初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)
——以石蕊的可逆性探究為例

唐進(jìn)雄 王 雪

(重慶市云陽江口中學(xué)校,重慶 404599)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,初中化學(xué)更是注重實(shí)踐性和理論性相結(jié)合[1].在初中化學(xué)課堂教學(xué)中,需要設(shè)計(jì)能夠引導(dǎo)以學(xué)生為主體參與的自主學(xué)習(xí)任務(wù),通過引導(dǎo)學(xué)生思考問題,調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力.培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,可以引發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)中思考,從而多維度、多層次、全面深入地分析事物,進(jìn)而對(duì)以后的學(xué)習(xí)建立良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣.

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中,教師講到關(guān)于石蕊的顯色反應(yīng)的記憶口訣有“酸石紅,堿石藍(lán)”.顯然,這個(gè)口訣能夠有效地幫助學(xué)生記住石蕊在酸堿溶液中的顯色反應(yīng).然而,當(dāng)石蕊在酸性溶液中發(fā)生顯色反應(yīng)后,通過調(diào)節(jié)溶液pH,石蕊的顯色性是否能夠具有可逆性?經(jīng)過查閱資料,該問題的相關(guān)探究比較少.基于此,筆者以石蕊顯色反應(yīng)的可逆性探究為實(shí)驗(yàn)切入點(diǎn),該實(shí)驗(yàn)不僅有利于學(xué)生更進(jìn)一步了解石蕊指示劑,并且有效提升學(xué)生的探究能力,加深學(xué)生對(duì)課堂基礎(chǔ)知識(shí)的理解.

1 學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要意義

1.1 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開始前,學(xué)生根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)要求,查閱相關(guān)文獻(xiàn),準(zhǔn)備相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案.在這個(gè)過程中,學(xué)生的主動(dòng)性被充分調(diào)動(dòng)起來,能在實(shí)驗(yàn)過程中近距離觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.通過觀察化學(xué)現(xiàn)象,可以引起學(xué)生探究的興趣.透過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,總結(jié)實(shí)驗(yàn)背后所包含的化學(xué)規(guī)律,了解物質(zhì)的性質(zhì)特征,真正達(dá)到掌握知識(shí)點(diǎn)的目的.

要想引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)真實(shí)的化學(xué)世界,教師可以通過設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)奶骄繉?shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生像“科研工作者”一樣去發(fā)現(xiàn)問題、思考問題并解決問題.學(xué)生在經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)推理分析的過程,不斷強(qiáng)化化學(xué)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí).學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中發(fā)現(xiàn)問題、提出觀點(diǎn),并且通過搜集和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證據(jù),逐漸形成善于分析問題、總結(jié)知識(shí)點(diǎn)等主動(dòng)學(xué)習(xí)能力.

1.2 鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力

一堂由學(xué)生親自操作的實(shí)驗(yàn)課,往往可以為學(xué)生的動(dòng)手操作提供空間與機(jī)會(huì).在實(shí)驗(yàn)開始前,教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考、總結(jié)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意的操作規(guī)則.實(shí)驗(yàn)中,教師應(yīng)當(dāng)注意學(xué)生的操作是否規(guī)范,讓每一位學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中去,真正地動(dòng)手操作,充分發(fā)揮學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力.

另外一方面,化學(xué)實(shí)驗(yàn)的完成,通常需要幾個(gè)同學(xué)團(tuán)結(jié)協(xié)作,大家相互配合才能完成.顯然,學(xué)生不僅需要遵守相應(yīng)的規(guī)則來進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn),提高學(xué)生的規(guī)范性,強(qiáng)化自身的動(dòng)手能力.同時(shí),通過合作使實(shí)驗(yàn)最終實(shí)現(xiàn)成功,也會(huì)加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的整體理解,讓學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力得到有效提升.值得注意的是,在實(shí)驗(yàn)過程中,教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生注意觀察實(shí)驗(yàn),注意實(shí)驗(yàn)安全,留意實(shí)驗(yàn)中存在的安全隱患,避免操作不當(dāng)而發(fā)生安全問題,避免造成安全事故.

1.3 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力

素質(zhì)教育理念中,一個(gè)重要的要求就是要培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力.在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,教師需要善于巧設(shè)問題,讓學(xué)生積極思考和分析.一次實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)束,并不意味著知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)結(jié)束.作為教師,應(yīng)當(dāng)給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)自由發(fā)揮的空間,提供學(xué)生積極思考的空間.

實(shí)驗(yàn)過程中,教師引導(dǎo)學(xué)生如何去優(yōu)化實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)中存在的不足之處,思考以后應(yīng)該如何去改進(jìn)實(shí)驗(yàn),如何將此次實(shí)驗(yàn)的思維舉一反三地應(yīng)用到其他實(shí)驗(yàn)教學(xué)中.也可以讓學(xué)生在課堂上,給其他同學(xué)講解自己在實(shí)驗(yàn)中的心得體會(huì).這樣充分讓學(xué)生參與的教學(xué)活動(dòng),學(xué)生就會(huì)樂于思考,鍛煉自己的獨(dú)立思考能力,不斷開拓和發(fā)展創(chuàng)造性思維.

2 教學(xué)開展

2.1 實(shí)驗(yàn)部分

2.1.1石蕊顯色原理

2.1.2實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,此次實(shí)驗(yàn)每一位學(xué)生都可以參與到實(shí)驗(yàn)中.例如,初三(1)班總共36人,可以分為3大組,每組12人.3個(gè)大組同時(shí)平行進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn),每個(gè)大組分別觀察、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果.在前期實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過程中,12人的大組又可以分為3個(gè)小組,分別負(fù)責(zé)配制石蕊試液、鹽酸(HCl)溶液和氫氧化鈉(NaOH)溶液.各小組具體實(shí)驗(yàn)任務(wù)分配如下:

【第1小組負(fù)責(zé)石蕊試液的配制】

關(guān)于石蕊試液的配制,本實(shí)驗(yàn)選擇一種比較容易操作的方法進(jìn)行.取1 g石蕊固體粉末分散于100 mL酒精中并煮沸,然后過濾得到濾渣,再在濾渣中加入100 mL蒸餾水?dāng)嚢? min后靜置15 min,再過濾得到濾液,即可得到石蕊試液.

【第2小組負(fù)責(zé)鹽酸溶液的配制】

首先用量筒量取蒸餾水200 mL倒入容積為500 mL的燒杯中,隨后用量筒量取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的濃HCl 4.1 mL,倒入盛有蒸餾水的燒杯,并用玻璃棒攪拌均勻.待稀釋的HCl溶液冷卻后,將其沿玻璃棒注入到500 mL的容量瓶中.將上述燒杯和玻璃棒用蒸餾水潤(rùn)洗2～3次,并將潤(rùn)洗液轉(zhuǎn)移到容量瓶中.用洗瓶往容量瓶中緩慢加入蒸餾水至液面接近刻度1～2 cm處,改用膠頭滴管滴加蒸餾水,使溶液凹液面最低處恰好與刻度線相切.最后塞好塞子,上下顛倒搖勻,貼上標(biāo)簽.

【第3小組負(fù)責(zé)氫氧化鈉溶液的配制】

首先稱取2 g NaOH固體,用適量蒸餾水溶于燒杯中,并用玻璃棒攪拌均勻.待稀釋的NaOH溶液冷卻后,將其沿玻璃棒注入到500 mL的容量瓶中.將上述燒杯和玻璃棒用蒸餾水潤(rùn)洗2～3次,并將潤(rùn)洗液轉(zhuǎn)移到容量瓶中.用洗瓶往容量瓶中緩慢加入蒸餾水至液面接近刻度1～2 cm處,改用膠頭滴管滴加蒸餾水,使溶液凹液面最低處恰好與刻度線相切.最后塞好塞子,上下顛倒搖勻,貼上標(biāo)簽.

2.1.3可逆性探究

前期實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備好三種溶液之后,就可以進(jìn)行石蕊的可逆性探究,這個(gè)時(shí)候3個(gè)小組的學(xué)生應(yīng)當(dāng)相互配合,充分調(diào)動(dòng)團(tuán)隊(duì)合作能力,具體操作如下:

【由中性到酸性的顯色反應(yīng)】在盛有100 mL蒸餾水的燒杯中,加入2 mL石蕊試液,用0.1 mol/L的HCl溶液將pH=7調(diào)節(jié)至pH=2,在中間過程中測(cè)量pH并取樣拍攝溶液的顏色.

【由酸性到堿性的顯色反應(yīng)】在上述溶液的基礎(chǔ)上,用0.1 mol/L的NaOH溶液,將pH=2調(diào)節(jié)至pH=10,在中間過程中測(cè)量pH并取樣拍攝溶液的顏色.

【由堿性到酸性的顯色反應(yīng)】在上述溶液的基礎(chǔ)上,用0.1 mol/L的HCl溶液將pH=10調(diào)節(jié)至pH=6,最后測(cè)量pH并取樣拍攝溶液的顏色.

2.1.4實(shí)驗(yàn)說明

(1) 鑒于實(shí)驗(yàn)操作的可行性,本實(shí)驗(yàn)用pH試紙大致測(cè)量溶液的pH.

(2) 本實(shí)驗(yàn)用0.1 mol/L的HCl溶液和0.1 mol/L的NaOH溶液進(jìn)行pH調(diào)節(jié),學(xué)生應(yīng)注意操作規(guī)范,避免實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)失誤.

(3) 本實(shí)驗(yàn)是在燒杯中進(jìn)行pH調(diào)節(jié)和顯色反應(yīng),然后取20 mL在小試劑瓶中拍照,得到光學(xué)照片.值得注意的是,對(duì)于酸堿指示劑的顏色變化,觀察者不同,差別明顯.此外,它與離子強(qiáng)度、溶液溫度、環(huán)境光線等因素有關(guān)[4].

2.2 結(jié)果與討論

2.2.1石蕊在由中性到酸性的溶液中的顯色反應(yīng)

在盛有100 mL蒸餾水的燒杯中,加入2 mL石蕊試液,此時(shí)溶液的pH=7,其顏色為紫色石蕊的原有顏色,即紫色.當(dāng)用0.1 mol/L的HCl溶液緩慢將溶液的pH從7調(diào)節(jié)至2,溶液顏色隨著pH的降低逐漸由紫色向紫紅色轉(zhuǎn)變,隨后由紫紅色向紅色轉(zhuǎn)變.然而,當(dāng)繼續(xù)向溶液中加入稀HCl溶液,溶液的pH有所降低,但是溶液的顏色不再變化,一直保持紅色.即使溶液pH=2,溶液顏色依然沒有加深或者出現(xiàn)其他顏色.這一現(xiàn)象可以說明石蕊在酸性溶液中的變色pH范圍約為5.0～7.0.

2.2.2石蕊在由酸性到堿性的溶液中的顯色反應(yīng)

溶液pH=2,溶液顏色為紅色.當(dāng)用0.1 mol/L的NaOH溶液緩慢將溶液的pH從2調(diào)節(jié)至8,溶液顏色隨著pH的增加逐漸由紅色向紫色,最后向藍(lán)色轉(zhuǎn)變.當(dāng)繼續(xù)向溶液中加入稀NaOH溶液,溶液的pH有所增加,但是溶液的顏色不再變化,一直保持藍(lán)色.這一現(xiàn)象可以說明石蕊在堿性溶液中的變色pH范圍是7.0～8.0.至此,本實(shí)驗(yàn)可以說明石蕊由酸性溶液到堿性溶液的顯色反應(yīng)是可逆的.此外,還觀察到石蕊在堿性溶液中的顯色反應(yīng)不明顯.

2.2.3石蕊在由堿性到酸性的溶液中的顯色反應(yīng)

為了探索石蕊由堿性溶液到酸性溶液的顯色反應(yīng)是否可逆,繼續(xù)向溶液中加入稀HCl溶液,溶液的pH從10調(diào)節(jié)至6,即從堿性調(diào)節(jié)至酸性.溶液的顏色從藍(lán)色向紫紅色轉(zhuǎn)變.這一現(xiàn)象可以說明石蕊由堿性溶液到酸性溶液的顯色反應(yīng)也是可逆的.

通過以上三組實(shí)驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn),石蕊在酸性溶液中呈現(xiàn)紅色,在堿性溶液中呈現(xiàn)藍(lán)色.但是,石蕊的顯色范圍有限,其肉眼可以辨別的變色范圍約為5.0～8.0.值得注意的是,隨著溶液pH由中性→酸性→堿性→酸性,溶液的顏色由紫色→紅色→藍(lán)色→紅色變化,這說明石蕊顯色反應(yīng)是可逆的.

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及相應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以得出這樣的結(jié)論:石蕊在酸堿性溶液中的顯色反應(yīng)具有可逆性.