基于实验探究的化学概念教学设计——以“饱和溶液”为例

余 亮

（江苏省南京市第一中学，江苏南京 210001）

引 言

化学概念是化学学科知识体系的基础。化学概念教学组织得好，对于学生建构化学学科观念，甚至对于其一生的概括、提炼和总结能力的提高，对学生的终生发展都有重要影响[1]。笔者以“饱和溶液”教学设计为例，以热冰实验激发学生的兴趣，以“饱和溶液”与“不饱和溶液”的定义、两者的相互转化、在生产生活中的典型应用等为主线，精心设计教学。学生亲自动手设计参与了溶解氯化钠和硝酸钾至饱和、高锰酸钾溶于氯化钠饱和溶液、饱和溶液升温继续溶解及冷却结晶析出、蒸干氯化钠溶液得到食盐等一连串实验，体现了化学的独特魅力。

一、“饱和溶液”实验在教学中存在的问题

“饱和溶液”是人教版义务教育教科书化学九年级下册第九单元课题2的内容。课本上先进行氯化钠在水中溶解的实验，然后进行硝酸钾在水中溶解的实验。

在教学实践中，笔者认为该实验设计有以下缺点。

（1）本课时连续安排了两组实验，而两组实验前面两个步骤又相同[2]。单调的实验操作加上单一的实验现象容易使学生兴趣骤减，课堂容易冷场，不利于对抽象概念的深入理解。

（2）课本上的实验数据参考的是室温为25℃时物质的溶解度，第一次加入5g氯化钠或5g硝酸钾到20mL水中，理论上应该能完全溶解，而本实验在冬天进行教学，室温一般在15℃～18℃，如果照本宣科不实事求是，往往出现5分钟后固体还未溶解的情况，实验现象异常，后续实验操作难以为继。

（3）硝酸钾加热的实验用到了铁架台和酒精灯，只能固定在讲台上演示，不利于学生观察。再加上新课教授中学生需要边做实验边记录，分组实验空间小，安全隐患较大。

（4）硝酸钾饱和溶液与不饱和溶液转化的实验加热源采用酒精灯，冷却采用空气自然冷却。加热装置较为复杂，对学生实验操作要求较高，冷却过程耗时较长，在有限的教学时间内较难及时观察到晶体的形成。

（5）教材上通过演示冷却硝酸钾的热饱和溶液的实验可以得到硝酸钾固体，对于蒸发溶剂的结晶方法没有设计演示实验给学生以直观的感受，对蒸发结晶的概念认知相对弱化。

二、实验设计优化方案

笔者用三组学生实验和一个趣味实验替代传统的演示实验。

（1）优化后的实验循序渐进，具有梯度性的设计符合学生认知规律。首先用探究活动一：“室温下20mL水能否无限制地溶解氯化钠或硝酸钾”得到感官结论，初步建构饱和溶液和不饱和溶液的概念；然后用探究活动二：“在一定温度下得到的某饱和溶液，能否溶解其他溶质”让学生发散思维设计实验，加深对饱和溶液的概念理解；接下来用探究活动三：“饱和溶液与不饱和溶液能否相互转化”体会二者转化的途径以及了解结晶的常用方法；最后用趣味实验“热冰实验”将课堂推向高潮，让学生感悟化学之美，激发学生的兴趣与求知欲。

（2）将学生进行分组（以48人班级为例），4人为一组。其中6组标号为A组，做氯化钠溶解及后续实验，另外6组标号为B组，做硝酸钾溶解及后续实验。A、B组同时进行实验，完成后分享实验结果。这样可以使学生广泛参与探究活动，从而在合作学习中引导他们重视知识的形成过程，加深对饱和溶液概念的理解。学生一旦动手操作了，很容易从看似简单的实验中获得成就感，比观看教师的演示实验兴趣更浓。

（3）考虑到物质的溶解度受温度影响，为了达到实验的效果，笔者将20mL水中每次待溶解的氯化钠固体其质量定为4g，每次待溶解的硝酸钾固体质量定为3g。这样A组和B组在相同时间内能及时得到较为准确的实验结论。

（4）B组学生进行硝酸钾的加热溶解实验时，采用热水浴的方法。学生可以多角度观察，实验现象明显，操作相对安全。对于热的硝酸钾溶液冷却，笔者采用冷水浴的方法，可以缩短结晶的时间，学生较为直观地感受到晶体的形成过程，提高了课堂效率。

（5）A组学生增加了将氯化钠溶液蒸干得到晶体的实验。该实验操作简便，效果明显，让学生切身体会海水晒盐的原理。

三、实验探究过程

探究活动一：室温下，20mL水能否无限制地溶解氯化钠或硝酸钾。

（1）学生在6分钟内完成实验并交流，见表1。

（2）建构饱和溶液与不饱和溶液概念实录。

师：通过刚才的实验结果分享，大家已经知道室温下20mL水既不能无限制地溶解氯化钠，也不能无限制地溶解硝酸钾。现在A组同学烧杯中还有固体剩余，说明水已经“吃饱”了，得到的是氯化钠的饱和溶液，同样B组同学得到的是硝酸钾的饱和溶液。

表1 饱和溶液与不饱和溶液

设计意图：一方面两组学生的实验现象相似，便于教学顺利开展。另一方面在引导学生建立概念的同时，可以训练学生查找信息的能力，概念初步形成之后及时巩固练习，加深印象。

探究活动二：在一定温度下得到的某饱和溶液，能否溶解其他溶质。

设计意图：学生对于饱和溶液是针对某一溶质而言的还比较模糊。通过探讨实验方案，碰撞出智慧的火花，鼓励学生动手操作来检验方案的合理性。这有助于学生形成勇于探索、科学严谨的品质，提高其分析问题解决问题的能力，逐步完善对饱和溶液概念内涵和外延的科学理解。

探究活动三：饱和溶液与不饱和溶液能否相互转化。

A组：①向盛有氯化钠的饱和溶液的小烧杯中再加入20mL水，搅拌2分钟。固体全部溶解。②再用胶头滴管吸取烧杯中溶液，向试管中滴加2～3滴，用火柴点燃固体酒精，加热试管。实验结束后，用石棉网盖灭火焰。

B组：①将盛有硝酸钾饱和溶液的小烧杯，放入盛有热水的大烧杯中搅拌2分钟，固体全部溶解。②再向小烧杯中加入3g硝酸钾固体，搅拌2分钟，固体又全部溶解。③待固体溶解后迅速将小烧杯放入盛有冷水的大烧杯中。

设计意图：通过巧妙的实验设计，让学生看到晶体的产生过程，激发他们的学习兴趣，思考晶体产生的原因，体会饱和溶液与不饱和溶液之间的转化关系。实验层层推进，符合学生的认知规律。

结 语

笔者采用4组实验帮助学生建构“饱和溶液”相关概念，使概念的学习由抽象变得具体。此外学生实验设计具有微型化、直观化的特点，现象明显，使用药品节能环保又贴近生活，学生能很快上手并看到以往很难亲眼见到的现象，如：溶液变为紫红色、硝酸钾晶体析出、氯化钠蒸干后留在试管内壁等。笔者的教学设计跳出了以往类似课程中概念灌输、学生死记硬背的窠臼。学生分工合作有条不紊，真正做到了在感悟中体验，在互动中达成。