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初中化学复习课中情景创设的案例研究∗

2017-09-16蔡辉舞

化学教与学 2017年9期
关键词:氢氧化钠错题二氧化碳

蔡辉舞

(厦门市翔安区实验学校福建厦门361102)

初中化学复习课中情景创设的案例研究∗

蔡辉舞

(厦门市翔安区实验学校福建厦门361102)

创设合适的学习情景是提高化学复习课效率的前提和保障。通过创设实验、生活情景、设计问题和错题整理的案例分析,引导学生解决中考复习中的重点,突破难点,让中考的复习课堂真正做到回顾与归纳、拓展与生长,达到从知识到能力的跨越与提升。

实验情景;生活情景;问题情景;错题情景

化学复习课是教学过程的重要环节之一,相对于化学新授课的探索发现和化学练习课的巩固应用,承载着“回顾与整理、沟通与生长”的独特功能[1],在学生的学习中起到总结、深化、提升的关键作用。但在复习实践中,复习课的内容基本上都是学过的,对学生来说失去了新鲜感,学生往往也丧失了学习的兴趣与积极性,无精打采、目光游离,课堂显得沉闷、机械,课堂效率较为低下。因此,通过创设情景,丰富复习形式,创新复习思路,化已知为新知,激发学生复习积极性,调动学生参与复习,激活学生思维在复习课就显得尤为重要。

一、实验情景

复习课的实验情景创设不是简单地把书本实验重做一遍,应是以实验为载体,挖掘其蕴含的知识生长点,促进学生向高阶思维迈进,进行二次学习与提升,形成系统化的知识结构,达到更高层次的认识水平和化学观念。

案例1:无明显现象反应的实验再探究

诸多初中化学反应通常伴随着:改变颜色、放出气体、生成沉淀、能量变化等现象。但是也有无明显现象的化学反应,其主要是以下三类:CO2+H2O==== H2CO3;HCl+NaOH====NaCl+H2O;2NaOH+CO2==== Na2CO3+H2O。这些既是重点,更是难点,不能通过观察实验现象来判断物质间发生的化学变化,分析化学反应的特征,理解化学变化的本质。在新课学习时,虽然教师讲授了,但大部分学生仍停留在低层次的表层记忆阶段。复习时,应创设从“无”现象到“有”现象的实验教学情景,激发学生探究欲望,观察化学反应的现象,分析化学反应的变化,推测物质间发生反应的逻辑关系,提升认知水平和思维品质,让学生体验“柳暗花明又一村,登高望远”的复习学习新感受。

鉴于此,对于二氧化碳能否与水反应,氢氧化钠溶液是否与二氧化碳反应的复习采用整合的实验探究情景。那么怎样设计实验来证明它们有发生化学反应呢?

思路1:可证明反应物被消耗。

如果有气体参与的反应,可利用反应前后气体压强的变化。复习课上,学生两人一组,通过现场制取CO2,进行前后组的对比探究实验。

图1 CO2分别与等体积的水和氢氧化钠溶液的对比

图2 CO2与水反应后的装置

【情景1】CO2与等量的水和饱和氢氧化钠溶液的对比

经过实验探究,学生观察瓶子变瘪的程度(图1),真切地感知二氧化碳确实能与氢氧化钠发生反应。在实验中,学生不仅充分感受到了对比的科学方法,而且透过实验,掌握其中所蕴含的化学原理。

【情景2】展示CO2与水反应后的装置(图2),设计问题链,通过问题链,引导学生思考实验现象背后的化学原理。

Q1:瓶子变扁,是CO2溶于水或是CO2与水反应的结果呢?

Q2:如何证明CO2与水反应生成了新物质?

Q3:加入紫色石蕊试液变红。变红的原因是CO2或是CO2与水反应生成了新物质所致?如何设计实验证明你的猜想?

【拓展延伸】

用图3所示的装置研究二氧化碳的性质,其中①④为用紫色石蕊溶液润湿的棉球,②③为用石蕊溶液染成紫色的干燥棉球。该实验看到的现象为;该实验说明了二氧化碳具有的性质是。

图3 研究CO2性质实验

设计意图:经过实验对比后,学生感受到了二氧化碳确实和氢氧化钠发生了反应,但我们的目的远不止于此,而是充分运用实验后的资源,创设情景,设计问题,利用问题引导学生思考二氧化碳与水反应是否生成新物质的再探,引导学生回顾新课中对二氧化碳与水反应的生成物的对比探究,并通过图3实验的变式题赏析,掌握二氧化碳的相关化学性质,提升知识的应用能力。通过二氧化碳与水反应生成碳酸使石蕊试液变红,为后续证明氢氧化钠与二氧化碳反应也可检验有新物质生成做铺垫。

思路2:通过上面的实验,证明是否发生反应的思路还可利用验证某种生成物的存在。

【情景3】展示CO2与NaOH反应后的装置(图4),提出问题。

如何验证有新物质碳酸钠生成呢?如何实际设计实验证明你的猜想?并将实验现象记录于表1中。

图4 CO2与NaOH反应后的装置

图5 检验生成物的实验

表1

若发生反应,定会生成新物质碳酸钠,引导学生将实验的设计延伸为如何检验溶液中有CO32-。取出反应后的溶液,加入不同类别的物质如盐酸、石灰水、氯化钡溶液进行检验,分别观察到产生气泡、产生沉淀等明显的实验现象,推理分析物质组成成分有碳酸根,即可证明2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。因此,借助实验情景,通过实验现象检测生成物的微观粒子,引导学生从宏观走向微观,确定化学反应的实质以及化学反应中微观粒子的变化本质。

【拓展延伸】氢氧化钠与二氧化碳反应的气压变化对比实验:

图6 氢氧化钠与二氧化碳反应的气压变化对比实验系列

这些装置,都是根据反应物中的二氧化碳气体的量减少了,从而导致容器内的气压减小,借助物理变化现象分析推测化学反应的产生,引导学生通过实验的情景分析,提升观察、解释、推理的能力,由此说明了化学反应中反应物成分变化的本质。

【能力提升】

用图7所示装置(实验前已检查气密性良好)进行实验:

图7 实验装置

先关闭止水夹,将足量氢氧化钠溶液滴入锥形瓶中,充分反应后,再打开止水夹。

①观察到锥形瓶中有什么现象?

②根据现象,能得到“二氧化碳与氢氧化钠能反应”的结论吗?为什么?

③如何改进实验证明二氧化碳与氢氧化钠能反应?

设计意图:复习课中将二氧化碳能否与水、氢氧化钠是否与二氧化碳反应采用整合的实验探究策略,那么,实验探究后,学生对这两个知识点的应用如何呢?借助图7的问题设计,对于这类“无明显现象反应的实验再探究”所采用的两种思路:“证明反应物被消耗”或“验证某种生成物的存在”二者进行综合的融合,考查学生对化学方法与原理的理解和应用。

通过课堂设计的探究和课后的再思考,其实课堂可以做进一步的设计,学生的收获也更多。

【反思与改进】可进行三组控制变量的实验对比

图8 控制变量对比实验

在课堂上,可创设三组的控制变量对比实验,首先观察塑料瓶的变瘪程度,分析推测二氧化碳的减少量依次增多,从物质成分的减少理解二氧化碳确实与碱发生了化学反应。

其次,相同条件的实验对比,二氧化碳与饱和石灰水的反应,产生明显的白色沉淀,但与氢氧化钠反应后溶液无明显现象。推知鉴别澄清石灰水和氢氧化钠溶液时可用二氧化碳。

最后,探究后学生能清晰明了地知道:氢氧化钙与氢氧化钠在相同温度下溶解度不同;检验二氧化碳时用澄清石灰水(有明显现象),吸收二氧化碳就用氢氧化钠(因为氢氧化钠可吸收较多CO2气体)。

设计意图:对于这类有反应但无现象的探究,通过反应物减少或检验生成物的存在设计了对比实验,这样的整合归纳,使复习课的实验探究,实验的目的不再是单纯为实验而实验了,实验的功能与价值不仅为了锻炼学生的动手能力,更重要的是提升知识的综合运用能力,提高学生的综合素养。通过实验情景的创设,设计多角度方案、动手实验操作、改进多种装置、进行变式训练……这些都有利于学生借助实验的再探究,充分认识化学反应的本质规律,挖掘化学实验的价值,拓展思维,提升思维的广度、深度和高度,培养发散能力、求异能力和创新意识,较好地体现了复习课实验设计的提升功能,为接下来解决氢氧化钠、氢氧化钙的变质问题的复习探究,做好了铺垫和延续。

二、生活情景

建构主义和情景认知学习理论都强调要创设一种真实的环境,让学生在社会交互中建构知识或形成认知[2]。化学源于生活,因此它具有很多可以挖掘使用的情景素材,这些素材是学生们熟悉、亲切的,是打开学生兴趣大门的有效突破口。

化学用语是化学学科的灵魂和基础,是学好化学的关键。我国化学教育家傅鹰曾言:“化学用语是第二外语”,如果把化学用语纯粹地看成符号,那将成为学生学习化学的瓶颈。因此,在中考的复习中,要是能多创设一些真实、有趣的情景,特别是对于化学方程式的书写,赋予化学方程式生活的色彩,将大大激发学生的学习热情,有助于化学方程式的书写和掌握,有助理解和掌握化学知识。

案例2:生活情景中的化学

(1)小红同学最近感觉胃部不舒服,上医院检查后,医生得出的结论是胃酸分泌过多引起的,医生该给小红开什么药品来治疗呢?所开药物的物质类别是什么?能否写出治疗胃酸的化学反应原理?

(2)厦门的城市建设正迎来地铁时代。采用“地铁线路图”的形式,将不同物质的转化关系表示如下(图中“→”表示物质的转化关系)。

图9 地铁线路图

①在“地铁线路图”中已知的6种物质,属于氧化物的是,可作燃料的是。

②通过CH4或CO2的转化可以完成“I号线到II号线的换乘”,请任选一个反应完成“换乘”,反应的化学方程式为。

③若X与活泼金属能发生置换反应,Y和Z都属于单质。“Ⅳ号线换乘Ⅰ号线”时,反应的化学方程式为,Y和Z可能分别是。

综上所举,将化学用语的综合应用与实际生活中的真实情景相结合,渗透物质的分类、物质的性质、物质的转化,使化学用语的学习有实际的立脚点,这样激发了学生学习的兴趣,提升了知识的应用和迁移能力。在真实的生产生活情景中学化学,体现了化学来源于生活,应用于生活的理念。解决真实情景与化学原理相结合,激发学习兴奋点,让学生用化学的思维方式来观察和解决生活中的实际问题,体现化学学科的价值。

三、问题情景

工业流程图包含着物质的制取和回收、物质的分离、提纯和转换……这类问题的解决一直是学生学习的难点。学生看到框框和箭头有点无从下手,如何突破难点进行方法的引领,问题的设计显得尤为重要。有价值的教学情景一定是内含问题的情景,因为问题是教学的心脏,问题是思维探索的引子。以问题为导向,创设问题情景,激发学生解决问题的冲动,使学生产生对学习目标强烈的认识需要,复习课中,对于工业流程图中化学问题的解决,设计问题进行引导和分析是解决的关键所在。复习时科学全面的问题设计,对学生而言犹如打通了任督二脉,知能水平获得了质的飞跃[3]。

案例3:厦门是座美丽的滨海城市,将海水进行处理后可获得精盐。海水中,除氯化钠外,还含有氯化镁、氯化钙、硫酸钠等杂质。其处理的主要流程如下:

图10 海水中提炼精盐的流程图

Q1:加入过量的氯化钡溶液,目的是什么?反应的化学方程式;

Q2:加入过量的氢氧化钠溶液,目的是什么?反应的化学方程式;

Q3:加入过量的碳酸钠溶液,目的是什么?

Q4:操作Ⅰ是什么?试分析沉淀和滤液的成分?

Q5:加入稀盐酸的目的是什么?

Q6:过量的盐酸如何去除?操作Ⅱ的名称?

框内为物质,箭头上是操作,NaCl中含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4,分析可知杂质是Mg2+、Ca2+、SO42-三种离子,如何一一去除呢?通过设计问题,引导学生认识、分析和加入物质的目的是将其中的杂质离子转化为沉淀或气体,过量的目的是将杂质完全除净。根据物质的物理性质,过滤除去不溶性杂质,多余的盐酸通过蒸发操作得以解决,通过一系列的操作,最终得到纯净的氯化钠。通过组合、铺垫、设台阶等方法,创设有层次、有梯度的问题情景,提高问题整体效益,挖掘其中的化学原理,根据物质的相关性质和实验操作,指导流程图的解决方法,并引导学生用化学原理解决更多的化学问题和生活问题,加深知识的理解,形成系统知识结构。

四、错题情景

在中考复习中,做错的题目可以是提升教学效率的有效资源。对错解原因进行分析归纳,提取引起错误的知识,把这些有价值的错题转移到错题集上进行整理,不仅可以及时了解学习状况,复习时也富有针对性,起到精准复习,具有事半功倍的作用。

错题收集的时候,引导学生做好分类,可以按照错题的原因、知识的章节、题型进行分类。这样整理好的错题具有系统性、针对性,复习时目的明确、指向性强、实效性好。在复习课中,展示投影学生的错题集,以此为教学情景,引导学生交流、讨论,并以此进行专题复习的切入点,让学生倍感亲切,起到了榜样激励的效果。例如,金属活动顺序表的综合应用在初中是个重点,也是个难点。

案例4:在Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中,加入一定量的锌粉,充分反应后过滤,向滤出的固体中滴加稀硫酸。

①若有气体生成,则滤出的固体中一定有;此时滤液的成分是;②若没有气体产生,则滤出的固体一定有

;可能含有,此时滤液的成分可能是。③如果滤液呈蓝色,则滤出的固体的成分是

;此时滤液的成分是;

④如果滤液呈无色,则滤出的固体的成分是

;此时滤液的成分是。

对于金属与混合盐溶液的反应,有优先反应原则,即“远距离先反应”规律,所以,该题干中,先反应的是锌和AgNO3溶液,即Zn+2AgNO3======Zn(NO3)2+2Ag;只有该反应完全彻底了,才能进行锌和Cu(NO3)2溶液的反应,即Zn+Cu(NO3)2======Zn(NO3)2+Cu。滤渣中加入稀硫酸有气泡,意味着锌过量,此时的滤渣就是锌、铜、银。滤渣中加入稀硫酸没有气泡,则有可能是银或银和铜的混合物。教师在重点、关键点与易错点上,通过对题目的变式解析,使学生通过归类析因后,做到举一反三,触类旁通,最后再设计有针对性的同源拓展练习,可使复习取得事半功倍的效果。

因为每个人的错例各不一样,根据错题资源,创设教学情景,引导学生相互交流和借鉴,取长补短,从他人的错误汲取教训,获得启发,警示自己不犯同样的错误。错题情景不仅能找出不足,查缺补漏,提高学习效率,还能培养学生理性的科学态度,及时地修正不足,优化思维结构和知识体系,提高学习成绩。

总之,因为有了学习情景的创设,化学的复习课不再是单向而单调的。教师在复习教学中应根据不同的学习目标和内容,灵活选用方法,创设最适合学生学习的情景,使化学学习过程洋溢着愉悦,激荡学生思维,垫高复习目标,促进学生理解化学的本质,提升认知水平和价值观念,提高利用知识解决问题的能力,实现提高科学素养的高效复习。

[1]万延岚,卢巍.对化学复习课的重新审视与思考[J].化学教育,2013(5):10-13

[2]毕华林,卢姗姗.化学课程中情景类型与特征分析[J].中国教育学刊,2011(10):60-63

[3]曹年华.初中化学复习教学有效性的实践研究[J].化学教与学,2016(8):41-43

1008-0546(2017)09-0046-05

G632.41

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2017.09.014

∗本文是福建省教育科学“十三五”规划2016年度教育科研基地专项课题《“让学”为导向改进初中教师教学行为的实践研究》(课题编号FJKYJD16-52)阶段性研究成果之一。

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