利用教材素材 培养学科思维

摘 要：新教材有丰富多样的情境素材，充分挖掘并利用这些情境素材，可以培养学生的辩证思维、逻辑思维、宏——微探究等思维能力，提高学生的化学核心素养.

关键词：教材；培养；思维

中图分类号：G632"" 文献标识码：A"" 文章编号：1008-0333（2024）19-0120-03

化学教材作为教学的主要依据，不仅承载着丰富的化学知识，更是培养学生学科思维的重要素材.在化学教学中，教师应当充分挖掘教材中的知识点，有意识地引导学生进行观察、实验、思考、探究等，从而提高他们的化学素养和综合素质.新教材有丰富多样的情境素材，包括：化学史类、科学·技术·社会类、研究与实践类、探究类、化学与职业、方法导引类等素材，合理利用教材中情境素材设计相应的问题，在分析并解决问题的过程中，培养学生的辩证思维、逻辑思维、宏——微探究思维等学科思维的培养.

1 利用教材实验培养学生的辩证思维

实验是化学教学的重要手段，教师可以利用化学实验来培养学生的观察能力、实验操作能力和实验思维.通过实验，学生可以直观地了解化学反应的过程，培养他们的实验技能和科学思维.如在进行氯气的实验室制法的教学时，因氯气是有毒气体，必须进行尾气处理.由于氯气能和氢氧化钠溶液发生反应，在人教版教材中用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，防止污染空气.其装置图如图1所示.

在完成实验室制氯气的教学内容后，设计如下问题：

（1）教材中用氢氧化钠溶液吸收氯气时为什么没有用防倒吸装置呢？

（2）能否将氢氧化钠换成氢氧化钙？

（3）标况下11.2 L Cl2通入足量的水中转移的电子数与11.2 L Cl2通入足量NaOH溶液中，转移的电子数是否相同？

对于问题（1）学生争议较大，有同学认为是氢氧化钠溶液的浓度小不会发生倒吸，有同学认为氯气和氢氧化钠溶液反应较慢不会发生倒吸，有同学认为教材上的图不正确，需要修改，等等.鉴于此，笔者在课后用浓氢氧化钠溶液和饱和氢氧化钠溶液吸收氯气都未出现倒吸现象，并将实验过程拍成视频在课堂上播放，及时消除了学生的疑虑，同时说明教材上的尾气处理装置图是正确的.查阅文献资料发现李周平通过实验发现将氯气和氢氧化钠溶液设计成喷泉实验，用不同浓度的氢氧化钠溶液进行实验均不能形成喷泉，研究发现是因为氯气与氢氧化钠溶液反应的速率较小，用氢氧化钠溶液进行氯气的尾气处理时不需要防倒吸装置[1].

通过观察氯气的尾气处理装置，在质疑中引导学生进一步明确了用洗气法吸收尾气时并非所有的气体都要设计防倒吸装置，对于类似于氯气与氢氧化钠溶液这样较慢的反应，不必用防倒吸装置.说明事物有一般性和特殊性两种属性，学会用辩证的眼光看待问题才能更全面客观地认识物质及其性质，认识自然，认识世界[2].

2 利用教材习题培养学生的逻辑思维

2.1 例1（2019人教版化学必修一P43第5题）

下列实验方案中，不能测定出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3质量分数的是（" ）.

A. 取a g 混合物充分加热，质量减少b g

B. 取a g 混合物与足量盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得到b g固体

C. 取a g 混合物与足量NaOH溶液充分反应，得到b g 溶液

D. 取a g 混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体经干燥后用碱石灰吸收，质量增加b g

分析 此题若用学生熟悉的方法来分析，可分析出A项、C项、D项.A项中质量减少b g 是NaHCO3分解产生的二氧化碳和水的质量，根据方程式2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑可计算混合物中NaHCO3的质量，从而测定混合物中Na2CO3质量分数.A项正确.B项中反应的方程式为NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O，b g 溶液中有Na2CO3和未反应完的NaOH，无法计算出混合物中Na2CO3质量分数.C项不正确.D项中b g 是NaHCO3与稀硫酸充分反应产生的CO2，根据CO2的量可计算NaHCO3，从而计算出混合物中Na2CO3质量分数.D项正确.

对于C项引导学生建立守恒观，根据反应 NaHCO3+HClNaCl+CO2+H2O

可知b g 固体为NaCl，根据Na元素守恒，设混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量分别为x mol、y mol，则：x+y=b/58.5，106x+48y=a；解这个二元一次方程组可得混合物中Na2CO3的质量分数.B项正确.

本题中选项B用守恒法能快速计算出Na2CO3的质量，求出混合物中Na2CO3的质量分数.引导学生从初中常用的质量比法过渡到高中的守恒法在解题中的运用，能快速准确地求算出结果，提高学生分析解决问题的能力，同时培养学生的逻辑思维.

2.2 例2（2019人教版化学必修一P64第12题节选）

某种胃药的有效成分为碳酸钙，测定其中碳酸钙含量的操作如下（设该药片中的其他成分不与盐酸或氢氧化钠反应）：

①配制0.10 mol/L 稀盐酸和0.10 mol/L NaOH溶液；

②向一粒研碎后的药片（0.10 g ）中加入20.00 ml 蒸馏水；

③用0.10 mol/L NaOH溶液中和过量的稀盐酸，记录所消耗NaOH溶液的体积；

④加入25.00 ml 0.10 mol/L 稀盐酸.

请回答下列问题：

（1）正确的操作顺序是（填序号）.

答案：①②④③或②①④③

（2）某同学4次测定所消耗的NaOH溶液的体积，见表1.

根据这个同学的实验数据，计算这种药片中碳酸钙的质量分数.

分析 本题涉及余量滴定，且步骤较多，对高一学生而言难以理清各操作步骤的意图，将上述文本主要过程转化为流程图，具体设计如下：

0.1 g 药片研碎蒸馏水

20.00 mL含碳酸钙的溶液

稀盐酸25.00 mL 0.10 mol/L

CaCl2、剩余的盐酸

NaOH溶液V mL 0.10mol/LCaCl2溶液

分析 先计算出4次测定消耗的NaOH溶液的平均体积

V[NaOH（aq）]=13 mL，根据方程式HCl+NaOHNaCl+H2O可知

n（HCl）剩余=n（NaOH）=0.10 mol/L×13×10-3 L=1.3×10-3 mol ，与CaCO3反应的HCl物质的量为0.10 mol/

L×25.00×10-3L×1.3×10-3 mol=1.2×10-3 mol ，根据方程式CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O可得

n（CaCO3）=1/2n（HCl）=6×10-4 mol ，m（CaCO3）=6×10-4 mol×100 g/mol=6×10-2 g ，w（CaCO3）=6×10-2 g /0.1 g ×100%=60%.

本题对于高一学生来说有一定的难度.引导学生在理清正确的操作顺序后，将文本转化为流程图，以帮助学生理清各物质之间的反应关系和用量关系，然后根据反应的方程式求算出该胃药中碳酸钙的含量.可见流程图便于学生综合应用已知信息分析问题，快速准确解决问题，有利于培养学生的逻辑思维.

3 利用教材图表培养学生的宏——微探究思维

依据图3（人教版必修一48页），设计如下问题：

（1）写出次氯酸分解的化学方程式.

（2）实验室配制氯水时应注意哪些问题？氯水久置后成分会发生怎样的变化？

（3）小王同学在一次实验中发现：把新制的饱和氯水逐滴滴加到含有酚酞的氢氧化钠溶液中，当滴到一定量时，红色突然褪去.回答下列问题：

①氯气通入水中时发生反应的化学方程式为；新制氯水中有强氧化性的分子有.

②探究“红色褪去”的原因可能有两种：

猜想a：新制氯水中的盐酸中和了NaOH，溶液由红色变成无色；

猜想b：

怎样用实验证明红色褪去的原因是a或b？

结合教材中的图片，设计具有宏观现象分析和微观探究本质的问题，引发学生思考，使学生在解决问题的过程中认识次氯酸的性质，新制氯水、久置氯水成分的不同，同时培养学生“宏—微—符”表征的学科思维能力.

4 结束语

英国科学家波普曾说：“科学知识的增长永远始于问题，终于问题.”合理恰当应用教材中的素材，引发学生积极深入思考，在解决真实问题的情境中，不断拓展学生的思维，使学生逐步学会用化学视角分析和解决问题.同时引导学生学会用辩证的眼光看待问题，有助于其全面客观地认识自然和世界.

参考文献：

［1］李周平.氢氧化钠溶液和氯气能产生喷泉吗？[J].中学化学教学参考，2022（9）：54-56.

[2] 李梦华.哲学思想解决高中化学反应原理问题[J].数理化解题研究，2022（28）：140-142.

［责任编辑：季春阳］