究，是教師比較熟悉的科學(xué)探究方式。

[延伸]如何利用鹽酸、碳酸鈣試劑制取Al(OH)3？可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生探究。

[啟示]當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)疑惑時啟發(fā)學(xué)生思考，鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳會不會與偏鋁酸鈉反應(yīng)生成Al(OH)3？

【案例2】

[學(xué)習(xí)問題]現(xiàn)有兩份白色固體，已知是Na2CO3和NaHCO3，如何用稀鹽酸區(qū)分它們？……

[學(xué)生活動]

1、 小組討論，設(shè)計實驗方案，代表匯報。

梳理總結(jié)實驗步驟如下：

步驟一：取等體積、等濃度的稀鹽酸分別加入相同規(guī)格的小試管中；

步驟二：將相同質(zhì)量的兩種白色粉末A和B(編號) (Na2CO3和NaHCO3)分別裝入大小相同的白色氣球和綠色氣球中，并把兩種顏色的氣球分別對應(yīng)套在上述兩支A和B小試管中，以確保后續(xù)反應(yīng)在密閉體系中進(jìn)行；

步驟三：抖動氣球使A和B粉末同時與試管中的稀鹽酸反應(yīng)。

2、學(xué)生們觀察到的實驗現(xiàn)象是：1)綠色氣球和白色氣球同時鼓起；2)綠色氣球比白色氣球鼓的快；3)反應(yīng)結(jié)束，綠色氣球比白色氣球鼓的大。

3、討論交流。

1)如何理解產(chǎn)生氣體速率不一樣？

2)如何理解產(chǎn)生氣體的量不一樣 ？

[教師引導(dǎo)]

1)氣體產(chǎn)生速率：NaHCO3>Na2CO3是宏觀現(xiàn)象。

HCO3-+H+=CO2↑+H2O CO32-+2H+= CO2↑+H2O

2)氣體產(chǎn)生的量：NaHCO3>Na2CO3是微觀現(xiàn)象，涉及到量的比較，要用到化學(xué)方程式計算，啟發(fā)學(xué)生相同質(zhì)量的物質(zhì)分子量不同，物質(zhì)的量不一樣。

實驗結(jié)論： A為Na2CO3，B為NaHCO3

依次類推，舉一反三。老師應(yīng)及時問學(xué)生還有沒有另一種方法區(qū)分呢？

學(xué)生討論后提出分別向A溶液、B溶液中逐滴滴入等濃度的稀鹽酸。

1、觀察實驗現(xiàn)象: B溶液中立即有氣體產(chǎn)生， A溶液中剛開始沒有氣體產(chǎn)生，隨著稀鹽酸的不斷加入，慢慢產(chǎn)生氣體。

2、討論交流：產(chǎn)生不同現(xiàn)象的原因。

[教師引導(dǎo)]Na2CO3溶液與稀鹽酸的反應(yīng)是分步進(jìn)行的，第一步，CO32-+H+=HCO3-；第二步，HCO3-+H+=CO2↑+H2O。

實驗結(jié)論是：A為Na2CO3，B為NaHCO3

[延伸]為什么Na2CO3粉末 、NaHCO3粉末中同時加入稀鹽酸中，會同時產(chǎn)生氣泡呢？

此問題留給學(xué)生課外進(jìn)一步探究。

學(xué)生經(jīng)過實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、提出假設(shè)、驗證假設(shè)、得出結(jié)論、鞏固應(yīng)用等環(huán)節(jié)訓(xùn)練，對學(xué)生觀察能力、思維能力及解決問題的能力的提高大有益處。

2.2 驗證探究思想在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中的滲透應(yīng)注意的問題

第一，作為驗證探究教學(xué)依據(jù)的實驗內(nèi)容，首要考慮的問題是這一內(nèi)容適合不適合以探究的方式來進(jìn)行教學(xué)，因為探究問題的解決所需的能力應(yīng)在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)以內(nèi)；

第二，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生按照一定的時間順序和空間順序進(jìn)行有序探究，設(shè)計合理的探究形式。

第三，教師結(jié)合課堂教學(xué)實踐、校本教研進(jìn)行課例研究。通過案例分析、課堂實踐，根據(jù)學(xué)生的接受知識和理解知識的程度，對探究內(nèi)容、目標(biāo)、問題設(shè)置、探究技術(shù)等各要素進(jìn)行分析，提高探究教學(xué)的適切性[3]。

3 結(jié)論

中學(xué)教師在教授化學(xué)的過程中，一定要注意幫助學(xué)生建構(gòu)他們自己的化學(xué)思想，培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科的素質(zhì)，這是中學(xué)生學(xué)好化學(xué)最重要、最關(guān)鍵的因素。教師應(yīng)將驗證探究思想處處在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中進(jìn)行處處滲透，以利于學(xué)生觀察能力、思維能力及解決問題的能力的培養(yǎng)。

[1]尚修正.滲透學(xué)科思想的教學(xué)[J]. 讀與寫,2014,(24):212～215.

[2]王后雄，黃郁郁.人教版化學(xué)新課標(biāo)教科書新增實驗的要素分析[J].化學(xué)教育，2007,(4)：13～16.

[3]周存軍.談中學(xué)化學(xué)學(xué)科思想和方法的培養(yǎng)[J]. 現(xiàn)代教育科學(xué),2009,(3):101～102.

Ontheinfiltrationofverifyingandexploringidologyinchemistryexperimentteachinginsecondaryschool

CHEN Jie,WANG Dong-ming

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Hubei Normal University, Huangshi 435002， China )

Through the analysis of the connotation of the idea of verification and exploration ideology and its role in the discipline of secondary school chemistry, in this paper, we study the best project to prepare aluminium hydroxide and how to distinguish the white solid of sodium carbonate and sodium bicarbonate as examples,and to research its infiltration in chemistry experiment teaching in middle school.

verification and exploration ideology; middle school; experiment teaching

G633.8

A

2096-3149(2017)04- 0115-04

10.3969/j.issn.2096-3149.2017.04.025

2017—03—11

湖北省教育廳教學(xué)研究項目(2016347)資助

陳杰(1983— )，女，湖北襄陽人，碩士研究生，主要研究方向為化學(xué)課程與教學(xué)論.

王冬明，湖北浠水人，副教授，E-mail:wangdm1964@163.com.