化學(xué)實驗探究題說題案例

洪茲田　陳女婷

1說題解讀

說題包括教師說題、教師和學(xué)生互動說題和學(xué)生說題。教師說題是教師在命題基礎(chǔ)上或針對試題，向同行、專家比較系統(tǒng)而概括地解說自己對題目的理解，即指出考核的意圖、考點，解題的要領(lǐng)、方法、步驟；表述自己教學(xué)的設(shè)想、方法、策略以及命題（試題）的理論依據(jù)等，然后由同行進行評說的一種教研形式（若無特別說明，本文的說題特指教師說題）。

1.1說題的關(guān)鍵點

1.1.1說出題

重點闡述：①考什么內(nèi)容（包括考查內(nèi)容、課程標(biāo)準(zhǔn)、考試說明和三維目標(biāo)）；②怎么考（包括命題立意和試題呈現(xiàn)方式）；③為什么這樣考（包括認(rèn)知水平和能力測試要求）。

1.1.2說解題

重點闡述：①怎么解題（即解題的思維過程：讀題、審題、破題、解題、答題）；②為什么這樣解題（包括試題的考查目的、要求和學(xué)生可能出現(xiàn)的問題及原因）。

1.1.3評題

重點評價：①試題的亮點、價值；②試題的不足；③試題暴露出的學(xué)生問題。

1.2說題的步驟

針對試卷中的一道題或一個知識點的相關(guān)題目，著重說清以下4點內(nèi)容。

1.2.1考點分析及思想方法

包括試題情境、內(nèi)容領(lǐng)域和測試目標(biāo)（問題）、學(xué)生應(yīng)答要求（基本知識和基本能力）。

1.2.2解題思路分析

包括解題思路和解題思維障礙分析。

1.2.3試題的拓展延伸及變式分析

要結(jié)合學(xué)情、考情預(yù)設(shè)，對試題進行拓展與變式分析，讓學(xué)生舉一反三，觸類旁通。

1.2.4試題的價值、反思及感悟

包括試題的亮點、價值、不足和對試題暴露出的問題分析。

2說題案例

2.1試題

小翔同學(xué)用3%過氧化氫溶液清洗傷口時，不小心將過氧化氫溶液滴到紅磚上，發(fā)現(xiàn)有大量氣泡產(chǎn)生。小翔聯(lián)想到自己曾經(jīng)學(xué)過二氧化錳催化分解過氧化氫，他想：“紅磚粉能否也作過氧化氫分解的催化劑呢？”于是他找建筑師傅要了一些紅磚，并用蒸餾水浸泡、沖洗、干燥、研磨成粉后待用。請你與小翔一起探究，并回答相關(guān)問題。

2.1.1提出問題

（1）紅磚粉能否做過氧化氫分解的催化劑？

（2）不同催化劑對過氧化氫分解反應(yīng)速率的影響是否相同？

2.1.2猜想與假設(shè)

（1）紅磚粉能做過氧化氫分解的催化劑；

（2）不同催化劑對過氧化氫分解反應(yīng)速率的影響不同。

2.1.3實驗探究

實驗一：探究紅磚粉能否做過氧化氫分解的催化劑。

實驗方案見表1。

實驗反思：

（1）“實驗Ⅰ”和“實驗Ⅱ”滲透了一種重要的實驗設(shè)計理念：

。

（2）此實驗方案還存在一些缺陷，僅由上述實驗還不能完全得出表內(nèi)的“總結(jié)”，還需要增加一個探究實驗來驗證____。

實驗二：探究不同催化劑對過氧化氫分解反應(yīng)速率的影響。

實驗方案：

常溫下，在2瓶體積相同、濃度相同的過氧化氫溶液中，分別加入質(zhì)量相同的MnO₂粉末和紅磚粉，測量生成1瓶（相同體積）O₂所需的時間。

實驗結(jié)果見表2。

實驗結(jié)論：

（3）該探究過程得出的結(jié)論是

實驗反思：

（4）此實驗中最適宜采用的收集氣體方法

（5）若沒有計時儀器，能否順利完成此探究實驗？如果可以實驗又當(dāng)作何改進？

（6）查閱資料表明“在使用質(zhì)量相同的同一催化劑時，增大催化劑的比表面積（單位質(zhì)量表面積）可提高化學(xué)反應(yīng)速率”。請設(shè)計實驗驗證此結(jié)論。

要求：請參照實驗二，設(shè)計實驗方案和實驗記錄表格。

答案：（1）對比實驗。（2）紅磚粉在化學(xué)反應(yīng)前后的化學(xué)性質(zhì)是否改變。（3）在其他條件相同時，MnO₂比紅磚粉催化過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣的反應(yīng)速率快。（4）排水法。（5）常溫下，在2瓶相同體積、相同濃度的過氧化氫溶液中，分別加入相同質(zhì)量的MnO₂粉末和紅磚粉，測量相同時間收集到氣體的體積的多少（其他合理答案亦可）。（6）實驗方案：常溫下，在3瓶體積相同、濃度相同的過氧化氫溶液中，分別加入質(zhì)量相同、比表面積不同的MnO₂，測量生成1瓶（相同體積）O₂所需的時間，實驗記錄表格見表3。

2.2考點分析及思想方法

2.2.1試題情景

此題取材于學(xué)生的日常生活實際，以9年級化學(xué)“過氧化氫催化分解產(chǎn)生氧氣”的系列實驗為試題情景，將化學(xué)基礎(chǔ)知識、基本技能和科學(xué)素養(yǎng)的考查置于科學(xué)探究的問題情境之中，體現(xiàn)了化學(xué)問題來源于生活的要求，檢測學(xué)生分析和解決簡單化學(xué)問題的能力，用控制變量法進行對比實驗的方法和化學(xué)實驗探究的能力。其中題目素材和實驗一的內(nèi)容為舊題改造，實驗二之后的內(nèi)容為本人原創(chuàng)題目。第（1）（2）小題以“探究紅磚粉能否做過氧化氫分解的催化劑”為實驗?zāi)康模o出證明紅磚粉是過氧化氫分解的催化劑的實驗操作、實驗現(xiàn)象或結(jié)果、實驗結(jié)論，考查實驗方案涉及的實驗設(shè)計理念，并讓學(xué)生圍繞實驗結(jié)論的獲得過程指出該實驗方案存在的缺陷。第（3）（4）（5）小題以“探究不同催化劑對過氧化氫分解反應(yīng)速率的影響”為實驗?zāi)康?，提供實驗方案和實驗結(jié)果，讓學(xué)生歸納總結(jié)出實驗結(jié)論，并對此實驗中最適宜采用的收集氣體的方法進行提問，同時引導(dǎo)學(xué)生針對沒有計時儀器的問題對該實驗方案進行改進。第（6）小題以證明“在使用等質(zhì)量的催化劑時，增大催化劑的比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率”為實驗?zāi)康?，讓學(xué)生參照實驗二，自主設(shè)計出實驗方案和實驗記錄表格。

2.2.2內(nèi)容領(lǐng)域和測試目標(biāo)（問題）

本題考查的內(nèi)容領(lǐng)域為化學(xué)實驗與探究。測試目標(biāo)（問題）如下：第（1）小題考查對比實驗的思想；第（2）小題考查催化劑的定義和特點；第（3）小題考查控制變量法進行對比實驗的方法；初步分析或處理實驗數(shù)據(jù)，得出合理結(jié)論；第（4）小題考查兩種氣體收集方法（排水法和排空氣法）的優(yōu)缺點及選擇，實驗基本技能；第（5）小題考查控制變量法進行對比實驗，實驗評價和設(shè)計；第（6）小題考查控制變量法進行對比實驗，實驗設(shè)計。

2.2.3學(xué)生應(yīng)答要求（基本知識和基本能力）

過氧化氫分解制取氧氣的知識；催化劑的特點和催化作用；實驗室制取氣體的收集方法；控制變量法的基本思想的認(rèn)識和理解，對比實驗；從表格、資料等角度獲取化學(xué)信息，解決化學(xué)問題的能力；分析和處理實驗數(shù)據(jù)，得出合理結(jié)論的能力；設(shè)計、評價或改進簡單的實驗方案的能力；科學(xué)探究的基本環(huán)節(jié)等學(xué)科思想。

2.3解題思路分析

本題重點考查科學(xué)探究能力和控制變量進行對比實驗的方法。其中第（1）（3）（5）（6）小題均有涉及控制變量進行對比實驗的方法。對該思想方法的理解成為制約學(xué)生解題的關(guān)鍵，以下重點剖析控制變量進行對比實驗的方法的解題關(guān)鍵和解題思維障礙。影響實驗結(jié)果的條件往往有多種，為了研究某一實驗條件對實驗結(jié)果產(chǎn)生的影響，在進行設(shè)計實驗時，須控制變量。選定的變量只能有1個；受控制的變量是除選定的變量之外余下的量均，稱“固定量”。學(xué)生解決此類問題的思維障礙表現(xiàn)在：不清楚控制單一變量的選取原則是要除了一項外，其他各項均需相同。實驗方案中選擇的兩組對比實驗只有一項因素是相同的，而其他各項因素均不相同。

第（1）小題：“實驗Ⅰ”和“實驗Ⅱ”的區(qū)別在于是否添加二氧化錳，滲透了對比實驗的設(shè)計理念。這一小題學(xué)生普遍回答得較好。

第（2）小題：根據(jù)催化劑的概念和特點：一變（反應(yīng)速率）、二不變（質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)），此實驗方案設(shè)計還需要探究“紅磚粉在化學(xué)反應(yīng)前后的化學(xué)性質(zhì)是否改變”。解題思維障礙：對催化劑特點的理解過于片面，往往容易忽略質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變這兩個要素。

第（3）小題：分析表格數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，本實驗的固定量為催化劑的質(zhì)量，過氧化氫溶液的濃度、體積；變量為催化劑的種類（一個為MnO₂粉末，一個為紅磚粉）。實驗結(jié)果為生成相同體積的O₂所需的時間（或反應(yīng)速率）。由此可得出結(jié)論：在其他條件相同時，MnO₂比紅磚粉催化過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣的反應(yīng)速率快。解題思維障礙：沒有讀懂表格中“相同體積”的含義，未能找到不同催化劑對反應(yīng)速率的影響，普遍錯誤是簡單的描述不同催化劑對反應(yīng)時間的影響，而忽略了“相同體積”這個條件存在的意義，因此沒能進一步上升到對反應(yīng)速率的影響。

第（4）小題：收集氧氣若用排水法能控制剛好收集一瓶氧氣，收集的氧氣也較為純凈，用向上排空氣法收集氧氣不好控制，同時也不如排水法收集的氧氣純凈，故最適宜采用排水法收集氧氣。解題思維障礙：對排水法和排空氣法這兩種收集方法的優(yōu)缺點和具體操作沒有做到“知其然，知其所以然”，僅僅停留在死記硬背，不求甚解的水平，導(dǎo)致較多學(xué)生填“向上排空氣法”。

第（5）小題：測定反應(yīng)產(chǎn)生氧氣的速率可采取兩種方法。方法一：測定產(chǎn)生相同氧氣所需的時間；方法二：測定相同時間內(nèi)產(chǎn)生相同氧氣的體積。若沒有計時儀器，可按照方法二的思路（讓反應(yīng)同時開始）設(shè)計實驗方案。常溫下，在2瓶體積相同、濃度相同的過氧化氫溶液中，分別加入質(zhì)量相同的MnO₂粉末和紅磚粉，測量相同時間內(nèi)收集到的氣體的體積。解題思維障礙：學(xué)生知識遷移能力較弱，未能將物理學(xué)中速率比較的方法（相同時間比路程，相同路程比時間）進行有效遷移。也有學(xué)生在描述實驗改進方案時，未能對變量進行嚴(yán)格控制。

第（6）小題：根據(jù)控制變量法的基本思想，該實驗設(shè)計選定的變量只能是催化劑的比表面積（顆粒大?。?，除催化劑的比表面積（顆粒大小）之外的其他量，如反應(yīng)溫度、雙氧水的濃度和體積、催化劑的種類和質(zhì)量等都應(yīng)該相同。設(shè)計實驗方案和實驗記錄表格，可參照實驗二的實驗方案和實驗記錄表格。解題思維障礙：不清楚控制變量的選取原則是要除了一項外，其他各項均需相同，有些錯誤的實驗方案中選擇的兩組對比實驗只有一項因素是相同的，而其他各項因素均不相同。多數(shù)學(xué)生對設(shè)計實驗方案和實驗記錄表格產(chǎn)生畏懼心理，一些學(xué)生甚至直接放棄此題。

2.4試題的拓展延伸及變式分析

在點燃蠟燭時，小紅發(fā)現(xiàn)有1根燭芯沾有食鹽的蠟燭比普通蠟燭燃燒的時間長一些。請你與小紅一起探究，并回答相關(guān)問題。

2.4.1提出問題

鹽是否能延長蠟燭的燃燒時間？

2.4.2猜想

（1）一定量的食鹽可延長蠟燭的燃燒時間。

（2）其他鹽也可延長蠟燭的燃燒時間。

2.4.3實驗探究

實驗一：探究不同質(zhì)量的食鹽對蠟燭燃燒時間的影響。

實驗方案：取6支相同的蠟燭，在其中5支的燭芯周圍分別放入不同質(zhì)量的食鹽，另1支作對照實驗，分別測定它們的燃燒時間。

實驗結(jié)果：見表4。

實驗結(jié)論：從所得實驗結(jié)果可初步分析出兩點結(jié)論：①____；②____。

實驗反思：①此實驗方案還存在一些問題值得進一步研究，如（至少寫出一點）：____。

②你認(rèn)為此實驗結(jié)果有什么實際應(yīng)用價值？

實驗二：探究不同種類的鹽對蠟燭燃燒時間的影響。

要求：請參照實驗一，設(shè)計實驗方案和實驗記錄表格。

答案：實驗一結(jié)論：①食鹽可以延長蠟燭燃燒時間；②所加食鹽并非越多越好，從此次實驗來看，加入0.7g食鹽時效果最好（其它合理答案亦可）。實驗反思：①必須進行3次實驗，取其平均值；還要觀察或測定加入食鹽后對燭光亮度的影響（其他合理答案亦可）；②建議蠟燭制造工廠在燭芯周圍加入少量的鹽，以延長蠟燭的燃燒時間，節(jié)約資源。實驗二方案：取6支相同的蠟燭，在其中的5支的燭芯周圍分別撒0.7g的各種鹽，剩余的1支加入0.7g食鹽作對照實驗，分別測出它們的燃燒時間。實驗記錄表格見表5。

2.5試題的價值、反思及感悟

2.5.1試題的價值

本題形式上以表格出現(xiàn)；內(nèi)容上緊扣科學(xué)探究的基本要素，涉及物質(zhì)的性質(zhì)、概念原理、氣體的制取與收集方法、控制變量進行對比實驗的思想和方法等；能力上注重學(xué)生自學(xué)、閱讀、理解、分析、歸納等能力的考查。另外，本試題的情景取材于學(xué)生的生活實際，將化學(xué)基礎(chǔ)知識、基本技能和科學(xué)素養(yǎng)的考查置于科學(xué)探究的問題情境之中，重視化學(xué)知識與人文內(nèi)涵的結(jié)合，較好地體現(xiàn)了命題原則中的“科學(xué)性、導(dǎo)向性、基礎(chǔ)性、應(yīng)用性”。試題起點高、落點和難度適中。

2.5.2試題的反思和感悟

本題信息量中等，對學(xué)生的學(xué)習(xí)品質(zhì)、思維品質(zhì)、認(rèn)知水平及能力要求較高，學(xué)習(xí)水平中下的學(xué)生對題目存在不易接受、吸收、整合，難理解、易混亂的現(xiàn)象。教學(xué)中，要注重學(xué)生所學(xué)知識的意義建構(gòu)和化學(xué)思維方法的形成性訓(xùn)練，做足做齊實驗，把實驗作為提升教學(xué)質(zhì)量的切入點，重視實驗及實驗教學(xué)的研究，充分挖掘?qū)嶒灲虒W(xué)的功能。課堂教學(xué)中，要調(diào)動學(xué)生積極參與，留給學(xué)生充足的時間動手、觀察、思考、分析、反饋，提高學(xué)生解決問題、表達(dá)問題的能力。習(xí)題講評要認(rèn)真挖掘、品評、賞析試題蘊含的功能，加強解題的策略和方法的引導(dǎo)、點撥，將影響學(xué)生解題的模糊認(rèn)識清晰化。