發(fā)展實驗能力 提升科學品質

在傳統(tǒng)的初中化學復習課教學中，教師往往以機械式的教學活動推進課堂，難以有效統(tǒng)整、真正內化和融合零散的知識點，而且不利于突出化學以實驗為基礎的學科特點。筆者認為，讓學生參與設計合理的實驗探究活動，激勵學生積極參與化學思考與實踐，有助于發(fā)展學生的化學實驗探究水平，提升其科學思維品質。下面，筆者以復習課“久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品成分的探究”為例，談談自己的具體做法和體會。

一、教學過程

活動1：回顧已有知識

師：我們如何檢驗熟石灰在空氣中是否已經(jīng)變質？請寫出反應的化學方程式。

生：取少量樣品于試管中，加入適量的稀鹽酸，若觀察到有氣泡冒出，說明熟石灰已經(jīng)變質。化學方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。

師：如何檢驗熟石灰在空氣中是否完全變質呢？

生：取少量樣品于試管中，加入適量的水充分振蕩，靜置，向上層液體中滴加1～2滴酚酞溶液，酚酞幾乎沒有變色，說明熟石灰已經(jīng)完全變質。

【設計意圖】引導學生回顧已有知識，為后續(xù)運用類比的思維方式探究氫氧化鈉樣品中的成分做好鋪墊。

活動2：探究久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品的組成

（教師展示久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品。）

師：請選用三種不同類別試劑的溶液檢驗該樣品中是否含有Na2CO3。

生：我選用酸類物質中的鹽酸，堿類物質中的氫氧化鈣，鹽類物質中的氯化鈣；或者選用酸類物質中的硫酸，堿類物質中的氫氧化鋇，鹽類物質中的氯化鋇。

師：很好。為什么？

生：我選用的三種不同物質分別是酸、堿、鹽，依據(jù)是它們分別與Na2CO3反應會有氣體產(chǎn)生或有沉淀生成的現(xiàn)象。

師：選用哪些試劑可以除去樣品中的Na2CO3？

生：氫氧化鈣或氫氧化鋇溶液。

師：你為什么不選用另外兩類試劑的溶液？

生：選用酸溶液會將氫氧化鈉反應掉，選用鹽溶液會生成氯化鈉（新雜質）。

師：思維清晰，回答很好。能否直接在樣品上滴加酚酞溶液，通過觀察現(xiàn)象的方法來證明樣品中含有NaOH？為什么？

生：不能。若樣品中含有Na2CO3，酚酞溶液同樣會變成紅色。

師：現(xiàn)在看來，久置的氫氧化鈉樣品可能的組成情況有哪些呢？

生：部分變質時的組成為NaOH和Na2CO3，完全變質時的組成為Na2CO3。

師：接下來各小組選派一名同學過來領取樣品，回位后用規(guī)范的基本操作按剛剛簡述的實驗過程完成實驗。

（各小組進行實驗，師組間巡視、指導和糾錯。）

師：哪個小組選派一名代表登臺描述一下實驗的操作、現(xiàn)象和結論？

生：我們組將樣品制成溶液后，加入一定量氯化鋇溶液后生成白色沉淀，過濾，向濾液中繼續(xù)滴加氯化鋇溶液，直至沒有看到沉淀生成，再向濾液中滴了兩滴酚酞溶液，酚酞變成了紅色，這就說明樣品中含有NaOH和Na2CO3。

【設計意圖】教師通過展示久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品，讓學生迅速進入新內容的學習情境，并借助問題串引導學生深入思考，為后續(xù)解決問題搭建好學習支架，提升他們運用已有知識解決問題的能力和實驗操作技能水平，有效促進學科思維品質的形成，實現(xiàn)學生學科思維與操作技能的協(xié)同發(fā)展。

活動3：測定久置在空氣中的氫氧化鈉固體樣品中Na2CO3的質量分數(shù)

師：剛剛我們已經(jīng)檢測出樣品中含有NaOH和Na2CO3，那么如何檢測Na2CO3的質量分數(shù)是多少呢？需要選取哪些試劑呢？各小組討論。

生：選用水和氯化鈣溶液兩種試劑。取一定質量的樣品于燒杯中，加入適量水使其完全溶解，再向燒杯中滴加過量的氯化鈣溶液，過濾分離出沉淀，并對其加以洗滌、干燥，再稱量沉淀物的質量。然后利用化學方程式求解出Na2CO3的質量，最后計算出Na2CO3的質量分數(shù)。

師：說得很好。這樣的轉化方法我們簡稱為“化淀法”，請寫出這種方法中的化學方程式。

生：Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl。

師：上述反應中，哪些微粒參加了反應？

生：碳酸根離子和鈣離子。

師：如何確保加入了過量氯化鈣溶液？

生：在加入一定量氯化鈣溶液后，靜置，向上層清液中再繼續(xù)滴加氯化鈣溶液，未觀察到沉淀，則表明已過量。

師：很好。還有其他轉化途徑嗎？

生：我有“化氣法”。稱量一定質量的樣品，加入盛有一定質量（確保過量）稀鹽酸的燒杯中，充分反應后，稱量反應后的總質量，用反應前的總質量減去反應后的總質量，即為生成的二氧化碳質量。然后利用化學方程式求解出Na2CO3的質量，最后計算出Na2CO3的質量分數(shù)。

師：思路正確。請你寫出發(fā)生反應的化學方程式。

生：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑。

師：上述反應中，哪些微粒參加了反應？

生：碳酸根離子和氫離子。

師：那么，問題來了。逸出二氧化碳的同時有氯化氫氣體逸出了，怎么解決？

生：好辦。把稀鹽酸換成稀硫酸即可。

師：那逸出二氧化碳的同時有水蒸氣逸出了，怎么解決？

生：干燥一下唄。

師：在燒杯中怎么干燥呀？

生：復雜了，我們可以重新設計實驗裝置。

師：很好。下面是實驗裝置圖（如下圖）和粘貼板（一張貼有雙面膠的塑料板，圖省略），請各小組選取其中的裝置圖按順序連接起來，并說明理由。

生：（選擇并粘貼裝置圖如下圖。）選K裝置除去空氣中的二氧化碳（反應前用不含有二氧化碳的空氣排出整套裝置中的空氣，反應后用不含有二氧化碳的空氣排出D、F裝置中滯留的二氧化碳氣體），選F裝置除去二氧化碳中的水蒸氣，選J裝置吸收生成的二氧化碳，選L裝置防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入J裝置中影響測定結果。

師：說得太好了。各小組成員之間再相互交流一下自己對這套裝置的理解。

【設計意圖】此教學板塊中，筆者設計了兩個環(huán)節(jié)。第一個環(huán)節(jié)，筆者引導學生通過小組討論的方式確定出“化淀法”需要選用的化學試劑和實驗操作過程，培養(yǎng)學生設計實驗的探究能力和推理論證能力；第二個環(huán)節(jié)，筆者提供實驗裝置讓各小組進行裝置連接、匯報，討論各個裝置的功能，培養(yǎng)了他們建立良好的實驗思路和對實驗過程的想象能力。教師課前準備好裝置圖和粘貼板，各小組從提供的裝置圖中選取好裝置并粘貼一套完整的實驗裝置。在這種優(yōu)化的教學活動中，學生的學科思維品質得到很好發(fā)展，同時也提升了學生的實驗探究水平。

二、教學反思

從教的角度看，本節(jié)課安排的教學容量適中，教學內容的先后順序合理，教學過程自然流暢。學生在參與問答活動中發(fā)展了科學思維，在經(jīng)歷小組實驗活動中增強了實踐能力，在合作選取裝置和粘貼裝置的活動中初步提高了團結協(xié)作的意識。從學的角度看，學生在積極參與各項活動中初步形成了宏觀和微觀相結合的視角分析與解決問題的能力，強化了從定性到定量的認知方式，有效促進了學習方式的轉變。

當然，本節(jié)課安排的小組實驗活動中過濾操作占用的課堂時間偏多，如果改用離心分離操作可以縮短操作時間，為部分學生留有更多的思考、理解的時間。另外，教師如能借助平板電腦，運用移動智能網(wǎng)絡終端提供的交互功能開展教學，粘貼活動可變得更加方便、快捷。

本文系江蘇省教育科學“十四五”規(guī)劃2021年度重點課題“‘雙減’背景下初中生‘經(jīng)歷作業(yè)’”的實踐研究（課題編號：E-b/2021/17）和江蘇省南通市教育科學“十四五”規(guī)劃課題“催生化學‘合作共學’課堂的方略研究”（課題編號：jy2021016）階段性研究成果。

（作者單位：江蘇省海安市海陵中學）