基于實驗探究的化學概念教學設(shè)計
——以“飽和溶液”為例

余 亮

（江蘇省南京市第一中學，江蘇南京 210001）

引 言

化學概念是化學學科知識體系的基礎(chǔ)?；瘜W概念教學組織得好，對于學生建構(gòu)化學學科觀念，甚至對于其一生的概括、提煉和總結(jié)能力的提高，對學生的終生發(fā)展都有重要影響[1]。筆者以“飽和溶液”教學設(shè)計為例，以熱冰實驗激發(fā)學生的興趣，以“飽和溶液”與“不飽和溶液”的定義、兩者的相互轉(zhuǎn)化、在生產(chǎn)生活中的典型應用等為主線，精心設(shè)計教學。學生親自動手設(shè)計參與了溶解氯化鈉和硝酸鉀至飽和、高錳酸鉀溶于氯化鈉飽和溶液、飽和溶液升溫繼續(xù)溶解及冷卻結(jié)晶析出、蒸干氯化鈉溶液得到食鹽等一連串實驗，體現(xiàn)了化學的獨特魅力。

一、“飽和溶液”實驗在教學中存在的問題

“飽和溶液”是人教版義務教育教科書化學九年級下冊第九單元課題2的內(nèi)容。課本上先進行氯化鈉在水中溶解的實驗，然后進行硝酸鉀在水中溶解的實驗。

在教學實踐中，筆者認為該實驗設(shè)計有以下缺點。

（1）本課時連續(xù)安排了兩組實驗，而兩組實驗前面兩個步驟又相同[2]。單調(diào)的實驗操作加上單一的實驗現(xiàn)象容易使學生興趣驟減，課堂容易冷場，不利于對抽象概念的深入理解。

（2）課本上的實驗數(shù)據(jù)參考的是室溫為25℃時物質(zhì)的溶解度，第一次加入5g氯化鈉或5g硝酸鉀到20mL水中，理論上應該能完全溶解，而本實驗在冬天進行教學，室溫一般在15℃～18℃，如果照本宣科不實事求是，往往出現(xiàn)5分鐘后固體還未溶解的情況，實驗現(xiàn)象異常，后續(xù)實驗操作難以為繼。

（3）硝酸鉀加熱的實驗用到了鐵架臺和酒精燈，只能固定在講臺上演示，不利于學生觀察。再加上新課教授中學生需要邊做實驗邊記錄，分組實驗空間小，安全隱患較大。

（4）硝酸鉀飽和溶液與不飽和溶液轉(zhuǎn)化的實驗加熱源采用酒精燈，冷卻采用空氣自然冷卻。加熱裝置較為復雜，對學生實驗操作要求較高，冷卻過程耗時較長，在有限的教學時間內(nèi)較難及時觀察到晶體的形成。

（5）教材上通過演示冷卻硝酸鉀的熱飽和溶液的實驗可以得到硝酸鉀固體，對于蒸發(fā)溶劑的結(jié)晶方法沒有設(shè)計演示實驗給學生以直觀的感受，對蒸發(fā)結(jié)晶的概念認知相對弱化。

二、實驗設(shè)計優(yōu)化方案

筆者用三組學生實驗和一個趣味實驗替代傳統(tǒng)的演示實驗。

（1）優(yōu)化后的實驗循序漸進，具有梯度性的設(shè)計符合學生認知規(guī)律。首先用探究活動一：“室溫下20mL水能否無限制地溶解氯化鈉或硝酸鉀”得到感官結(jié)論，初步建構(gòu)飽和溶液和不飽和溶液的概念；然后用探究活動二：“在一定溫度下得到的某飽和溶液，能否溶解其他溶質(zhì)”讓學生發(fā)散思維設(shè)計實驗，加深對飽和溶液的概念理解；接下來用探究活動三：“飽和溶液與不飽和溶液能否相互轉(zhuǎn)化”體會二者轉(zhuǎn)化的途徑以及了解結(jié)晶的常用方法；最后用趣味實驗“熱冰實驗”將課堂推向高潮，讓學生感悟化學之美，激發(fā)學生的興趣與求知欲。

（2）將學生進行分組（以48人班級為例），4人為一組。其中6組標號為A組，做氯化鈉溶解及后續(xù)實驗，另外6組標號為B組，做硝酸鉀溶解及后續(xù)實驗。A、B組同時進行實驗，完成后分享實驗結(jié)果。這樣可以使學生廣泛參與探究活動，從而在合作學習中引導他們重視知識的形成過程，加深對飽和溶液概念的理解。學生一旦動手操作了，很容易從看似簡單的實驗中獲得成就感，比觀看教師的演示實驗興趣更濃。

（3）考慮到物質(zhì)的溶解度受溫度影響，為了達到實驗的效果，筆者將20mL水中每次待溶解的氯化鈉固體其質(zhì)量定為4g，每次待溶解的硝酸鉀固體質(zhì)量定為3g。這樣A組和B組在相同時間內(nèi)能及時得到較為準確的實驗結(jié)論。

（4）B組學生進行硝酸鉀的加熱溶解實驗時，采用熱水浴的方法。學生可以多角度觀察，實驗現(xiàn)象明顯，操作相對安全。對于熱的硝酸鉀溶液冷卻，筆者采用冷水浴的方法，可以縮短結(jié)晶的時間，學生較為直觀地感受到晶體的形成過程，提高了課堂效率。

（5）A組學生增加了將氯化鈉溶液蒸干得到晶體的實驗。該實驗操作簡便，效果明顯，讓學生切身體會海水曬鹽的原理。

三、實驗探究過程

探究活動一：室溫下，20mL水能否無限制地溶解氯化鈉或硝酸鉀。

（1）學生在6分鐘內(nèi)完成實驗并交流，見表1。

（2）建構(gòu)飽和溶液與不飽和溶液概念實錄。

師：通過剛才的實驗結(jié)果分享，大家已經(jīng)知道室溫下20mL水既不能無限制地溶解氯化鈉，也不能無限制地溶解硝酸鉀?，F(xiàn)在A組同學燒杯中還有固體剩余，說明水已經(jīng)“吃飽”了，得到的是氯化鈉的飽和溶液，同樣B組同學得到的是硝酸鉀的飽和溶液。

表1 飽和溶液與不飽和溶液

設(shè)計意圖：一方面兩組學生的實驗現(xiàn)象相似，便于教學順利開展。另一方面在引導學生建立概念的同時，可以訓練學生查找信息的能力，概念初步形成之后及時鞏固練習，加深印象。

探究活動二：在一定溫度下得到的某飽和溶液，能否溶解其他溶質(zhì)。

設(shè)計意圖：學生對于飽和溶液是針對某一溶質(zhì)而言的還比較模糊。通過探討實驗方案，碰撞出智慧的火花，鼓勵學生動手操作來檢驗方案的合理性。這有助于學生形成勇于探索、科學嚴謹?shù)钠焚|(zhì)，提高其分析問題解決問題的能力，逐步完善對飽和溶液概念內(nèi)涵和外延的科學理解。

探究活動三：飽和溶液與不飽和溶液能否相互轉(zhuǎn)化。

A組：①向盛有氯化鈉的飽和溶液的小燒杯中再加入20mL水，攪拌2分鐘。固體全部溶解。②再用膠頭滴管吸取燒杯中溶液，向試管中滴加2～3滴，用火柴點燃固體酒精，加熱試管。實驗結(jié)束后，用石棉網(wǎng)蓋滅火焰。

B組：①將盛有硝酸鉀飽和溶液的小燒杯，放入盛有熱水的大燒杯中攪拌2分鐘，固體全部溶解。②再向小燒杯中加入3g硝酸鉀固體，攪拌2分鐘，固體又全部溶解。③待固體溶解后迅速將小燒杯放入盛有冷水的大燒杯中。

設(shè)計意圖：通過巧妙的實驗設(shè)計，讓學生看到晶體的產(chǎn)生過程，激發(fā)他們的學習興趣，思考晶體產(chǎn)生的原因，體會飽和溶液與不飽和溶液之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。實驗層層推進，符合學生的認知規(guī)律。

結(jié) 語

筆者采用4組實驗幫助學生建構(gòu)“飽和溶液”相關(guān)概念，使概念的學習由抽象變得具體。此外學生實驗設(shè)計具有微型化、直觀化的特點，現(xiàn)象明顯，使用藥品節(jié)能環(huán)保又貼近生活，學生能很快上手并看到以往很難親眼見到的現(xiàn)象，如：溶液變?yōu)樽霞t色、硝酸鉀晶體析出、氯化鈉蒸干后留在試管內(nèi)壁等。筆者的教學設(shè)計跳出了以往類似課程中概念灌輸、學生死記硬背的窠臼。學生分工合作有條不紊，真正做到了在感悟中體驗，在互動中達成。