素養(yǎng)為本的探究型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

董曉紅

【摘要】化學(xué)實(shí)驗(yàn)演示現(xiàn)象往往會(huì)出現(xiàn)和教材所示不一樣的情況，這是培養(yǎng)“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的好時(shí)機(jī)。通過問題分析、比對(duì)教材、查找探索，挖掘、提煉出實(shí)驗(yàn)中的探究因素，創(chuàng)新設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的探究型實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生思考、探究，提升學(xué)生的觀察能力和分析能力，并感受化學(xué)實(shí)驗(yàn)的魅力。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)視域;萃取碘水中碘;探究型設(shè)計(jì)

基于高中化學(xué)核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”視域，這需要教師通過對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的深入研究和多方面的積極學(xué)習(xí)、探索，充分挖掘、提煉出傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的探究因子，并創(chuàng)新設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的探究型實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用在日常的課堂教學(xué)中。

一、不一樣的現(xiàn)象

在準(zhǔn)備蘇教版化學(xué)必修1中專題一的第二單元物質(zhì)的分離與提純實(shí)驗(yàn)“利用CCl4萃取溴水（或碘水）中的溴（碘）單質(zhì)”時(shí)，筆者按教材提示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作：先在兩支試管中分別加入2～3mL碘水，再向其中一支試管中加入1mL CCl4，然后充分振蕩，并靜置。觀察到：加入CCl4的碘水試管振蕩，靜置分層后，上層呈棕黃色，下層呈紫紅色。

而教材所示的結(jié)果：加入CCl4后的那支試管振蕩，靜置分層后，上層為無色，下層為紫紅色。

經(jīng)與其他化學(xué)教師交流，他們也有一樣的發(fā)現(xiàn)，但他們大都把上層沒有呈現(xiàn)無色的原因歸于碘水的質(zhì)量有問題，最后讓學(xué)生按“上層呈無色”熟記了事。

二、問題分析

（1）關(guān)于碘水。細(xì)思之，該實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)不一樣的現(xiàn)象是碘水配制方法的原因。實(shí)驗(yàn)室提供的碘水，是實(shí)驗(yàn)員添加KI配制而成的。少量KI溶解后電離出I-離子，I-離子在溶液中不但起了增大I2分子溶解度的作用，更使碘水變成了一個(gè)復(fù)雜的分散系。分散系中的分散質(zhì)粒子除了I2分子，還有少量I-離子和I3-離子，而且I2分子、I-離子和I3-離子三者之間建立起了平衡體系I2+I-=I3-，這個(gè)平衡體系可以與CCl4競(jìng)爭(zhēng)I2分子。因此，CCl4不能夠一次性把上層碘水中的碘單質(zhì)萃取完，使水層變成無色。

（2）相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。導(dǎo)致該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象異常的原因，無意中整合了KI能增大碘在水中溶解度這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，值得展示給學(xué)生。

為此，筆者遵循科學(xué)性、對(duì)照性、等量性、單因子變量等原則，充分挖掘出實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的探究因素，對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使之成為過程合理的探究型實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的參與性、積極性，準(zhǔn)確再現(xiàn)化學(xué)知識(shí)。

三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

試管、鑷子、藥匙、膠頭滴管、碘、碘水、KI固體、KI稀溶液、蒸餾水、CCl4等。

2.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）在大小兩支試管中分別加入約0.01g碘，然后向大試管中加入5～6mL蒸餾水，充分振蕩，靜置;再向小試管中加入1mL CCl4，充分振蕩，靜置。比較兩支試管中的現(xiàn)象。

（2）將實(shí)驗(yàn)（1）中的大試管中碘的水溶液與一瓶實(shí)驗(yàn)室提供的碘水比較顏色，再向大試管中加入少量KI固體，并充分振蕩，靜置，再次比較顏色。

（3）將大試管制得的碘水均分為兩份。取其中一份加入1mL CCl4并振蕩均勻。觀察現(xiàn)象，比較兩試管水層顏色。

（4）取實(shí)驗(yàn)（1）制得的碘的CCl4溶液，加入1mL KI稀溶液，觀察現(xiàn)象。充分振蕩，觀察現(xiàn)象。

3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

（1）碘在水中未完全溶解，碘水呈無色;碘在CCl4中完全溶解，碘的CCl4溶液呈紫紅色。

（2）碘完全溶解，碘水由無色變?yōu)樽攸S色，與實(shí)驗(yàn)室提供的碘水顏色相近。

（3）加CCl4后溶液分為兩層：上層呈棕黃色，下層呈無色透明油狀。振蕩并靜置后溶液分層：上層為淺黃色，下層為紫紅色。水層比原碘水顏色淺。

（4）溶液分為兩層：下層紫紅色;上層KI稀溶液由無色變?yōu)樽攸S色。

四、現(xiàn)象解釋及結(jié)論

1.碘在CCl4中的溶解度遠(yuǎn)大于碘在水中的溶解度，且溶解后呈現(xiàn)的顏色也不同（見表1和表2）

2.KI能增大碘在水中的溶解度

資料卡片：KI可作為助溶劑。加KI做助溶劑時(shí)，與I2分子形成KI3，能增加碘在水中的溶解度，并能使溶液穩(wěn)定。

3.CCl4和水互不相溶，CCl4能萃取碘水中的碘

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明：CCl4和水互不相溶，碘水中的碘單質(zhì)有一部分轉(zhuǎn)移到了CCl4中。由于CCl4和水互不相溶，因此，可以利用CCl4將碘從碘水中提取出來。這個(gè)操作過程，可以看成將溶質(zhì)進(jìn)行一定程度上的富集或者說是濃縮，實(shí)際上是溶劑之間的“弱肉強(qiáng)食”。

4.KI溶液能與CCl4競(jìng)爭(zhēng)I2分子

在實(shí)驗(yàn)（1）制得的碘的CCl4溶液中加入KI溶液并充分振蕩混合時(shí)，溶解在CCl4中的大量I2分子與KI溶液充分接觸，KI溶液就會(huì)利用其含有的I-離子形成平衡體系I2+I-=I3-，來奪取一部分I2分子，隨后，靜置分層后的上層水溶液由于含有碘單質(zhì)，顏色就由實(shí)驗(yàn)前的無色變成了棕黃色。所以通過實(shí)驗(yàn)（4）后，學(xué)生都理解了，KI溶液能與CCl4競(jìng)爭(zhēng)I2分子;之前實(shí)驗(yàn)（3）中水層雖有所變淺但仍呈棕黃色，是碘水中存在KI的原因。最后，教師需明確提醒學(xué)生，KI溶液奪取CCl4中I2分子的過程并不是萃取。

五、創(chuàng)新設(shè)計(jì)后的優(yōu)點(diǎn)

1.探究型實(shí)驗(yàn)更能引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生的觀察能力和分析能力進(jìn)一步提高

創(chuàng)新設(shè)計(jì)讓學(xué)生動(dòng)手參與。教師創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，進(jìn)一步提升了學(xué)生的觀察能力和分析能力。

2.實(shí)驗(yàn)讓師生間的思維達(dá)到同步

在設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)前，教師有意識(shí)地將自身思維“稚化”，讓師生間的思維達(dá)到同步，逐步引領(lǐng)學(xué)生形成化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維，從而達(dá)到師教生學(xué)、其樂融融的效果。

3.實(shí)驗(yàn)?zāi)芑y為易，讓學(xué)生更易接受

通過對(duì)碘在蒸餾水和CCl4中的溶解能力大小比較，讓學(xué)生得出碘在CCl4中的溶解度遠(yuǎn)大于碘在水中的溶解度，同時(shí)接受了碘的CCl4溶液;在“資料卡片”的啟迪下，教師引導(dǎo)學(xué)生通過探究方式解決問題、得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)讓知識(shí)更直觀，這讓高一起步階段的學(xué)生更容易接受。

4.實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生體會(huì)到化學(xué)的魅力

實(shí)驗(yàn)給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)類似于科學(xué)家探究自然規(guī)律的環(huán)境，學(xué)生積極主動(dòng)地參與、推動(dòng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，通過實(shí)驗(yàn)去摸索科學(xué)知識(shí)產(chǎn)生的過程，從而開啟化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維。這樣學(xué)生不僅在知識(shí)與能力層面有所收獲，而且能體會(huì)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)的魅力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉鵬輝.基于化學(xué)核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)策略——以“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”為例[J].名師在線，2019（30）：15-16.