創設探究實驗 構建智慧課堂

趙青

【關鍵詞】化學 探究實驗 注射器

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）09B-0048-02

為了更好地落實修訂后的化學課程標準，國家電教館在全國組織了精品課例展，我有幸作為嘉賓對《化學實驗中給力的注射器》這節課進行課標解讀。下面就其中的幾個教學片段，談談如何通過注射器將“身邊的化學物質”中的主干知識串聯起來，并在教學中較好地落實課程標準，供大家參考。

《化學實驗中給力的注射器》是以“身邊的化學物質”這一主題的課堂復習為主線的教學設計，它通過對核心物質的探究，不僅能夠使學生掌握核心物質的用途、性質、變化、化學反應以及物質間的相互關系等具體知識，還能讓學生體驗實驗探究過程，學會科學探究方法，逐漸形成靈活的思維。

一、創設探究情境，培養實驗能力

修訂后的課程標準在教學建議上作了較大的改動，新增了“優化課堂教學過程，提高課堂教學的有效性”條目，其中明確指出：“要努力創設真實而有意義的學習情境。”針對“身邊的化學物質”這一主題的復習，真實而有意義的學習情境不僅和學生的生活聯系密切，給學生多方位的感官沖擊，而且能從紛繁的現象中聚焦其本質及變化性質，并且讓學生從真實情境中發現問題，展開討論，從而提出解決問題的思路。這樣的學習方式會讓學生獲得成就感，進而愿意探究情境中所包含的知識規律，這是課程標準要求建立起來的學習觀念。

片段1 探究充氣膨化食品包裝袋內的氣體成分

[提出問題]許多同學喜歡吃薯片、蝦條等膨化食品，這種食品常充入氣體，請猜猜充入的可能是什么氣體？

[猜想]充入的氣體可能是氮氣、二氧化碳、稀有氣體（空氣中量太少且制取成本高，教師對稀有氣體的猜想及時予以排除）。

[設計方案并實施]用注射器抽取某一食品包裝袋內的氣體，注入盛有澄清石灰水的試管中。

[解釋論證]觀察到澄清石灰水變渾濁的現象，說明充入的氣體可能是二氧化碳或二氧化碳和氮氣的混合物。

[板演]二氧化碳和石灰水反應的化學方程式。

[設問]生產廠家為什么不向包裝袋中充入空氣呢？

[分析]薯片和空氣中的氧氣會發生氧化反應而變質。

課堂中，引導學生利用醫院中經常用到的注射器自己設計并動手實驗，根據“物質的用途是由其性質決定的”這個規律來探究食品包裝袋中氣體的成分。學生置身于實驗這個真實情境中，在實驗、分析、解決與化學有關的實際問題中學習，從中獲得化學知識，并促使自身逐漸形成一種從化學視角解讀情景的能力。這一情境設計還將科學探究的“假設預測——實驗設計和實施——收集證據——解釋論證”幾大要素一一外顯，使學生在掌握具體知識的同時深化對化學探究方法的理解。

片段中，通過對食品包裝袋中氣體成分的檢驗，復習了“身邊的化學物質”CO2、O2和N2的性質，通過學生實驗探究、上臺板演等方式和讓學生探究包裝袋中不能充入空氣的原因，體現了新課程標準對氧氣、二氧化碳的性質和用途考查要求的提高。

二、改進經典實驗，培養創新能力

“測定空氣中氧氣的含量”這個實驗是初中化學探究活動中一個有代表性的實驗。縱觀整個初中化學內容，同時涉及物質組成、物質含量的測定的實驗在教材中只有這一個。在教學時，對于有探究價值的實驗，要敢于將其放大，讓學生經歷探究的過程。此片段再次巧妙地利用注射器改進了實驗，不僅讓學生了解了混合物與其組分間的關系，而且加深了學生對定量實驗的功能和特點的認識。

片段2 空氣中氧氣含量測定實驗的改進

[導入]同學們還記得我們是用什么原理來測定空氣中氧氣的含量的嗎？

[課件呈現]利用紅磷和集氣瓶中的氧氣反應，使集氣瓶中的壓強變小，燒杯中的水進入集氣瓶約占。

[設問]能否用硫、木炭、白磷等物質做測定氧氣含量的反應物？如果用硫、木炭代替紅磷進行實驗，對測定結果有怎樣的影響？

[分析]寫出硫、木炭與氧氣反應的化學方程式，再與紅磷和氧氣反應的化學方程式比較，得出“生成物是固體”的要點。若生成氣體，應把燒杯中的液體換成一種能吸收或能和該氣體發生反應的液體。

[過渡]課本實驗采用的是一種典型的方法，但不是唯一的，還可以用其他方法代替。

[演示實驗]在50mL注射器底部放一個金屬片，金屬片上放一粒綠豆大小的白磷，抽入40mL空氣，用橡皮塞堵住注射器管口，將注射器放入熱水中，觀察現象。然后將注射器放入冷水中再觀察現象。

[現象]在熱水中產生大量的白煙，活塞外移至約50mL處，而在冷水中活塞緩慢內移最終停止于32mL。

[設問]實驗中為什么將注射器先放入熱水中？若所測結果最終小于，其原因可能是什么？

[回答]使溫度能夠達到著火點。其原因可能是活塞與針筒之間有摩擦力，白磷量不足，沒有冷卻至室溫，裝置氣密性不好等。

[設問]會不會出現書本實驗中那樣大于的情況？

[師生討論]此實驗采用的是先將容器密封，然后再引燃白磷的方式，所以不會出現大于的情況。

通過改進后的實驗與課本實驗的對比，學生感受到改進后實驗具有操作簡便、安全、環保、成功率高、能直觀顯示氧氣體積等多個優點。這一教學片段表明，復習并不是簡單地將書本的實驗再重復一遍，而是通過改進和挖掘，開闊學生的視野，拓展學生的思維，促進知識的內化和自主建構。

另外，本教學片段還采用由淺入深、環環相扣的問題設計逐步引導學生進行探討，使學生的思維步步深入。例如對原料的選擇，首先提出問題：能否用硫、木炭等物質作測定空氣中氧氣含量的反應物？如果用硫、木炭代替紅磷進行實驗，對測定結果有怎樣的影響？通過這樣的設問，巧妙地將氧氣和二氧化碳的化學性質與實驗融合在一起，進一步復習氧氣等物質的性質。在這個問題引導下形成假設，讓學生先寫出硫、木炭與氧氣反應的化學方程式，再與紅磷和氧氣反應的化學方程式比較，得出“生成物是固體”的要點。這時學生就會思考：是否可以把燒杯中的液體換成一種能吸收或和氣體發生反應的液體？它很好地踐行了修訂后的課程標準提出的“為了提高復習教學的有效性，可將系統歸納和探究活動結合起來”的教學建議。

三、加強實驗探究，理解知識本質

在復習“酸和堿”的有關知識時，通常讓學生描述鹽酸和氫氧化鈉的性質，再者能將它們的化學性質默寫下來就算達到了要求。這樣的復習對實驗背景的依托少，造成學生體驗少，記憶多，難以將物質的性質、變化、化學反應跟實驗相融合，與現行的課程標準相悖離。“化學實驗中給力的注射器”能巧妙地將化學知識與實驗驗證結合，通過實驗活動，引導學生從本質上認識和理解所學的化學知識。

片段3.探究酸堿發生中和反應的實驗

[導入]如何證明氫氧化鈉和鹽酸確實發生了化學反應呢？

[學生回答]在滴有酚酞的氫氧化鈉的紅色溶液中加入鹽酸，紅色逐漸消失。

[提出問題]能否通過鹽酸與較活潑的金屬、某些金屬氧化物、難溶性的堿及碳酸鹽發生反應的明顯現象來證明氫氧化鈉和鹽酸確實發生了化學反應呢？

[演示實驗]鎂條和鹽酸反應產生大量氣泡時，滴加氫氧化鈉溶液，氣泡停止產生，說明氫氧化鈉和鹽酸發生了中和反應。

[質疑]有可能在滴加氫氧化鈉溶液時鹽酸剛好反應完了，氣泡也就停止產生。

[追問]那如何設計實驗證明氣泡停止產生時鹽酸并沒有反應完呢？

[設計并實驗]在盛有相同鎂條的兩支試管中，分別用注射器注入等質量分數的4mL的鹽酸溶液，再向其中一支試管中滴加氫氧化鈉溶液直至無氣泡產生，對比另一支試管中仍有大量氣泡產生。證明氫氧化鈉確實和鹽酸發生了中和反應。

片段3中的許多細節，反映了教師進行教學設計時能清晰地認識到學生在酸、堿、鹽內容上的起始點、發展點和障礙點。也就是說，學生在復習之前已經知道了什么（讓學生簡述課本借助酚酞證明酸堿發生了反應），哪些知識還需要提高（將酸、堿的化學性質應用于實驗設計中），學生會經歷什么樣的過程（對比實驗貫穿整個實驗探究），以及學生理解過程通常會遇到哪些困難（學生思維的不嚴謹）。教師對“酸和堿”主題內容的總體審視和把握，使復習目標的三個維度具有可操作性，同時還具有明確的指向性。

片段中采用向鎂和鹽酸的混合物中滴加氫氧化鈉溶液后，氣泡停止產生的演示實驗，得出“鹽酸和氫氧化鈉發生了反應”這個不嚴謹的結論。學生深入思考后提出疑問：有可能是在滴加氫氧化鈉溶液的同時鹽酸正好反應完了。為了使學生進一步思考，教師繼續追問：怎樣設計實驗證明鎂和鹽酸都沒有反應完而氣泡卻不再產生了呢？把學生質疑的問題作為思維的激發點，鼓勵學生設計對比實驗方案，在討論中，幫助學生在知識結構與問題結構之間建立聯系，幫助學生理清解決問題的思路。這樣將核心化學物質本體認識與實驗情景相融合，學生才能在記憶、應用、提取信息中深化認識，才能把作為物質的核心性體現出來。這個片段教學讓我們清楚地領悟到什么活動能將學生的思維引向深入，什么活動能讓學生領悟到知識背后隱含的思想、方法；也充分說明了課堂的情境、問題、活動和深層的理解之間應當保持統一。這一教學片段通過問題啟動探究，實施探究，在探究中發展思維，較好地達到了新課程標準的要求，將“體驗實驗探究過程、體會對比實驗方法、發展思維”三個層次的體驗性學習目標落實得恰到好處。而且通過實驗讓學生走進物質世界，使課堂充滿化學味，將“以學生為主體、教師為主導、問題為主線、思維為核心”的課程理念落實到實際教學中。

從這幾個教學片段可以認識到，“身邊的化學物質”的復習僅靠記憶是不能取得良好效果的，它得把原理、性質、變化、用途、物質間的相互關系與實驗融合，形成學習的方法，并讓學生體會到核心物質只是代表，應從代表物中獲得方法才能發展為較高水平的能力，發揮核心物質的價值。這樣教學，學生不僅能掌握典型的化學物質，更能得到各種能力提升。

（責編 易惠娟）