素养为本的探究型实验设计

董晓红

【摘要】化学实验演示现象往往会出现和教材所示不一样的情况，这是培养“实验探究与创新意识”的好时机。通过问题分析、比对教材、查找探索，挖掘、提炼出实验中的探究因素，创新设计出科学合理的探究型实验，引导学生思考、探究，提升学生的观察能力和分析能力，并感受化学实验的魅力。

【关键词】核心素养视域;萃取碘水中碘;探究型设计

基于高中化学核心素养，培养学生的“实验探究与创新意识”视域，这需要教师通过对教材实验的深入研究和多方面的积极学习、探索，充分挖掘、提炼出传统实验中的探究因子，并创新设计出科学合理的探究型实验，应用在日常的课堂教学中。

一、不一样的现象

在准备苏教版化学必修1中专题一的第二单元物质的分离与提纯实验“利用CCl4萃取溴水（或碘水）中的溴（碘）单质”时，笔者按教材提示进行实验操作：先在两支试管中分别加入2～3mL碘水，再向其中一支试管中加入1mL CCl4，然后充分振荡，并静置。观察到：加入CCl4的碘水试管振荡，静置分层后，上层呈棕黄色，下层呈紫红色。

而教材所示的结果：加入CCl4后的那支试管振荡，静置分层后，上层为无色，下层为紫红色。

经与其他化学教师交流，他们也有一样的发现，但他们大都把上层没有呈现无色的原因归于碘水的质量有问题，最后让学生按“上层呈无色”熟记了事。

二、问题分析

（1）关于碘水。细思之，该实验出现不一样的现象是碘水配制方法的原因。实验室提供的碘水，是实验员添加KI配制而成的。少量KI溶解后电离出I-离子，I-离子在溶液中不但起了增大I2分子溶解度的作用，更使碘水变成了一个复杂的分散系。分散系中的分散质粒子除了I2分子，还有少量I-离子和I3-离子，而且I2分子、I-离子和I3-离子三者之间建立起了平衡体系I2+I-=I3-，这个平衡体系可以与CCl4竞争I2分子。因此，CCl4不能够一次性把上层碘水中的碘单质萃取完，使水层变成无色。

（2）相关知识点。导致该实验现象异常的原因，无意中整合了KI能增大碘在水中溶解度这个知识点，值得展示给学生。

为此，笔者遵循科学性、对照性、等量性、单因子变量等原则，充分挖掘出实验中蕴含的探究因素，对该实验进行创新设计，使之成为过程合理的探究型实验，提高学生做实验的参与性、积极性，准确再现化学知识。

三、实验创新设计

1.实验仪器及试剂

试管、镊子、药匙、胶头滴管、碘、碘水、KI固体、KI稀溶液、蒸馏水、CCl4等。

2.实验步骤

（1）在大小两支试管中分别加入约0.01g碘，然后向大试管中加入5～6mL蒸馏水，充分振荡，静置;再向小試管中加入1mL CCl4，充分振荡，静置。比较两支试管中的现象。

（2）将实验（1）中的大试管中碘的水溶液与一瓶实验室提供的碘水比较颜色，再向大试管中加入少量KI固体，并充分振荡，静置，再次比较颜色。

（3）将大试管制得的碘水均分为两份。取其中一份加入1mL CCl4并振荡均匀。观察现象，比较两试管水层颜色。

（4）取实验（1）制得的碘的CCl4溶液，加入1mL KI稀溶液，观察现象。充分振荡，观察现象。

3.实验现象

（1）碘在水中未完全溶解，碘水呈无色;碘在CCl4中完全溶解，碘的CCl4溶液呈紫红色。

（2）碘完全溶解，碘水由无色变为棕黄色，与实验室提供的碘水颜色相近。

（3）加CCl4后溶液分为两层：上层呈棕黄色，下层呈无色透明油状。振荡并静置后溶液分层：上层为浅黄色，下层为紫红色。水层比原碘水颜色浅。

（4）溶液分为两层：下层紫红色;上层KI稀溶液由无色变为棕黄色。

四、现象解释及结论

1.碘在CCl4中的溶解度远大于碘在水中的溶解度，且溶解后呈现的颜色也不同（见表1和表2）

2.KI能增大碘在水中的溶解度

资料卡片：KI可作为助溶剂。加KI做助溶剂时，与I2分子形成KI3，能增加碘在水中的溶解度，并能使溶液稳定。

3.CCl4和水互不相溶，CCl4能萃取碘水中的碘

实验现象说明：CCl4和水互不相溶，碘水中的碘单质有一部分转移到了CCl4中。由于CCl4和水互不相溶，因此，可以利用CCl4将碘从碘水中提取出来。这个操作过程，可以看成将溶质进行一定程度上的富集或者说是浓缩，实际上是溶剂之间的“弱肉强食”。

4.KI溶液能与CCl4竞争I2分子

在实验（1）制得的碘的CCl4溶液中加入KI溶液并充分振荡混合时，溶解在CCl4中的大量I2分子与KI溶液充分接触，KI溶液就会利用其含有的I-离子形成平衡体系I2+I-=I3-，来夺取一部分I2分子，随后，静置分层后的上层水溶液由于含有碘单质，颜色就由实验前的无色变成了棕黄色。所以通过实验（4）后，学生都理解了，KI溶液能与CCl4竞争I2分子;之前实验（3）中水层虽有所变浅但仍呈棕黄色，是碘水中存在KI的原因。最后，教师需明确提醒学生，KI溶液夺取CCl4中I2分子的过程并不是萃取。

五、创新设计后的优点

1.探究型实验更能引导学生思考，让学生的观察能力和分析能力进一步提高

创新设计让学生动手参与。教师创设情境，设置问题，引导学生进行思考，进行实验探究，进一步提升了学生的观察能力和分析能力。

2.实验让师生间的思维达到同步

在设计该实验前，教师有意识地将自身思维“稚化”，让师生间的思维达到同步，逐步引领学生形成化学实验思维，从而达到师教生学、其乐融融的效果。

3.实验能化难为易，让学生更易接受

通过对碘在蒸馏水和CCl4中的溶解能力大小比较，让学生得出碘在CCl4中的溶解度远大于碘在水中的溶解度，同时接受了碘的CCl4溶液;在“资料卡片”的启迪下，教师引导学生通过探究方式解决问题、得出结论。实验让知识更直观，这让高一起步阶段的学生更容易接受。

4.实验能让学生体会到化学的魅力

实验给学生创设一个类似于科学家探究自然规律的环境，学生积极主动地参与、推动实验进程，通过实验去摸索科学知识产生的过程，从而开启化学实验思维。这样学生不仅在知识与能力层面有所收获，而且能体会到化学实验的魅力。

【参考文献】

[1]刘鹏辉.基于化学核心素养的课堂教学设计策略——以“证据推理与模型认知”为例[J].名师在线，2019（30）：15-16.