例談初中化學(xué)復(fù)習(xí)課中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的兩種策略

邸鳳剛

[摘 ? 要]通過案例研究和案例陳述，圍繞教材實(shí)驗(yàn)提出新視角、新思路，或進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，圍繞典型物質(zhì)分析核心知識的邏輯結(jié)構(gòu)并設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)課中的實(shí)驗(yàn)思路，對強(qiáng)化和優(yōu)化當(dāng)前化學(xué)復(fù)習(xí)課中實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用具有一定的意義。

[關(guān)鍵詞]復(fù)習(xí)課;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);初中化學(xué)

[中圖分類號] ? G633.8 ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] ? A ? ? ? ?[文章編號] ? 1674-6058（2019）26-0065-03

復(fù)習(xí)課是化學(xué)教學(xué)中非常重要的一類課型，所起的效用為承前啟后、溫故知新、突出重難點(diǎn)、延伸深化知識點(diǎn)、梳理知識線、提升學(xué)生解決問題的能力。如何上好復(fù)習(xí)課一直是一線教師的一個(gè)教學(xué)難題。目前達(dá)成的共識是：復(fù)習(xí)教學(xué)不應(yīng)是知識的簡單再現(xiàn)和梳理，應(yīng)將重心落在將零散的知識點(diǎn)重新整合，構(gòu)建完整的知識網(wǎng)絡(luò)上，以強(qiáng)化化學(xué)知識的應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)知識的理解，提升學(xué)生的化學(xué)思維水平和解決問題的能力。

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的主要特征，也是進(jìn)行科學(xué)探究的重要方式，它的功能是其他教學(xué)方式無法替代的[1]。在復(fù)習(xí)課中引入實(shí)驗(yàn)，可以深度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，是提高課堂教學(xué)質(zhì)量和效率的有效手段。但是復(fù)習(xí)課不同于新授課，教材沒有編排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如何設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究？對此，筆者結(jié)合日常教學(xué)觀摩和實(shí)踐進(jìn)行了思考。

一、從教材實(shí)驗(yàn)入手，探究實(shí)現(xiàn)深度挖掘

鑒于初中化學(xué)為化學(xué)啟蒙教學(xué)的特點(diǎn)，同時(shí)考慮到學(xué)生的認(rèn)知水平和接受能力，現(xiàn)行化學(xué)教材中穿插了許多實(shí)驗(yàn)，既有教師的演示實(shí)驗(yàn)，也有學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)以及課后的家庭小實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)技能、分析理解能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力等，這也是中考實(shí)驗(yàn)題考查的重點(diǎn)。因此在復(fù)習(xí)課教學(xué)中，可以重現(xiàn)教材實(shí)驗(yàn)，并提出更深層次的問題，或者對教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)的改進(jìn)、重組。

例如“利用紅磷測定空氣中氧氣含量”，這是教材中一個(gè)非常經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)。滬教版初中化學(xué)教材將這一內(nèi)容編排在第一章《開啟化學(xué)之門》中，引導(dǎo)學(xué)生探究空氣的成分。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生認(rèn)識了空氣中的兩大主要?dú)怏w“氧氣”和“氮?dú)狻?，為第二章《身邊的化學(xué)物質(zhì)》的學(xué)習(xí)做了鋪墊。同時(shí)探究過程所體現(xiàn)出的科學(xué)方法和科學(xué)思維，貫穿了整個(gè)初中化學(xué)的學(xué)習(xí)過程，在后續(xù)的定性、定量實(shí)驗(yàn)中會(huì)不斷地得以應(yīng)用。因此，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是復(fù)習(xí)課上創(chuàng)設(shè)情境的一個(gè)很好的素材。

【案例1】《認(rèn)識化學(xué)變化》單元復(fù)習(xí)教學(xué)片段

[教師演示] 在燃燒匙中加入過量紅磷，在酒精燈上點(diǎn)燃后，迅速伸入250 mL錐形瓶中，旋緊帶有燃燒匙的橡皮塞。

[學(xué)生觀察] 紅磷燃燒，錐形瓶內(nèi)產(chǎn)生大量白煙，過一會(huì)兒熄滅。

[問題串]

①憶：這個(gè)實(shí)驗(yàn)在哪里見過？空氣中氧氣的含量大約是多少？

②想：紅磷先在瓶中燃燒后又熄滅，物質(zhì)燃燒的一般條件與滅火的原理是什么？

③表：如何表達(dá)這個(gè)化學(xué)反應(yīng)？依據(jù)的原理是什么？

③算：給出空氣的密度，請你計(jì)算至少需要多少紅磷，才能消耗掉錐形瓶中的氧氣。

④繪：錐形瓶中物質(zhì)總質(zhì)量、錐形瓶內(nèi)的氣壓、錐形瓶內(nèi)的溫度隨時(shí)間變化的曲線。

⑤再繪：錐形瓶內(nèi)紅磷、氧氣、五氧化二磷的質(zhì)量隨時(shí)間變化的曲線。

⑥再想：錐形瓶內(nèi)的氧氣被紅磷耗盡了嗎？給出資料，當(dāng)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)低于7%時(shí)，紅磷就無法繼續(xù)燃燒。

通過“紅磷在氧氣中燃燒”的實(shí)驗(yàn)，將本單元的核心知識“燃燒與滅火，質(zhì)量守恒定律的意義和應(yīng)用，化學(xué)變化中常伴隨的現(xiàn)象”整合在一個(gè)真實(shí)的情境中，使教學(xué)流程簡捷流暢，復(fù)習(xí)內(nèi)容清晰明了。學(xué)生在復(fù)習(xí)舊知識的同時(shí)不斷涌現(xiàn)新的問題，在思維的碰撞下引發(fā)思考，不斷產(chǎn)生令人激動(dòng)的火花。有條件的情況下，還可以進(jìn)一步探究錐形瓶中剩余氧氣的體積分?jǐn)?shù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生的視野。這個(gè)實(shí)驗(yàn)還可以用于第二章《身邊的化學(xué)物質(zhì)》的復(fù)習(xí)，以及第五章《金屬的冶煉與利用》的復(fù)習(xí)。如指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，依據(jù)“鐵生銹”的原理，利用暖寶寶中的物質(zhì)或?qū)嶒?yàn)室中的還原鐵粉、食鹽水、活性炭等物質(zhì)代替紅磷測定空氣中氧氣的含量。

滬教版教材在第五章《金屬的冶煉與利用》中，設(shè)計(jì)了“鐵的冶煉”作為金屬冶煉的典型實(shí)驗(yàn)。鐵作為生產(chǎn)生活中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的金屬，比較具有代表性。鐵器在社會(huì)歷史的發(fā)展中曾引領(lǐng)了一個(gè)時(shí)代——“鐵器時(shí)代”，甚至可以冶鐵的質(zhì)量高低來衡量一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展的水平。因此在設(shè)計(jì)關(guān)于金屬的單元復(fù)習(xí)或?qū)ｎ}復(fù)習(xí)時(shí)，一般都以鐵為主要物質(zhì)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，教材上鐵的冶煉原理的探究實(shí)驗(yàn)，也可以作為復(fù)習(xí)時(shí)進(jìn)一步探究的素材。

【案例2】冶鐵原理的追蹤探究

教師在執(zhí)教《鐵的輪回》第五章復(fù)習(xí)課時(shí)，對教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，裝置如圖1所示。

教師演示：

①注入一氧化碳排盡空氣，夾緊氣球上的止水夾。

②用酒精燈加熱淺V型玻璃管，待裝置中紅棕色固體變?yōu)楹谏珪r(shí)停止加熱。

③待裝置冷卻，用裝有澄清石灰水的注射器吸取裝置中的氣體，振蕩，變渾濁，證明產(chǎn)生了二氧化碳。

④固體產(chǎn)物驗(yàn)證，用磁鐵吸引淺V型玻璃管內(nèi)的黑色固體，發(fā)現(xiàn)能被磁鐵吸引，產(chǎn)物可能是鐵。

⑤進(jìn)一步驗(yàn)證，取樣于試管中，加入約5 mL稀鹽酸，同時(shí)取少量鐵粉于另一試管中，加入約5 mL稀鹽酸，對比觀察，發(fā)現(xiàn)鐵粉中有氣泡冒出，產(chǎn)物中沒有氣泡，證明產(chǎn)物不是鐵。

師生活動(dòng)：

①對比教材實(shí)驗(yàn)（酒精燈替換了酒精噴燈），分析沒有得到鐵的可能原因。

②資料收集，證據(jù)推理。

[物質(zhì)性質(zhì) 四氧化三鐵 氧化亞鐵 氧化鐵 鐵粉 顏色 黑色 黑色 紅色 黑色 能否被磁鐵吸引 能 不能 不能 能 ]

CO還原氧化鐵的過程大致分為三個(gè)階段：

階段1：[3Fe2O3+CO500∽600℃2Fe3O4+CO2]

階段2： [Fe3O4+CO600∽700℃3FeO+CO2]

階段3： [FeO+CO>700℃Fe+CO2]

③分析探討，加深認(rèn)識。

教材實(shí)驗(yàn)對操作的要求較高，如酒精噴燈的使用、尾氣的處理等，稍有不慎，就可能導(dǎo)致酒精噴燈熄滅，或者CO燃燒引起爆炸。該條件下產(chǎn)物為鐵粉，因此學(xué)生對產(chǎn)物驗(yàn)證方法的理解不夠深刻，經(jīng)常認(rèn)為只要能被磁鐵吸引，即是鐵粉，沒有必要再用稀鹽酸做進(jìn)一步的驗(yàn)證。復(fù)習(xí)課中這個(gè)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，操作簡便，安全性高，綠色環(huán)保，既重溫了實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵操作，又用加熱溫度在400[∽]500℃的酒精燈代替酒精噴燈，制得“非目標(biāo)產(chǎn)物”Fe3O4。在對產(chǎn)物的驗(yàn)證中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)Fe3O4也是有磁性的，也能被磁鐵吸引，加深了對檢驗(yàn)產(chǎn)物鐵的方法的理解（為了增強(qiáng)趣味性，在進(jìn)一步驗(yàn)證固體產(chǎn)物的環(huán)節(jié)，也可以將鐵粉和產(chǎn)物粉末分別撒在酒精燈火焰上，鐵粉星光點(diǎn)點(diǎn)，產(chǎn)物粉末無變化）。同時(shí)，學(xué)生體會(huì)到在不同條件下，物質(zhì)之間的反應(yīng)可能產(chǎn)生不同的物質(zhì)，理解了用CO冶鐵的條件應(yīng)寫“高溫”而不是“加熱”。

二、從典型物質(zhì)入手，串聯(lián)構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)

化學(xué)復(fù)習(xí)課內(nèi)容多而雜亂，因此我們需要一面“旗幟”，在其指引下，挖掘核心知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，并按學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展將雜亂的知識點(diǎn)有序而合理地進(jìn)行排列，串聯(lián)成線，構(gòu)建成網(wǎng)，形成完整的知識框架。這面旗幟可以取材于我們身邊的一些典型物質(zhì)，如氧氣、二氧化碳、水、鐵、醋酸、生石灰等。這些物質(zhì)在生活中很常見，應(yīng)用廣，貼近學(xué)生的生活實(shí)際，以這些物質(zhì)為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)更容易引起共鳴，激發(fā)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的興趣。這些物質(zhì)在初中化學(xué)所學(xué)習(xí)的物質(zhì)中具有代表性，它們的性質(zhì)、變化、用途、制法等涉及的化學(xué)知識和實(shí)驗(yàn)技能，具有極高的遷移價(jià)值，且涉及的知識面很廣。圍繞這些典型物質(zhì)，依據(jù)生活實(shí)例，整合教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生必定樂于主動(dòng)參與復(fù)習(xí)過程。例如，在進(jìn)行金屬的復(fù)習(xí)教學(xué)時(shí)，筆者做了如下設(shè)計(jì)。

【案例3】金屬的專題復(fù)習(xí)教學(xué)片段

展示設(shè)問：易拉罐的材質(zhì)是什么？提供樣品A和樣品B，樣品A取自椰樹牌椰汁易拉罐，樣品B取自可口可樂易拉罐。

猜想假設(shè)：學(xué)生認(rèn)為可能是鋁、鐵、鋅、鎂……

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：如何確定樣品是哪種金屬？（學(xué)生興趣盎然，啟動(dòng)思考）

合作探究：用磁鐵吸，樣品A能被吸起（可能含鐵）;再取兩片樣品A，打磨后分別放入稀硫酸和硫酸銅溶液中，放入稀硫酸中的表面有氣泡產(chǎn)生，放入硫酸銅溶液中的表面產(chǎn)生了紅色物質(zhì)。

方法延伸：給出資料：溶液中Fe2+可以與鐵氰化鉀K3[Fe（CN）6]反應(yīng)，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。

……

追本溯源：鐵是如何得到的？工業(yè)冶鐵的原料、原理、設(shè)備是什么？

拓展視野：鋁的冶煉。

鐵具備極好的生活基礎(chǔ)，圍繞鐵的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)整合了金屬的冶煉、金屬的化學(xué)性質(zhì)（金屬與酸和某些鹽溶液的置換、金屬的活動(dòng)性、金屬的氧化）等核心知識。讓學(xué)生在已經(jīng)掌握一定化學(xué)理論的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作、合作探究，使課堂活躍、靈動(dòng)，不再枯燥乏味，對提高學(xué)生的綜合能力有著重要的影響。

又如，在復(fù)習(xí)“酸堿鹽”時(shí)，可以圍繞二氧化碳的得失循環(huán)進(jìn)行恰當(dāng)設(shè)計(jì)。二氧化碳“易得”，常溫下通過碳酸鹽或碳酸氫鹽與酸反應(yīng)即可產(chǎn)生;也“易失”，易與堿溶液反應(yīng)生成碳酸鹽或碳酸氫鹽。二氧化碳的得失循環(huán)整合了酸、堿、鹽的性質(zhì)。

【案例4】酸、堿、鹽的復(fù)習(xí)教學(xué)片段

教師展示：胃藥碳酸氫鈉片的產(chǎn)品標(biāo)簽和說明書。

教師引領(lǐng)：“本品每片含碳酸氫鈉0.5 g”，這與實(shí)際相符嗎？讓我們一起設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

師生活動(dòng)：設(shè)計(jì)、實(shí)施測定碳酸氫鈉含量的實(shí)驗(yàn)方案。（學(xué)生小組討論，交流，教師歸納、總結(jié)）

1.用樣品與稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)。

2.測定產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，再根據(jù)產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量。主要方案如下：

①用濃氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，測量反應(yīng)前后裝置增加的質(zhì)量。

②測量反應(yīng)前后裝置和裝置內(nèi)物質(zhì)的總質(zhì)量的變化。

③測量生成的氣體體積，再根據(jù)密度計(jì)算。

3.對比分析：由于鹽酸具有揮發(fā)性，揮發(fā)出的氯化氫氣體會(huì)影響測量結(jié)果，因此使用稀硫酸。方案①中在對比了石灰水和濃氫氧化鈉溶液后，選擇了用濃氫氧化鈉溶液吸收，但仍很難將二氧化碳吸收完全，可行性不高……在對實(shí)驗(yàn)的儀器和細(xì)節(jié)進(jìn)行對比分析、補(bǔ)充完善后，利用方案②進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

在二氧化碳的“得”中，加深了學(xué)生對酸的性質(zhì)以及碳酸氫鹽性質(zhì)的理解;在二氧化碳的“失”中，學(xué)生對常見的堿——?dú)溲趸}和氫氧化鈉的性質(zhì)更加明晰。在二氧化碳的含量測定中，運(yùn)用了多種方法，通過對不同方法的比較、辨析，提高了學(xué)生思維的深度和廣度。對實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的探討，能有效促進(jìn)學(xué)生思考問題、運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的能力。同時(shí)，探究過程將可計(jì)量計(jì)算與實(shí)驗(yàn)融合在一起，讓計(jì)算不再是紙上談兵。實(shí)驗(yàn)過程中所加稀硫酸的量也是經(jīng)過計(jì)算確定的，由此讓學(xué)生體會(huì)到化學(xué)計(jì)算在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。

總之，實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)是其他教學(xué)方式無法替代的，教材實(shí)驗(yàn)和典型物質(zhì)所承載的學(xué)科價(jià)值有待我們進(jìn)一步去發(fā)掘。以此作為復(fù)習(xí)課實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的素材，可以老調(diào)新彈，給學(xué)生以新視角、新思路，還可以引入微型化實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)以及數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，將定性升華到定量[2]。如此既能提高化學(xué)復(fù)習(xí)的效率，也能提升化學(xué)復(fù)習(xí)的內(nèi)涵，同時(shí)可以加深教師對教材的理解，提升自身的學(xué)科素養(yǎng)。

[ ?參 ? 考 ? 文 ? 獻(xiàn) ?]

[1] ?中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2] ?繆陳亞.核心素養(yǎng)背景下初中化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)策略初探[J].化學(xué)教與學(xué)，2018（3）：58-59.

（責(zé)任編輯 羅 ? 艷）