基于化学实验进行素养为本的教学

姜晶晶

摘要：以“盐类水解”的复习教学为例，用“泡沫灭火器”载体作为驱动任务，基于化学实验，使化学知识的学习、科学探究能力的形成与化学学科核心素养的发展有机结合起来。并探析化学实验在复习课教学中发挥的作用。

关键词：化学实验;复习;盐类水解

文章编号：1008-0546（2019）12-0081-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.12.024

化学核心素养是将化学知识与技能的学习、化学思想观念的建构、科学探究与问题解决能力的发展、创新意识与社会责任感的形成等多方面的要求融为一体，是学生在化学认知活动中发展起来的并在解决与化学相关问题中表现出来的学科素养，反映了学生从化学视角认识客观事物的方式与结果水平，帮助学生形成正确价值观念、必备品格和关键能力。因此，如何将化学核心素养落实到课堂教学，尤其是复习课的教学中成为一线教师尤为关注的问题。

以教师讲授、灌输为主的“一言堂”的传统复习课教学模式，停留在对原有知识的重复上，不能很好地激发学生的认知冲突和求知欲望，无法引发学生深层的思考，无法落实立德树人的根本任务。因此，要积极探索一种在真正意义上尊重人的主体J性、激发人的创造性、相信并注重开发人的潜力、便于人与人交际与合作的新模式。化学是以实验为基础的学科，化学实验对于全面发展学生的化学学科核心素养有着极其重要的作用。充分认识化学实验的独特价值，在复习课中精心设计实验活动，有助于激发学生的兴趣，引导学生在观察、实验和交流讨论中复习提升化学知识，发展学生的科学探究能力。

一、设计缘由

盐类水解是中学化学教学中的核心知识点，其知识涉及面宽、综合性强，是学生已有的关于溶液知识的综合运用。盐类水解知识的学习，可以加深对强弱电解质、离子反应等知识的理解，进一步认识电解质在水溶液中的电离及离子间的相互作用。同时，盐类水解平衡是继弱电解质的电离平衡之后又一个平衡体系，有利于学生形成完整的水溶液平衡的知识体系。另一方面，盐类水解在工农业生产和日常生活中广泛存在，人们常常根据需要促进或抑制盐类的水解。因此，了解或掌握盐类水解有关的知识对理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系有着积极作用。

盐类水解是“微观一本质”，较为抽象，在新课学习时学生对盐类水解中的影响因素、多元弱酸根离子分步水解、双水解等知识存在较大的问题。如很多学生对多元弱酸根离子分步水解是茫然的，是老师在课堂上告知的;对双水解的理解是一知半解的，认为碳酸铵、醋酸铵等弱酸弱碱盐在水溶液中相互促进后就无法共存了。因此，从传授事实、掌握知识转变为化学实验、小组讨论，借助“宏观一现象”来探究分析，主动运用化学手段来逐渐完善和发展处理问题的思维和能力，逐渐建构起知识体系显得尤为重要。

二、教学设计

以“泡沫灭火器”为总驱动任务，沿着泡沫灭火器的原理、药品选择这条主线，设计几个实验来解决盐类水解原理中学生难掌握或易错的知识点。任务一：泡沫灭火器的原理

活动1：观察灭火实验

在陶瓷脸盆中把一团报纸点燃，用自制泡沫灭火器（图2）进行灭火，提供阅读材料（图3），找出泡沫灭火器的两种原料——碳酸氢钠和硫酸铝。进行学生实验，更明显地观察实验现象。

学生实验：分别取2mL碳酸氢钠溶液和硫酸铝溶液于两个试管中，在装有碳酸氢钠的试管中加入1滴管中性起泡剂，将硫酸铝溶液快速倒入装有碳酸氢钠的试管中，观察实验现象。

活动2：泡沫灭火器的原理分析

根据实验现象，让学生用离子方程式表示泡沫灭火器的灭火原理。

通过对泡沫灭火器原理的分析（图4），复习回顾盐类水解的定义与实质：在水溶液中盐电离产生的阳离子或阴离子与水电离产生的氢氧根离子或氢离子结合生成弱电解质，从而促使水的电离平衡朝着电离方向移动。

设计意图：学生对复习课往往缺乏当初新课学习时的热情，如果复习只是把学过的知识机械化地重复，搞题海战术，那么学生就会缺乏学习的主动性和积极性。因此，设计学生实验来吸引学生主动参与复习活动，以激发他们的学习兴趣。同时，如果让学生直接写泡沫灭火器灭火原理的离子方程式，难度较大，不少学生会无从下手。设计让学生通过动手实验、观察现象后再来书写，层层铺垫，为学生设置台阶，可以借助“宏观一现象”来表示“微观一本质”，让大部分同学有获得感。另一方面，复习课是新授课的总结和延伸，对后进生来说是一次再学习的机会，对他们形成完整的知识体系、夯实基础、培养和提高解决问题的能力有着重要的意义。实验能引发他们的好奇心，设置层层递进的教学环节，能让他们紧跟教师的复习思路，自然而然地使知识得到积累，增强他们学习化学的自信心。

任务二：药品的选择

活动3：药品选择探究

学生实验：测定相同物质的量浓度的碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液的pH。

用镊子撕取一条pH试纸，放在洁净的表面皿上，用洁净的玻璃棒蘸取溶液点在pH试纸的中央，待颜色变化稳定后，马上与标准比色卡对照，读数。

问题1：分析碳酸钠、碳酸氢钠溶液呈碱性的原因。

由碳酸钠溶液水解呈碱性，引出盐类水解的结果。但碳酸氢钠溶液呈碱性，学生同样会回答是水解导致的。观察演示实验，将2mL 0.1mol/L碳酸氢钠溶液和1mL 0.1mol/L氯化钙溶液冰水浴一段时间后再混合，发现溶液变浑浊，产生了碳酸钙沉淀（0℃时，碳酸氢钙较稳定，溶解度為16.16g/100mL）。则碳酸氢钠溶液中因HC03电离存在CO3^2-，同时也会电离产生H⁺。所以碳酸氢钠溶液呈碱性，是因为HC03的水解程度大于电离程度所致。分析得出不同类型的盐溶液呈现不同酸碱性的原因。

问题2：分析同浓度碳酸钠溶液比碳酸氢钠溶液碱性强的原因，复习回顾影响盐类水解的因素。

问题3：因Na2CO3碱性强，能否用NazCO3溶液代替NaHCO3溶液？说明理由。

引导学生进行实验设计，重视利用化学事实来揭示本质和规律。并对学生的实验方案进行评价，利用控制变量法完善实验方案，培养学生严谨的科学态度，使化学知识的学习、科学探究能力的形成与化学学科核心素养的发展有机结合起来。

学生实验（双水解实验比较）：取5mL等物质的量浓度的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液分别于两个试管中，沿试管内壁各加1滴管起泡剂，在另外2只试管中分别加入2mL硫酸铝溶液，同时倒入装有碳酸钠、碳酸氢钠的两支试管，观察现象。

实验发现Al³⁺物质的量一定时，用等物质的量的Na2CO3反应放出的CO2较NaHCO3少且速率慢。进一步追问产生此现象的原因，两者都有气体产生，说明弱酸根离子和弱碱阳离子相互促进水解，发生了双水解反应;但产生气体的速率不同，说明多元酸酸根分步水解的。有了直观的体验后，学生对多元酸酸根分步水解的认识会更加深刻，再来书写CO3^2-水解的离子方程式，几乎所有同学都能做到分步书写。

问题4：硫酸铵溶液水解呈酸性，能否用硫酸铵替换硫酸铝溶液？

有了问题3的启发，学生马上能想到用实验来解决问题。

学生实验（双水解实验比较）：取5mL NaHCO3溶液分别于两个试管中，沿试管内壁各加1滴管起泡剂，在另外2只试管中分别加入2mL同浓度的硫酸铝、硫酸铵溶液，同时倒入装有碳酸氢钠的两支试管，观察现象。

实验发现碳酸氢钠与硫酸铝溶液混合后迅速产生气泡和沉淀，碳酸氢钠与硫酸铵溶液混合无明显现象，说明并不是弱酸阴离子和弱碱阳离子在水溶液中相互促进就无法共存，只有相互促进且水解产物中有容易脱离反应体系的溶解度非常小的物质生成，才能使水解完全进行——即发生了双水解反应，帮助学生对弱酸阴离子、弱碱阳离子在水溶液中共存问题的理解。

设计意图：精心设计问题链，将已知的、杂乱的、零碎的知识点通过问题来逐步推进教学过程，引导学生由浅入深地思考，进一步提升学生的思维能力。针对学生的疑难点，设计实验来帮助理解。问题1通过演示实验，发挥了实验的教学功能。问题3通过“提出问题一设计方案一完善方案一实验操作一现象结论”的“证据推理”过程体验科学探究的历程，引导学生通过实验探究活动学习化学，由实验现象挖掘原因，分析本质，体现由“宏观一现象”到“微观一本质”的过程。问题4的解决是“证据推理”的又一范例，结合学生的认知发展特点，有效地组织和实施实验探究教学，增进学生对科学探究的理解，发展科学探究的能力。整个过程，运用实验，不仅让学生对知识点有了显性直观的认识和提升，而且这一过程学生通过观察、分析、比较等形成了化学逻辑思维素养，提高了动手、合作、沟通等化学能力素养，并形成学以致用、理论联系实际的思想。

任务三：泡沫灭火器的构造

活动4：构造设计

根据泡沫灭火器原理，让学生设计其构造，与大家分享。教师提供几种装置构造图（图5），让学生进行选择。

有了任务二的铺垫，让学生进行装置选择并分析原因。学生会联想到使用前需将两者分开保存，使用时进行混合。硫酸铝溶液会腐蚀铁筒，故放在塑料筒内;为运输储存方便，外筒为铁筒，放置碳酸氢钠溶液，不难选出答案为D。

设计意图：此活动是学以致用的体现，也是“教、学、评”一体化的体现，评价不再是游离于教学活动之外、凌驾于教学之上的一个孤立环节，是教学过程的有机组成部分。通过活动任务，以此来诊断学生的学习情况，从而进行指导、评价，促进教与学朝着有效的教学目标方向前进。

活动5：泡沫灭火器的明天

泡沫灭火器在使用时需将它倒置，操作不方便，生活中手提式泡沫灭火器逐渐在消失，改用推车式泡沫灭火器或水基灭火器、干粉灭火器等，请学生课后自主查阅资料，了解泡沫灭火器的兴衰及其他灭火器的原理。

设计意图：了解不同灭火器的灭火原理，增加学生的消防安全意识。面对不同原因的火情时，在保障人身安全的前提下能选择正确的灭火器进行灭火，增强社会责任感。

三、教学思考与展望

1.立足化学实验，激发学生的学习内驱力

以实验为基础是化学学科的重要特征之一，在复习课中，用实验来帮助学生攻克新课后呈现出的疑难点，不仅吸引了学生的眼球、激发了学习化学的兴趣，而且在做中学、学中做，用“宏观一现象”来揭示“微观一本质”，符合学生的认知水平，可以使学生在原有认知的基础上得到延伸，帮助学生深化对知识的理解，促进学生观念的形成和能力的提升，从而增强学生学习化学的自信心，从内心深处唤起学习化学的热情。

2.发挥实验功能，培养学生解决问题的能力

化学实验的直观性是其他教学手段无法代替的，能为学生正确认识物质及其变化的本质和规律提供事实，学生通过亲自实验来探究知识往往能达到事半功倍的效果。倡导学生就观察到的现象用已有知识和技能分析得到结论，并进行相互交流讨论，这不仅仅是学科知识的再现过程，更体现了知识的形成过程和培养学生分析、解决问题和表达交流的能力，使化学实验成为学生“在做中学习知识，在学中思考问题，在思考中解决问题”的最佳载体。

3.设计实验探究，发展学生的科学探究能力

以真实情景为主线，以问题链推进教学，引导学生通过实验探究活动学习化学，运用所学的知识和技能进行实验设计和实验操作，获得证据，从而来提升知识，并理论联系实际、学以致用。这种打破传统的复习课模式，引导学生积极开展建构学习、探究学习和问题解决学习，促使学生小组合作、自主钻研、开拓创新，有助于帮助学生理解和掌握化学知识和技能，启迪学生的科学思维，培养学生的科学态度和价值观，发展学生的科学探究能力。从课堂效果看，学生的反馈是积极的，参与度也很高，获得感较强，达到了復习课的效果。

当然，基于化学实验进行素养为本的复习课教学模式存在一定的局限性，有些概念、原理的课程内容难以开展实验教学。但教学理念的转变不是千篇一律的，需要我们在实际教学中积极探索、深入研究。笔者也是对素养为本的复习课教学设计做了不太成熟的探索，以期抛砖引玉。