基于生本素養(yǎng)提升的“物質(zhì)的檢驗(yàn)”復(fù)習(xí)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

摘要：通過創(chuàng)設(shè)以跳跳糖為載體的真實(shí)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生依次探究常見氣體和常見酸、堿、鹽（或離子）的檢驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)探究、材料閱讀進(jìn)行證據(jù)推理，通過歸納整理和思維導(dǎo)圖進(jìn)行模型認(rèn)知，以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、信息篩選等能力和邏輯推理等高階思維品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：物質(zhì)檢驗(yàn)；真實(shí)情境；證據(jù)推理；模型認(rèn)知

文章編號(hào)：1008-0546（2022）01-0065-04中圖分類號(hào)：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.01.016

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中提出，在化學(xué)教學(xué)中重視開展素養(yǎng)為本的教學(xué)，倡導(dǎo)真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)，重視教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

筆者通過中國(guó)知網(wǎng)以“物質(zhì)的檢驗(yàn)”為主題檢索出的文獻(xiàn)涉及高中化學(xué)較多，而涉及初中化學(xué)的相關(guān)學(xué)術(shù)期刊文獻(xiàn)幾乎沒有。本文結(jié)合新課標(biāo)的理念通過創(chuàng)設(shè)跳跳糖中的氣體和酸性成分探究、石灰水等堿性物質(zhì)的檢驗(yàn)和指紋鑒定等真實(shí)問題情境，對(duì)常見氣體和離子的檢驗(yàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，試圖形成較為完整的知識(shí)能力體系，力圖透過新情境下的實(shí)驗(yàn)探究重燃學(xué)生在復(fù)習(xí)階段對(duì)初中化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣之火，促進(jìn)學(xué)生復(fù)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，以期逐步提升學(xué)生的學(xué)科關(guān)鍵能力和學(xué)科觀念。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路與流程（見圖1）

二、教學(xué)過程片段

1.品味跳跳糖，檢驗(yàn)常見氣體，提升科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)素養(yǎng)。

【情境引入】多媒體展示兩種常見品牌的跳跳糖（如圖2a和圖2b），并給每人分發(fā)一小包跳跳糖，讓學(xué)生品嘗其味道體驗(yàn)其跳覺。

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)真實(shí)、生動(dòng)、直觀而又富于啟迪性的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生在復(fù)習(xí)階段學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，幫助學(xué)生更好地理解和運(yùn)用化學(xué)知識(shí)。

【問題】跳跳糖放在口里為什么會(huì)跳？（學(xué)生說不出）

【材料】制作跳跳糖時(shí)，要在熱的糖漿里加入高壓的氣體。當(dāng)你把糖塊放入口中，糖融化后氣體被釋放出來時(shí)，你就會(huì)聽到“嘣嘣”的響聲。你所聽到和感覺到的實(shí)際上就是這種氣體從每一個(gè)氣泡中釋放出來的過程。

【引導(dǎo)】已知這種氣體是初中化學(xué)中常見的氣體，請(qǐng)你作出猜想。

【猜想】生1：可能是氫氣；生2：可能是氧氣；生3：可能是二氧化碳。

【方案設(shè)計(jì)】請(qǐng)你仿照猜想1，把另外2種猜想的檢驗(yàn)操作方法、可能現(xiàn)象、結(jié)論或方程式分別填寫在表1中。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生在科學(xué)探究中創(chuàng)新地進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，既培養(yǎng)了學(xué)生“取樣加劑-操作現(xiàn)象-結(jié)論”的物質(zhì)檢驗(yàn)之習(xí)慣，又提升了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

【反思】師：據(jù)以上材料和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，3種猜想是否都靠譜？生：猜想1和2不靠譜，因?yàn)闅錃獠话踩?，氧氣易使跳糖氧化變質(zhì)。

【探究】學(xué)生用跳跳糖和方案3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有的小組發(fā)現(xiàn)石灰水沒有變渾濁如圖3a，有的小組發(fā)現(xiàn)石灰水變渾濁了如圖3b。）

【問題】為什么有的小組石灰水沒有變渾濁呢？請(qǐng)給出可能的原因。

【分析】生：可能是跳糖中的其他成分與石灰水發(fā)生了反應(yīng)。

【引導(dǎo)】可通過觀察包裝袋上的信息，尋找證據(jù)。

【證據(jù)推理】生1：通過查找已用跳糖的包裝袋找到證據(jù)：如圖4所示，配料中除了含有二氧化碳還有檸檬酸和DL-蘋果酸，這兩種酸會(huì)和石灰水發(fā)生中和反應(yīng)，致使石灰水不能變渾濁。生2：如圖5所示，我們所用的跳糖其配料中只有二氧化碳和色素，沒有酸性物質(zhì)，故石灰水能變渾濁。

設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)“異?！爆F(xiàn)象，激起學(xué)生的認(rèn)知沖突，引發(fā)學(xué)生思考。再通過搜索包裝袋上的配方信息，找出相應(yīng)的證據(jù)，提升學(xué)生的問題解決能力和證據(jù)推理素養(yǎng)。

【引導(dǎo)】師：怎樣用實(shí)驗(yàn)證明跳跳糖中確實(shí)含有酸？生：可以用紫色石蕊檢驗(yàn)。

【探究】學(xué)生分別取兩種不同品牌的跳糖加水后再滴入數(shù)滴紫色石蕊試液，振蕩，觀察現(xiàn)象。

【證據(jù)推理】生1：紫色石蕊試液變紅（現(xiàn)象如圖3c）證明含酸性物質(zhì)，與樣品配料成分一致。生2：紫色石蕊試液仍為紫色（現(xiàn)象如圖3d）證明不含酸性物質(zhì)，與包裝成分也一致。

【過渡】師：除了用紫色石蕊試液可以檢驗(yàn)酸性物質(zhì)。還可以用哪些不同類別的物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)?zāi)兀?/p>

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)證據(jù)和配料證據(jù)對(duì)氫離子即酸性物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，從常見氣體的檢驗(yàn)自然而然地過渡到常見離子（H+）的檢驗(yàn)。

2.玩味“如來神掌”，檢驗(yàn)常見離子，提升證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力。

【方案設(shè)計(jì)】師：請(qǐng)選擇不同類別的物質(zhì)，檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中的酸性物質(zhì)，并填在表2相應(yīng)的位置里。

設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)案引導(dǎo)學(xué)生完成對(duì)氫離子的檢驗(yàn)設(shè)計(jì)即酸的通性復(fù)習(xí)，以形成系統(tǒng)性知識(shí)網(wǎng)絡(luò)模型。為氫氧根離子的檢驗(yàn)即堿的通性復(fù)習(xí)埋下伏筆。

【問題引導(dǎo)】師：除了含有酸會(huì)使澄清的石灰水不變渾濁？有沒有其他可能呢？生：會(huì)不會(huì)澄清的石灰水本身已經(jīng)變質(zhì)了呢？師：完全有可能哦，那你們準(zhǔn)備怎樣檢驗(yàn)澄清石灰水的有效性呢？生：取樣，用導(dǎo)管向其中吹氣。師：除了以上方法，還可以用哪些不同類別的物質(zhì)檢驗(yàn)堿性物質(zhì)的存在呢？

設(shè)計(jì)意圖：通過問題引導(dǎo)，讓學(xué)生思考或分析問題的全面性，實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的復(fù)雜多樣性，為引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行堿性物質(zhì)的檢驗(yàn)起到過渡作用。

【模型認(rèn)知】學(xué)生按照學(xué)案導(dǎo)引進(jìn)行整理歸納，初步建構(gòu)模型如圖6所示。

【問題引導(dǎo)】師：以上氫離子和氫氧根離子的檢驗(yàn)方法各有幾條？生：各有五條。師：這和我們的手指的個(gè)數(shù)剛好吻合，我們可以試著把它們整理一下寫在手掌和手指上。

【模型認(rèn)知】教師引導(dǎo)學(xué)生把相關(guān)離子檢驗(yàn)的知識(shí)點(diǎn)寫在自己的手掌和手指上，如圖7所示。

設(shè)計(jì)意圖：通過圖片展示和思路引導(dǎo)，讓學(xué)生形成對(duì)立統(tǒng)一的化學(xué)思想，構(gòu)建酸堿通性對(duì)立統(tǒng)一的教學(xué)模型，便于對(duì)知識(shí)點(diǎn)的系統(tǒng)復(fù)習(xí)掌握，便于對(duì)模型的學(xué)習(xí)和認(rèn)知，和學(xué)生一起建構(gòu)氫離子和氫氧根離子等常見離子檢驗(yàn)的模型，提升學(xué)生的模型認(rèn)知等學(xué)科核心素養(yǎng)。

【過渡】師：以上手掌模型的玩法，不同的同學(xué)肯定有不同的設(shè)計(jì)，因?yàn)槊课煌瑢W(xué)的想法不同、個(gè)性不同，每個(gè)人的手指紋也不相同。你了解指紋鑒定嗎？法醫(yī)是怎樣讓指紋顯現(xiàn)的呢？

3.探秘“指紋鑒定”，歸納物質(zhì)檢驗(yàn)思路，提高學(xué)生思維品質(zhì)。

【情境材料】法醫(yī)鑒定指紋通常用AgNO3溶液噴灑指紋，其原理可用兩個(gè)化學(xué)方程式表示，首先是通過硝酸銀溶液與手指留下的某種物質(zhì)反應(yīng)，由于產(chǎn)生的氯化銀見光不穩(wěn)定易分解成兩種單質(zhì)（其中一種是氯氣：Cl2）。因此看到指紋紋路是顯黑色的，某些太陽(yáng)鏡也是類似原理，利用光解反應(yīng)。（注意：黑色的是銀粉，銀粉末狀成黑色，大塊固體是銀白色，金屬的色澤與其本身的狀態(tài)有關(guān)，與光學(xué)性質(zhì)有關(guān)。）請(qǐng)按照要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，并寫出兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式。

設(shè)計(jì)意圖：查閱資料，從眾多資料中獲取、提取有用信息的能力是科學(xué)探究和進(jìn)行證據(jù)推理不可缺少的素養(yǎng)和能力。這種能力需要在教學(xué)中逐漸滲透給學(xué)生，真正讓學(xué)生體會(huì)到尋找證據(jù)資料的樂趣，體驗(yàn)文本資料證據(jù)在科學(xué)探究中的重要作用，讓學(xué)生不僅能熟悉課本上的知識(shí)點(diǎn)，還要提升在新的情境素材中進(jìn)行有用信息篩選和提取能力，在生本實(shí)驗(yàn)探究過程中逐步提升學(xué)生的解決問題的關(guān)鍵能力和學(xué)科核心素養(yǎng)。

【實(shí)驗(yàn)探究】指紋的顯現(xiàn)--硝酸銀溶液法。實(shí)驗(yàn)步驟：在圖8矩形框內(nèi)，用大拇指摁下一個(gè)指印，將硝酸銀溶液滴在摁過指印的紙上，讓液體全部覆蓋手印的位置，在陽(yáng)光下暴曬片刻，觀察顯現(xiàn)的指紋印跡。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)和信息寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。

設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生體會(huì)物質(zhì)的檢驗(yàn)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，提升在真實(shí)的情境下應(yīng)用化學(xué)原理分析和解釋有關(guān)現(xiàn)象的能力，提高理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，在這樣的教學(xué)過程中進(jìn)一步提升學(xué)生的證據(jù)推理等學(xué)科核心素養(yǎng)。

【模型認(rèn)知】見圖9

三、教學(xué)反思

本節(jié)課以學(xué)生品嘗跳跳糖引入課題，在真實(shí)情境的問題驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生依次針對(duì)初中化學(xué)常見氣體（氧氣、氫氣、二氧化碳）、常見酸、堿、鹽物質(zhì)（氫離子、氫氧根離子、碳酸根離子和銨根離子）進(jìn)行檢驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)探究，最后以常見的鹽（氯化鈉）的檢驗(yàn)應(yīng)用（即“指紋的鑒定”實(shí)驗(yàn)探究）為結(jié)尾，主要設(shè)計(jì)了三個(gè)課堂探究環(huán)節(jié)，所有的實(shí)驗(yàn)探究及教學(xué)環(huán)節(jié)都圍繞如何系統(tǒng)科學(xué)地選擇合理的方案并進(jìn)行物質(zhì)檢驗(yàn)，形成了環(huán)環(huán)相扣的活動(dòng)探究主線，讓學(xué)生在思考中實(shí)踐，在實(shí)踐中提升思維的品質(zhì)，在探究過程中逐步提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]金劍鋒.回歸知識(shí)本原構(gòu)建生命課堂——以“常見的物質(zhì)檢驗(yàn)”為例[J].化學(xué)教育，2021（1）：31-34.

[3]錢柳云.基于學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的真實(shí)性情境教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施——以“常見物質(zhì)的檢驗(yàn)”教學(xué)為例[J].化學(xué)教與學(xué)，2020（5）：47-49.

[4]王寶權(quán).基于化學(xué)美育提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)——以舌尖上的酸堿鹽復(fù)習(xí)課為例[J].化學(xué)教與學(xué)，2019（4）：51-54.