基于证据推理与模型建构的初中化学复习教学

祁晓黎

摘要：证据推理与模型建构是培养学生科学思维的重要内容，对培养学生的化学核心素养起着重要作用。在初中化学复习教学中，教师要强化学生对宏观辨识与微观探析的再认知，让学生亲历问题解决过程的学习方式，保证学生思维的活跃度和深度。

关键词：新课标；证据推理；建构模型；初中化学复习教学

在复习阶段，面临中考压力，在有限的教学时间内，部分化学教师的复习教学只重视知识点重现，学习活动仍主要围绕考试开展，活动探究过程流于形式。为进一步提高初中化学复习课的教育功能，本文尝试通过构建探究未知溶液的成分——几种常见离子的检验的思维模型，强化学生对宏观辨识与微观探析的再认知，让学生亲历问题解决过程的学习方式，保证学生思维的活跃度和深度，以期突破中考化学复习教学的困境。

一、制定学习目标

本节课的学习目标是理解一种离子可以有多种检验方法，对这些检验的操作方法进行归纳提升，掌握检验物质的一般思路和方法，引导学生对方法进行优选及在离子检验中要注意排除干扰，并检验方案的设计和评价等，让学生对化学科学的探究本质有更深的认识，从而提升学生的科学素养。笔者制定了以下三个具体学习目标。

1.学会单一离子（Cl-、CO32-、SO42-、OH-）的检验，并对检验方法进行分类；理解混合溶液中离子的检验原理和方法，依据现有的实验试剂和事实证据独立设计实验方案，预设可能出现什么样的现象、支持什么样的结论，并根据证据，推理出现这种现象的原因；理解优选方案的原则和排除干扰的方法。

2.通过对多种方法的归纳和分类，体会归纳和分类方法在学习中的作用，对于实验结果，能够总结和提炼，建立认知模型，逐渐形成解决问题的思路方法；在物质检验中，体会变不可见为可见、从现象到结论的逻辑推理方法，提高综合分析问题和解决问题的能力。

3.体验物质检验在社会生活、工农业生产中的价值，通过合作探究解决真实问题，形成离子检验的思维模型，并运用思维模型解决新情境问题。

二、设计教学方案

（一）回顾旧知，导入复习

【引入】关于部分酸碱盐的溶解性表（20℃）、物质的溶解性及颜色特征，你能否清晰记忆？

（二）科学表达，明晰要点

【探究活动1】单一离子的检验。

教师要注意观察分析学生在实验中的表现，对学生的知识理解和认知水平、操作技能、探究能力、参与意识、合作精神、分析问题的思路、表达交流等进行综合评价，并注意引导学生规范对“实验操作、预测现象和结论”的表达（见表1）。

学生讨论实验方法。在列出的方法中，根据现象归纳检验方法可分为显色法、化气法、沉淀法，总结出在不同的情况下可以选择不同的实验方案，原则是操作简便易行，现象明显即可。在此基础上，可以推出两个模型：一是离子鉴别的“沉淀法”“化气法”“显色法”模型；二是“实验操作、预测现象和结论”表达的通用句式模型——取少量样品溶液于洁净的试管中，向试管中滴加_______，若出现现象_______，则原溶液中有_______。

【探究活动2】混合溶液中离子的检验。

有一瓶稀盐酸和稀硫酸的混合溶液，如何鉴别（见图1）？

【讨论】当SO42-和Cl-共存，SO42-会干扰对Cl-的检验，但Cl-不会干扰对SO42-的检验。

【方案设计】取少量样品溶液于试管A中，再向

试管中滴入过量Ba（NO3）2 溶液。若A试管中产生白色沉淀，则原溶液中有 SO42- 。静置试管，取少量上层清液于另一支试管B中，滴入适量AgNO3溶液，若B试管中产生白色沉淀，则原溶液中有Cl-。

第三个是离子鉴别防干扰模型：先检验SO42-，后除去干扰离子SO42-，再检验Cl-。

【探究活动3】混合溶液中离子的检验：一瓶敞口、久置的氢氧化钠溶液，判断是否变质？

教师此处可以引导学生依据现有的实验试剂和事实证据独立设计实验方案（见表2），预设可能出现什么样的现象、支持什么样的结论，并根据证据推理出现这种现象的原因。对于实验中出现的反常现象，能够主动地寻找证据，探究原因。对于实验结果，能够总结提炼，建立认知模型，逐渐形成解决问题的思路方法。以学生为中心的实验探究过程，充分体现了学生解决问题的自主性。只有让学生亲历问题解决过程，才能保证学生思维的活跃度和深度。

表2 混合溶液中离子的检验实验设计

[实验目的 实验步骤 预测现象和结论 判断氢氧化钠溶液中是否有碳酸钠（检验CO32-） 方案一：取少量样品溶液于试管中，向试管中滴入足量稀盐酸（稀硫酸） 若试管中产生气泡，则原溶液中有CO32- 方案二：取少量样品溶液于试管中，向试管中滴入CaCl2溶液（或硝酸钙溶液或氢氧化钙溶液） 若试管中产生白色沉淀，则原溶液中有CO32- 方案三：取少量样品溶液于试管中，向试管中滴入BaCl2溶液（或硝酸钡溶液或氢氧化钡溶液） 若试管中产生白色沉淀，则原溶液中有CO32- ]

【提炼核心问题】直接检验CO32-的存在（因为OH-不会干扰对CO32-的检验）。

能否用酚酞来检验CO32-？为什么？

【讨论】不能。Na2CO3溶液和NaOH溶液都呈堿性，都能使酚酞试液变红色。

【归纳】两种重要除杂方法模型：“沉淀法”“化气法”除杂模型。

“沉淀法”与“化气法”是两种重要的除杂方法，结合实验让学生体验式地习得了除杂的三个原则“不增、不减、易分离”，并将除杂的思路巧妙利用各种有趣的表情包言简意赅地概括出来，让学生形象地理解“真正的杂质离子”这一概念，将除杂思路生动形象地概括为“拆分”“配对”“统一”三部曲。

【模型思考】物质检验是实验试题或综合试题中常见的问题，物质检验的核心是基于物质性质确定检验方法，分为定性检验和定量检验。常见的试题类型有：

①检验单一物质或离子；

②检验混合物中的某种物质或离子；

③判断离子是否共存；

④具体问题情境中的物质检验，如洗涤过程中，通过检验物质或离子确定是否洗涤干净。

解答试题时，应依据物质检验的解题模型即“物质分类←→物质性质←→检验试剂和方法←→实验操作→实验现象→结论”进行分析。

【探究活动4】混合溶液中离子的检验：一瓶敞口、久置的氢氧化钠溶液，判断变质程度（成分确定）？

实验方案见上页表3。

【提炼核心问题】检验OH-的存在。

第四個是离子鉴别防干扰模型：先除去CO32-，再检验OH-（因为CO32-会干扰对OH-的检验）。

【探究活动5】如何除去氢氧化钠溶液中的碳酸钠？

学生设计实验方案：除去碳酸根离子需加入含有钙离子或钡离子的可溶性物质：CO32-+Ca2+=CaCO3↓，CO32-+Ba2+=BaCO3↓。

方案1：用适量CaCl2或BaCl2溶液来除去CO32-（会生成新的杂质，无法得到纯净的氢氧化钠）。

方案2：用适量Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液来除去CO32-（不会生成新的杂质）。

根据设计方案进行如下操作，向溶液中加入Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液至不再产生沉淀为止，再过滤，装瓶。

第五个模型见图2。

（三）模型运用，提高效率

教师应该对近几年中考化学实验试题进行整理和研究，并紧紧围绕实验考查的核心知识内容进行深度拓展和挖掘，设计融合高频考点与易错知识点的对学生思维发展起引领作用的专题，并通过在陌生情境下的巩固练习，实现对模型的修正完善，提高学习效率。

教师若认真分析“证据推理与建构模型”这一化学学科核心素养的内涵不难发现，其目标指向是通过化学学习认识活动，培育学生证据意识；提高依据目标获取信息、分析加工、概括整合、解释论证等逻辑思维能力；建立起解决化学问题的认识模型与思维框架；并调用模型框架解释现象、揭示本质，最终实现“从化学视角认识事物和解决问题的思想、方法、观点”的化学学科价值。

参考文献：

［1］康凯.论高中化学核心素养“模型认知”思维在教学中的培养［J］.新课程（下），2017（10）.

［2］崔允漷.学科核心素养呼唤大单元教学设计［ J ].上海教育科研，2019（4）.

（责任编辑：杨强）