基于證據(jù)推理與模型建構(gòu)的初中化學復習教學

祁曉黎

摘要：證據(jù)推理與模型建構(gòu)是培養(yǎng)學生科學思維的重要內(nèi)容，對培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)起著重要作用。在初中化學復習教學中，教師要強化學生對宏觀辨識與微觀探析的再認知，讓學生親歷問題解決過程的學習方式，保證學生思維的活躍度和深度。

關(guān)鍵詞：新課標；證據(jù)推理；建構(gòu)模型；初中化學復習教學

在復習階段，面臨中考壓力，在有限的教學時間內(nèi)，部分化學教師的復習教學只重視知識點重現(xiàn)，學習活動仍主要圍繞考試開展，活動探究過程流于形式。為進一步提高初中化學復習課的教育功能，本文嘗試通過構(gòu)建探究未知溶液的成分——幾種常見離子的檢驗的思維模型，強化學生對宏觀辨識與微觀探析的再認知，讓學生親歷問題解決過程的學習方式，保證學生思維的活躍度和深度，以期突破中考化學復習教學的困境。

一、制定學習目標

本節(jié)課的學習目標是理解一種離子可以有多種檢驗方法，對這些檢驗的操作方法進行歸納提升，掌握檢驗物質(zhì)的一般思路和方法，引導學生對方法進行優(yōu)選及在離子檢驗中要注意排除干擾，并檢驗方案的設(shè)計和評價等，讓學生對化學科學的探究本質(zhì)有更深的認識，從而提升學生的科學素養(yǎng)。筆者制定了以下三個具體學習目標。

1.學會單一離子（Cl-、CO32-、SO42-、OH-）的檢驗，并對檢驗方法進行分類；理解混合溶液中離子的檢驗原理和方法，依據(jù)現(xiàn)有的實驗試劑和事實證據(jù)獨立設(shè)計實驗方案，預設(shè)可能出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象、支持什么樣的結(jié)論，并根據(jù)證據(jù)，推理出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因；理解優(yōu)選方案的原則和排除干擾的方法。

2.通過對多種方法的歸納和分類，體會歸納和分類方法在學習中的作用，對于實驗結(jié)果，能夠總結(jié)和提煉，建立認知模型，逐漸形成解決問題的思路方法；在物質(zhì)檢驗中，體會變不可見為可見、從現(xiàn)象到結(jié)論的邏輯推理方法，提高綜合分析問題和解決問題的能力。

3.體驗物質(zhì)檢驗在社會生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的價值，通過合作探究解決真實問題，形成離子檢驗的思維模型，并運用思維模型解決新情境問題。

二、設(shè)計教學方案

（一）回顧舊知，導入復習

【引入】關(guān)于部分酸堿鹽的溶解性表（20℃）、物質(zhì)的溶解性及顏色特征，你能否清晰記憶？

（二）科學表達，明晰要點

【探究活動1】單一離子的檢驗。

教師要注意觀察分析學生在實驗中的表現(xiàn)，對學生的知識理解和認知水平、操作技能、探究能力、參與意識、合作精神、分析問題的思路、表達交流等進行綜合評價，并注意引導學生規(guī)范對“實驗操作、預測現(xiàn)象和結(jié)論”的表達（見表1）。

學生討論實驗方法。在列出的方法中，根據(jù)現(xiàn)象歸納檢驗方法可分為顯色法、化氣法、沉淀法，總結(jié)出在不同的情況下可以選擇不同的實驗方案，原則是操作簡便易行，現(xiàn)象明顯即可。在此基礎(chǔ)上，可以推出兩個模型：一是離子鑒別的“沉淀法”“化氣法”“顯色法”模型；二是“實驗操作、預測現(xiàn)象和結(jié)論”表達的通用句式模型——取少量樣品溶液于潔凈的試管中，向試管中滴加_______，若出現(xiàn)現(xiàn)象_______，則原溶液中有_______。

【探究活動2】混合溶液中離子的檢驗。

有一瓶稀鹽酸和稀硫酸的混合溶液，如何鑒別（見圖1）？

【討論】當SO42-和Cl-共存，SO42-會干擾對Cl-的檢驗，但Cl-不會干擾對SO42-的檢驗。

【方案設(shè)計】取少量樣品溶液于試管A中，再向

試管中滴入過量Ba（NO3）2 溶液。若A試管中產(chǎn)生白色沉淀，則原溶液中有 SO42- 。靜置試管，取少量上層清液于另一支試管B中，滴入適量AgNO3溶液，若B試管中產(chǎn)生白色沉淀，則原溶液中有Cl-。

第三個是離子鑒別防干擾模型：先檢驗SO42-，后除去干擾離子SO42-，再檢驗Cl-。

【探究活動3】混合溶液中離子的檢驗：一瓶敞口、久置的氫氧化鈉溶液，判斷是否變質(zhì)？

教師此處可以引導學生依據(jù)現(xiàn)有的實驗試劑和事實證據(jù)獨立設(shè)計實驗方案（見表2），預設(shè)可能出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象、支持什么樣的結(jié)論，并根據(jù)證據(jù)推理出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因。對于實驗中出現(xiàn)的反常現(xiàn)象，能夠主動地尋找證據(jù)，探究原因。對于實驗結(jié)果，能夠總結(jié)提煉，建立認知模型，逐漸形成解決問題的思路方法。以學生為中心的實驗探究過程，充分體現(xiàn)了學生解決問題的自主性。只有讓學生親歷問題解決過程，才能保證學生思維的活躍度和深度。

表2 混合溶液中離子的檢驗實驗設(shè)計

[實驗目的 實驗步驟 預測現(xiàn)象和結(jié)論 判斷氫氧化鈉溶液中是否有碳酸鈉（檢驗CO32-） 方案一：取少量樣品溶液于試管中，向試管中滴入足量稀鹽酸（稀硫酸） 若試管中產(chǎn)生氣泡，則原溶液中有CO32- 方案二：取少量樣品溶液于試管中，向試管中滴入CaCl2溶液（或硝酸鈣溶液或氫氧化鈣溶液） 若試管中產(chǎn)生白色沉淀，則原溶液中有CO32- 方案三：取少量樣品溶液于試管中，向試管中滴入BaCl2溶液（或硝酸鋇溶液或氫氧化鋇溶液） 若試管中產(chǎn)生白色沉淀，則原溶液中有CO32- ]

【提煉核心問題】直接檢驗CO32-的存在（因為OH-不會干擾對CO32-的檢驗）。

能否用酚酞來檢驗CO32-？為什么？

【討論】不能。Na2CO3溶液和NaOH溶液都呈堿性，都能使酚酞試液變紅色。

【歸納】兩種重要除雜方法模型：“沉淀法”“化氣法”除雜模型。

“沉淀法”與“化氣法”是兩種重要的除雜方法，結(jié)合實驗讓學生體驗式地習得了除雜的三個原則“不增、不減、易分離”，并將除雜的思路巧妙利用各種有趣的表情包言簡意賅地概括出來，讓學生形象地理解“真正的雜質(zhì)離子”這一概念，將除雜思路生動形象地概括為“拆分”“配對”“統(tǒng)一”三部曲。

【模型思考】物質(zhì)檢驗是實驗試題或綜合試題中常見的問題，物質(zhì)檢驗的核心是基于物質(zhì)性質(zhì)確定檢驗方法，分為定性檢驗和定量檢驗。常見的試題類型有：

①檢驗單一物質(zhì)或離子；

②檢驗混合物中的某種物質(zhì)或離子；

③判斷離子是否共存；

④具體問題情境中的物質(zhì)檢驗，如洗滌過程中，通過檢驗物質(zhì)或離子確定是否洗滌干凈。

解答試題時，應(yīng)依據(jù)物質(zhì)檢驗的解題模型即“物質(zhì)分類←→物質(zhì)性質(zhì)←→檢驗試劑和方法←→實驗操作→實驗現(xiàn)象→結(jié)論”進行分析。

【探究活動4】混合溶液中離子的檢驗：一瓶敞口、久置的氫氧化鈉溶液，判斷變質(zhì)程度（成分確定）？

實驗方案見上頁表3。

【提煉核心問題】檢驗OH-的存在。

第四個是離子鑒別防干擾模型：先除去CO32-，再檢驗OH-（因為CO32-會干擾對OH-的檢驗）。

【探究活動5】如何除去氫氧化鈉溶液中的碳酸鈉？

學生設(shè)計實驗方案：除去碳酸根離子需加入含有鈣離子或鋇離子的可溶性物質(zhì)：CO32-+Ca2+=CaCO3↓，CO32-+Ba2+=BaCO3↓。

方案1：用適量CaCl2或BaCl2溶液來除去CO32-（會生成新的雜質(zhì)，無法得到純凈的氫氧化鈉）。

方案2：用適量Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液來除去CO32-（不會生成新的雜質(zhì)）。

根據(jù)設(shè)計方案進行如下操作，向溶液中加入Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液至不再產(chǎn)生沉淀為止，再過濾，裝瓶。

第五個模型見圖2。

（三）模型運用，提高效率

教師應(yīng)該對近幾年中考化學實驗試題進行整理和研究，并緊緊圍繞實驗考查的核心知識內(nèi)容進行深度拓展和挖掘，設(shè)計融合高頻考點與易錯知識點的對學生思維發(fā)展起引領(lǐng)作用的專題，并通過在陌生情境下的鞏固練習，實現(xiàn)對模型的修正完善，提高學習效率。

教師若認真分析“證據(jù)推理與建構(gòu)模型”這一化學學科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵不難發(fā)現(xiàn)，其目標指向是通過化學學習認識活動，培育學生證據(jù)意識；提高依據(jù)目標獲取信息、分析加工、概括整合、解釋論證等邏輯思維能力；建立起解決化學問題的認識模型與思維框架；并調(diào)用模型框架解釋現(xiàn)象、揭示本質(zhì)，最終實現(xiàn)“從化學視角認識事物和解決問題的思想、方法、觀點”的化學學科價值。

參考文獻：

［1］康凱.論高中化學核心素養(yǎng)“模型認知”思維在教學中的培養(yǎng)［J］.新課程（下），2017（10）.

［2］崔允漷.學科核心素養(yǎng)呼喚大單元教學設(shè)計［ J ].上海教育科研，2019（4）.

（責任編輯：楊強）