以創(chuàng)意實驗提升化學復習課效能

沈翔

摘要：在滬教版初中化學九年級上冊《身邊的化學物質(zhì)》一章“氧氣和二氧化碳的性質(zhì)和制備”復習中引入創(chuàng)意實驗，開設《“魔盒”的奧秘》復習課。以“魔盒”中的氣體是什么、如何收集、如何檢驗、如何制備等問題為引領(lǐng)線索，讓學生在問題解決的過程中“溫故知新”——鞏固氧氣和二氧化碳的性質(zhì)和制備的知識，完善知識網(wǎng)絡，并提煉氣體制備的一般思路，構(gòu)建認知模型。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)意實驗;復習課;初中化學

傳統(tǒng)的初中化學復習課大多按照“知識梳理—典例講解—鞏固練習”的步驟進行教學。這樣的課堂，常常是將知識生硬地直接“砸”向?qū)W生，讓學生被動地接受，加之“炒冷飯”式復習的知識不夠新鮮，容易導致學生缺乏主動學習的動力，造成復習教學效能低下。對此，筆者嘗試在滬教版初中化學九年級上冊《身邊的化學物質(zhì)》一章“氧氣和二氧化碳的性質(zhì)和制備”復習中引入創(chuàng)意實驗，開設了《“魔盒”的奧秘》復習課。

一、教學思路

“創(chuàng)意”從何而來？源自“漂浮的肥皂泡”實驗：在一個長方形玻璃缸的底部鋪上一層食用小蘇打，再倒入白醋，然后往玻璃缸中吹入肥皂泡，肥皂泡能在玻璃缸中漂浮。根據(jù)已有的生活經(jīng)驗，學生知道肥皂水能吹出肥皂泡，但無論往哪個方向吹，肥皂泡最終會因為比空氣略重而飄落到地上。與認知有矛盾的神奇現(xiàn)象自然容易激發(fā)學生的探究興趣。

由此，形成《“魔盒”的奧秘》一課的教學思路：以“魔盒”中的氣體是什么、如何收集、如何檢驗、如何制備等問題為引領(lǐng)線索，讓學生在問題解決的過程中鞏固氧氣和二氧化碳的性質(zhì)和制備的知識，完善知識網(wǎng)絡，并提煉氣體制備的一般思路，構(gòu)建認知模型。

二、教學過程

（一）猜想“魔盒”中的氣體并回顧性質(zhì)

1.基于實驗現(xiàn)象，作出猜想。

師同學們都吹過肥皂泡吧？

生吹過。

師我們吹出來的肥皂泡會在空中怎樣運動？

生我們往哪個方向吹，肥皂泡就往哪飄，還會隨著風向改變飄的方向;一般都會往下落，碰到物體或地面，肥皂泡就會炸裂消失。

師是嗎？怎么和老師看到的不一樣呢？（展示“魔盒”并演示肥皂泡漂浮實驗）這個“魔盒”里的肥皂泡是怎樣的？

生肥皂泡一直漂浮著！

師為什么會這個樣子呢？

（學生思考、討論得出：“魔盒”中有看不見，摸不著的物質(zhì)——一種密度比空氣大的氣體。）

師對于這個“魔盒”，你有哪些問題？

生“魔盒”里有什么物質(zhì)（氣體）？

生氣體怎么來的？

生氣體的性質(zhì)是什么？

生氣體如何捕捉（收集）？

生氣體如何檢驗？

師“魔盒”中的氣體到底是什么？我們可以先猜一猜。

生可能是氧氣。

生可能是二氧化碳。

2.回顧歸納，形成“性質(zhì)圖”。

師如何檢驗氧氣？體現(xiàn)了氧氣的什么性質(zhì)？我們還學過哪些和氧氣有關(guān)的反應？

生將帶火星的木條伸進氣體中，木條復燃，說明氣體為氧氣。這體現(xiàn)了氧氣的助燃性。

生氧氣還能和氫氣、硫、磷等非金屬單質(zhì)生成相應的化合物。

生同樣地，氧氣還能和鐵、銅、鎂等金屬單質(zhì)生成相應的化合物。

（教師引導學生歸納氧氣的性質(zhì)。）

師又有哪些方法可以檢驗二氧化碳？體現(xiàn)了二氧化碳的哪些性質(zhì)？

生通入澄清石灰水中，溶液變渾濁，表明二氧化碳能與澄清石灰水反應生成沉淀。

師能否用燃著的木條檢驗二氧化碳？

生能，木條會熄滅。這體現(xiàn)了二氧化碳一般不可燃，也不助燃。

（教師引導學生歸納二氧化碳的性質(zhì)，結(jié)合之前氧氣性質(zhì)的總結(jié)，得到圖1。）

這一環(huán)節(jié)，從現(xiàn)象自然走向探究，將氧氣和二氧化碳性質(zhì)的知識融入“魔盒”奧秘的探索中，引領(lǐng)學生“溫故”，形成氧氣和二氧化碳的概念圖，培養(yǎng)學生從現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題的能力。

（二）收集、檢驗“魔盒”中的氣體并探究溶解性

1.收集、檢驗氣體。

師根據(jù)同學們所提出的猜想，核心是“魔盒”中的氣體是氧氣還是二氧化碳。下面我們就要通過深入探究，尋求問題的答案。請設計實驗探究“魔盒”中的氣體成分。大家想一想，我們要怎樣開展研究？

生首先要收集氣體供研究使用。

師怎么收集氣體呢？

（學生討論得出可以用排水集氣法：用裝滿水的塑料瓶在“魔盒”中排水集氣。學生小組完成“魔盒”中氣體的收集。）

師請大家選擇藥品和器材檢驗氣體。

（提供的藥品和器材有澄清石灰水、紫色石蕊試液、木條、火柴、酒精燈等。學生分組實驗，得出結(jié)論：“魔盒”中的氣體是二氧化碳。）

2.探究二氧化碳的溶解性。

師我們還可以研究二氧化碳的什么性質(zhì)？

生二氧化碳溶于水，那具體的“溶解度”是多少？

師請利用所給的藥品和器材進行創(chuàng)新設計，探究出結(jié)論。

（提供的藥品和器材有裝滿二氧化碳的塑料瓶、紫色石蕊試液、水、彈簧夾、帶導管的單孔橡皮塞、燒杯等。學生實驗：先向裝滿二氧化碳的塑料瓶中倒入約1/4的水，塞上帶導管的單孔橡皮塞，用彈簧夾夾緊膠皮管，然后振蕩塑料瓶，發(fā)現(xiàn)塑料瓶變癟;繼續(xù)進行實驗探究，將膠皮管伸入裝有紫色石蕊溶液的燒杯中，打開彈簧夾，觀察到紫色石蕊溶液倒吸入塑料瓶中，進入的液體約是塑料瓶體積的1/4。得出結(jié)論：1體積的水大約能溶解1體積的二氧化碳。）

這里，引導學生通過實驗驗證自己的猜想，促使學生主動參與探究、體驗，利用所學知識解決實際問題。這樣的過程，能夠讓學生從中體驗到化學是學有所用的，且進一步鞏固對氧氣和二氧化碳化學性質(zhì)的掌握。

（三）回顧“魔盒”中氣體的實驗室制法并提煉一般思路

師我們在實驗室是如何制取二氧化碳的？

生用大理石或石灰石與鹽酸反應。

師它的發(fā)生裝置是怎樣的？

（學生動手將紙質(zhì)裝置圖拼接成“固液常溫型”的發(fā)生裝置，如圖2所示。）

師氧氣是不是也有類似的實驗室制法？

生用二氧化錳粉末催化雙氧水分解反應。

師我們想要控制反應的停止和再發(fā)生，可以怎么改進這套裝置呢？

（學生探討控制反應停止和發(fā)生的裝置。）

生（展示圖3）在裝置中添加多孔塑料板和帶有止水夾的乳膠管。將固體放在多孔塑料板上，關(guān)閉止水夾，從長頸漏斗中加入液體藥品，待用。制取氣體時，打開止水夾，固液接觸，反應發(fā)生;關(guān)閉止水夾，固液分離，反應停止。

師實驗室制備氧氣還有哪些方法？請寫出相應的符號表達式。

（學生書寫制備氧氣的符號表達式：KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2，KClO3△MnO2KCl+O2。）

師發(fā)生裝置與“固液常溫型”一樣嗎？

生不一樣。

（學生動手將紙質(zhì)裝置圖拼接成“固固加熱型”的發(fā)生裝置，如圖4所示。）

師高錳酸鉀制取氧氣和氯酸鉀制取氧氣在發(fā)生裝置上有什么差異？

生差異在試管口是否需要放一團棉花。

師所以，我們可以得到發(fā)生裝置的選擇依據(jù)是——

生藥品的狀態(tài)和反應條件。

師氧氣和二氧化碳用什么方法收集？

生氧氣用排水法。

生二氧化碳用向上排空氣法。

師所以，我們可以得到收集裝置的選擇依據(jù)是——

生氣體的密度、溶解性以及是否與空氣中的成分（或水）反應等。

師排水法、向上排空氣法分別適用于收集哪些氣體？

生排水法適用于收集不易溶于水、不與水反應的氣體，如氧氣;向上排空氣法適用于收集不與空氣反應、密度比空氣大的氣體，如二氧化碳;向下空氣法適用于收集不與空氣反應、密度比空氣小的氣體，如氫氣。

師（展示三種收集方法合一的多功能瓶，如圖5）如何利用多功能瓶收集氧氣、二氧化碳和氫氣？氣體分別從哪段導管進入？

生排空氣法收集氧氣和二氧化碳，氣體從左側(cè)導管通入，空氣從右側(cè)導管排出;排空氣法收集氫氣，氣體從右側(cè)導管通入，空氣從左側(cè)導管排出。用排水法收集氧氣、二氧化碳和氫氣時，都先在瓶中裝滿水，氣體從右側(cè)導管通入，直到水從左側(cè)導管完全排出。

師剛才，我們是沿著怎樣的思路確定氣體的實驗室制法的？

生先根據(jù)反應原理確定反應物，再根據(jù)反應物和反應條件確定發(fā)生裝置，最后根據(jù)氣體性質(zhì)確定收集方法。

師總結(jié)得很好！掌握了氣體制備的一般思路后，我們就可以在不同的情境下進行知識的遷移了。比如，氫氣有什么性質(zhì)？如何進行實驗室制備？

（學生自主總結(jié)氫氣的性質(zhì)以及實驗室制取氫氣的反應原理，選擇合適的發(fā)生裝置和收集裝置。）

復習課的最后，引導學生由“溫故”（回顧氧氣和二氧化碳的實驗室制法）而“知新”（歸納得出實驗室制備氣體的一般思路），培養(yǎng)建構(gòu)認知模型的能力。進一步地，讓學生應用提煉出的實驗室制備氣體的一般思路，根據(jù)氫氣的性質(zhì)得出氫氣的實驗室制法，豐富氣體制備的認知框架，培養(yǎng)遷移應用的能力。

參考文獻：

[1]付會英.趣味化學實驗在初中化學教學中的應用[J].學周刊，2018（4）.

[2]王文倩，殷艷華，婁衛(wèi)潤.初中化學復習教學的新嘗試——以“堿化學性質(zhì)復習”為例[J].教育實踐與研究（B），2019（12）.

本文系江蘇省教育科學“十三五”規(guī)劃重點資助課題“指向關(guān)鍵能力的初中化學創(chuàng)意課程實施研究”（編號：Ea/2020/05）的階段性研究成果。評價研究