对教材中一些探究性实验的进一步挖掘(赵志国)
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对教材中一些探究性实验的进一步挖掘 赵志国 北京市教育学院石景山分院 北京 100043 摘 要 初中化学复习阶段的实验教学应该以科学探究为核心，其根本是立足于教材中的探究性实验，以教材中的探究性实验为突破口，进行横向和纵向的挖掘形成新的探究点从而展开研究。本文从“问题组式”、“总结归纳式”、“实验验证式”三个方面谈一谈在复习过程中如何挖掘教材中原有探究性实验的一些做法。 关键词 挖掘 问题组式 总结归纳式 实验验证式 研究性学习是新课程理念下的一种学习方法，主要是指学生在教师的指导下以类似科学研究的方法去获取知识和应用知识的学习方式，这种学习方式是学生主动式学习方式的一种重要形式[1]。初中化学复习阶段的实验教学不应该是简单的回忆或重复原实验的探究内容，而应该是一种高度的概括，能将多个相关实验内容和多种物质的性质串联起来。复习阶段的实验教学更应该成为研究性学习方式，教学中应该以科学探究为核心，立足于教材中的探究性实验，以教材中的探究性实验为突破口，进行横向和纵向的挖掘形成新的探究点从而展开研究。下面从三个方面谈一谈我在复习过程中是如何进一步挖掘教材中原有探究性实验的一些做法。 一、以“问题组式”挖掘实验 学生的创造性思维主要是通过扩散性问题激励发展的，扩散性问题的主要特点是：对某一个问题的解决方法中，有哪些可能性，有哪些不同的思维角度，教师所追求的目标不是唯一的答案，而是使学生产生尽可能多、新、独特的想法、见解和可能性。在复习阶段的实验教学中，教师可以设计多个问题将实验中的探究内容形成“问题组”，这种形式能引导学生逐步深入的分析问题、建构知识、发展能力，能更有效的开展教学活动，增强课堂教学的实效性，还能培养学生的问题意识，对研究性学习大有裨益。 例如对“测定空气中氧气含量”实验的挖掘，课分为三个环节：引入、药品的探究、装置的探究。 1.引入部分：先通过资料和史实的介绍，使学生了解化学家拉瓦锡实验测定空气中氧气含量的原理，之后提出由三个问题组成的问题组：①拉瓦锡实验的优缺点；②选择汞作为药品的原因；③由拉瓦锡实验总结归纳“测定空气中氧气含量”实验中选择药品的角度和依据（药品的状态，能耗尽氧气，不生成气体，不与氮气反应、时间等等）。 2.药品的探究部分设置了5个问题：①实验中能得到氮气的哪些知识？——氮气含量的变化，氮气的性质（稳定，不与磷反应，难溶于水等）；②水的作用（广口瓶和烧杯中水的[2] 1 作用）；③不选择碳的原因和即使注入氢氧化钠溶液也不能选择碳的原因（产物的研究、是否充分燃烧的问题、耗氧问题的探究）；④如何从微观粒子的角度认识碳与硫不能作为该实验药品的原因（提供资料：同温、同压、同体积时气态物质分子数目相同）；⑤探究镁是否可以作为反应物（给出资料：镁与氮气、二氧化碳的反应）。通过对药品的问题式探究，使学生从已经熟悉的一些物质、从各个角度思维在此实验中磷为什么是最好的药品，并以此实验为基点，将各种物质的性质有机的结合在一起。 3.装置的探究部分设置了三个问题：①为使实验数据更准确对装置有何要求、如何改进（气密性角度，在内部反应角度，测量体积时对精确刻度的要求等）；②为实现自始至终反应在密闭容器内部进行，反应物应该具备的性质以及如何使反应发生；③导致实验结果大于1/5或小于1/5的原因（药品角度、装置角度、操作角度）。 这节复习课的教学中以问题组的形式进行挖掘生成了新的探究点，将相关知识有机的串联起来，引导学生积极思维，拓展了学生思维的深度和广度，达到了较好的教学效果。 二、以“总结归纳式”挖掘实验 教材中很多实验有一定的关联或同一个性质实验在不同的实验中以不同的功能多次出现或同一物质在不同实验中反复出现。如果在复习过程中能归纳总结出来，对提高学生解题过程中的分析、应用能力起着至关重要的作用。 例如对实验中水作用的归纳。初中化学很多实验中均用到了水，教学中可以让学生先在教材中找到这些实验，如铁与氧气反应、硫与氧气反应、燃烧条件的探究、排水法收集氧气、空气中氧气含量的测定、浓硫酸稀释、玻璃仪器的连接、二氧化碳与水反应（石蕊纸花实验）、制取熟石灰、铁钉锈蚀条件的探究等实验，然后再总结归纳这些实验中水的作用。其结果是不但把水的不同作用进行了总结归纳，还把物质的性质、实验的注意事项等相关知识加以巩固提高。 再比如氢氧化钙，是初中化学学习中的一种重要的碱类物质，在人教版九年级化学中10多次出现，涉及到它的实验多达10个。因为其微溶于水（在20℃时氢氧化钙的溶解度为0.165 g)、溶解度随温度的升高而减小、能与二氧化碳和可溶性碳酸盐溶液反应生成难溶于水的碳酸钙等一些特殊性质，因此围绕氢氧化钙的探究一直是初中化学探究性教学中的一个重点，也是考试中一项重要的考察内容。下面是围绕氢氧化钙进行的“总结归纳式”挖掘。 1.围绕石灰水变浑浊的原因进行探究的归纳。石灰水变浑浊的原理有两类：①析出氢氧化钙，其原因有：水量减少（挥发、被反应一部分如加入生石灰、被吸收等）、温度升高（反应放热导致、溶解放热导致、加热导致等）；②生成碳酸钙：与二氧化碳、与碳酸钠等物质反应。 2 例题1：用如右图所示装置进行下列实验，向“人” 字型管的甲、乙两端分别装入表中所示物 质，并进行相应操作，填写下表。 甲中的物质 乙中的物质 浓硫酸 碳酸钠溶液 使乙中液体流入甲中 少量碳酸钙饱和石灰水 固体 底部有少量KNO3固体的KNO3溶液 分析：本题“人”字型管甲端中的石灰水均变浑浊，其原因分别用到：水量减少，与碳酸钠反应，与二氧化碳反应，温度升高。 2.围绕石灰水由浑浊变澄清进行探究的归纳。石灰水由浑浊变澄清的的方法有：①因氢氧化钙析出形成的浑浊，方法主要有：过滤、降温（初中常用的三种方法：硝酸铵溶于水吸热、干冰降温、冰降温）、加水、加酸等；②因生成碳酸钙形成的浑浊，方法主要有：加酸、过滤等。 例题2. 某同学做了以下两个实验，回答下列问题。 实验1 实验2 ⑴实验1中，若液体X为稀盐酸。向盛有液体Y的烧杯中滴入适量液体X，液体Y中有气泡产生，一段时间后澄清石灰水变浑浊，气球鼓起，液体Ｙ可能为______。实验后取下胶塞将烧杯取出，塞紧胶塞再向瓶内滴加适量盐酸，观察到的现象有______，原因是______。 ⑵实验2中，若液体X为水，将其滴入盛有固体的烧杯中，一段时间后澄清石灰水变浑浊，固体可能为______，石灰水变浑浊的原因是______。若将瓶中浑浊的液体变澄清，可采取的方法有______ (至少写出三种) 。 后盖上塞子 将甲、乙两端同时放入热水中 向乙中加入少量稀盐酸 操 作 盖上塞子，较长时间后 盖上塞子，倾斜装置， 现 象 3 分析：此题实验1中石灰水变浑浊的原因既可能是与二氧化碳反应，也可能是反应放热使温度升高，但结合滴加盐酸后有气泡产生，说明石灰水变浑浊是因为生成了不溶于水的碳酸钙，综合考虑后结果为石灰水变浑浊的原因是与二氧化碳反应。实验2中澄清石灰水变浑浊原因是固体Y与水作用放热的结果，石灰水变浑浊是因氢氧化钙析出形成的，因此液体由浑浊变澄清的方法有：过滤、降温（加致冷剂或恢复至原温度等）、加水、加酸等。 3.围绕氢氧化钙的化学性质进行探究:⑴与二氧化碳反应；⑵中和反应；⑶溶液显碱性；⑷与一些可溶性盐如可溶性碳酸盐反应等。 例题3：石灰水是中学化学最常用的试剂之一。请针对以下实验回答问题。 ⑴在一支试管内加入1/3体积的新制饱和石灰水，滴入几滴无色酚酞溶液，再通入纯净的二氧化碳至石灰水恰好反应完全时，试管内出现的现象为______，写出反应的化学方程式______。 ⑵在配制石灰水时加入一些NaCl，可以稍微增大Ca(OH)2的溶解度（在20℃时氢氧化钙的溶解度为0.165 g)。现有一瓶加入氯化钠配制的饱和石灰水和一瓶未加入氯化钠配制的饱和石灰水，请你设计实验方案证明它们： 实验步骤 实验现象 实验结论 分析：⑴中考察的是石灰水与指示剂作用、二氧化碳反应，既有颜色变化，又有浑浊现象。⑵中考察的是石灰水与酸溶液的中和反应，通过观察溶液颜色消失时所用酸溶液的滴数判断溶解氢氧化钙的多少。 4.围绕氢氧化钙微溶于水(在20℃时氢氧化钙的溶解度为0.165 g)的特性进行探究。 例题4.右图是氢氧化钙的溶解度曲线。某同学从一瓶久置的氢氧化钙固体样品中取出0.2 g，加入到30℃时100 g水中，充分溶解后过滤，称得剩余固体0.08 g。请你判断：滤液为______（填“饱和”或“不饱和”）溶液，剩余固体的成分为______。 分析： 根据溶解度曲线可知，30℃100 g水中最多能溶解0.15 g氢氧化钙，0.2 g样品充分溶解后剩余0.08 g固体，说明只溶解了0.12 g，该溶液为不饱和溶液，剩余固体为碳酸钙。 通过“总结归纳式”探究学习，可以将与一种物质有关的知识和实验内容有机的整合在一起，为学生分析问题、解决问题提供了必要的依据，为提升学生综合探究能力奠定了良好的基础，它是探究性学习的一种重要方式。 4 三、以“实验验证式”挖掘实验 提高实验教学的质量，还要充分挖掘课本中的理论知识与实验的结合点，加强实验的设计性和探索性，使实验研究过程确实变成学生主动式学习的过程。“实验验证式”实验课是一种非常重要的课型，尤其是在复习课中，是提升学生综合探究能力的重要途径。原创问题是设计验证式复习课的中心环节，复习课中不能将原有实验再一次进行验证，而是挖掘原有实验的内涵和外延，通过挖掘出新问题的方式引导学生设计并验证实验。 例如对中和反应原理的进一步挖掘，可设计成“实验验证式”探究课。挖掘1：可以让学生利用中和反应原理鉴别10%和15%的氢氧化钠溶液（判断溶液的浓稀）；挖掘2：对酸碱反应后溶液中溶质的成分进行探究，通过本实验还可进而引出对石灰水与碳酸钠溶液反应后溶液中溶质成分的探究以及盐酸、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液（或盐酸、石灰水、碳酸钠溶液）等物质之间一系列反应后废液中溶质成分的探究；挖掘3：探究本文第二部分例题3中第⑵个问题。学生通过实验——各取10mL（或更多）两种溶液，用3%～5%左右的盐酸进行中和，均得到了明显的结果，两种溶液被中和时滴加盐酸的滴数的差值均在2-4滴（取10mL时）之间，从而可以证明加入了食盐的饱和石灰水溶解的溶质多于没有加入食盐的饱和石灰水。 学生在设计实验时教师要做好引导，推荐相关的资料，有时实验还不一定会取得满意的结果，允许学生经受挫折和失败，教师要引导学生从中总结经验教训，不断改进实验，发挥学生的创造性思维。 对教材中的探究性实验进行深层次的挖掘，是取得复习过程中实验教学有效性的重要保证，是学生信息使用、提取能力的培养和提高的重要保证，同时也是提高学生解决实验探究问题的能力和培养优秀的思维品质的重要保证。在今后的实验教学中，我会进一步挖掘新的探究内容，提高实验教学的质量。 主要参考文献 [1] 张晓，丁成云.研究性学习的重要途径——化学实验.《中学化学教学参考》，2009，4：29-30. [2] 吴海霞.苏教版高中化学新教材中“问题串“探究.《中学化学教学参考》，2009，5：38-39. 5 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/db3ff83c084e767f5acfa1c7aa00b52acfc79ccc.html