立足實驗事實，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)

劉效俠

摘 要：針對2017年安徽中考化學(xué)實驗探究題老師的反應(yīng)，自己進(jìn)行深入反思。分析疑惑的原因和自己的理解，反思：化學(xué)教學(xué)要立足實驗事實，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，以及改進(jìn)的方向。

關(guān)鍵詞：原題；疑惑；反思

一、前言

2017年中考已經(jīng)落幕，各個學(xué)校的學(xué)生分?jǐn)?shù)已經(jīng)出來了，從改卷到看學(xué)生的分?jǐn)?shù)大家都在討論著，其一：是對15題的一些疑惑；其二：是今年的滿分人數(shù)明顯減少。本人參加了近十幾年的中考改卷工作，對大家討論的問題也進(jìn)行了一些深刻的反思。我認(rèn)為化學(xué)作為一門自然科學(xué)，一定要立足實驗事實，才能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

二、原題

15.（8分）某興趣小組用圖1裝置進(jìn)行實驗時發(fā)現(xiàn)，燒杯中飽和石灰水先變渾濁，后逐漸澄清。

（1）寫出甲裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________；石灰水變渾濁是因為生成了_______________________。（填化學(xué)式）

（2）為探究“飽和石灰水渾濁后變澄清的原因”，該小組同學(xué)開展了如下活動：

【查閱文獻(xiàn)】碳酸鈣（碳酸鈉等）與二氧化碳、水反應(yīng)生成可溶于水的碳酸氫鈣（碳酸氫鈉等）

【提出假設(shè)】假設(shè)1：揮發(fā)出的HCl使渾濁變澄清；

假設(shè)2：_____________________________________________________________________。

【設(shè)計實驗】為除去CO2中的HCl，小華在圖1中甲、乙裝置之間增加圖2裝置，裝置的連接順序是甲→_______________________→_______________________→乙（填字母序號）；其中存放的試劑合理是_______________________（填選項序號）。

A.濃硫酸 B.NaOH溶液

C.飽和Na2CO3溶液 D.飽和NaHCO3溶液

【實驗現(xiàn)象】飽和石灰水渾濁后，繼續(xù)通入足量CO2，沉淀部分溶解但最終并未完全澄清。

【得出結(jié)論】由以上探究可得出的結(jié)論是______________________________________________。

【注意：答對第（3）小題獎勵4分，化學(xué)試卷總分不超過60分。】

（3）該興趣小組在老師的指導(dǎo)下，用pH傳感器測得圖1燒杯中溶液的pH隨通入時間的變化曲線如圖3。

①AB段pH不變的可能原因是_______________________；

D點所得溶液的成分除H2O外還有_______________________。

②BC段發(fā)生的化學(xué)方程式主要有_______________________。

三、質(zhì)疑

1.用濃鹽酸石灰水會變渾濁嗎？

從經(jīng)驗來看，大家認(rèn)為濃鹽酸有揮發(fā)性，石灰水不會變渾濁。

我?guī)е鴮W(xué)生做了這樣一組實驗：分別用不稀釋的濃鹽酸、濃鹽酸和水按1∶1稀釋的、濃鹽酸和水按1∶2稀釋的和石灰石用圖1裝置進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)石灰水都會先變渾濁，繼續(xù)通氣會變澄清。看來不經(jīng)過實驗驗證的理論分析有時是不可靠的。那為什么會與大家的猜測不一致呢？猜想是否與相同條件下二氧化碳的溶解度比氯化氫小得多有關(guān)，通出來的氣體中二氧化碳的含量遠(yuǎn)大于氯化氫氣體，所以是可以看到渾濁的。

2.二氧化碳使石灰水變渾濁繼續(xù)通氣能否使渾濁完全變澄清呢？

大家認(rèn)為能變澄清。因為CO2+H2O+CaCO3=Ca（HCO3）2，碳酸氫鈣易溶于水。而事實上我們向飽和石灰水中吹氣，變渾濁后是不能完全變澄清的。我用飽和碳酸氫鈉溶液除去氯化氫氣體后再通入石灰水中，最終也是不能完全變澄清的。我們平時說的又變澄清了，是和之前的渾濁相比的，如果和之前的澄清石灰水比是不夠澄清的。這又怎么解釋呢？猜想：碳酸氫鈣是易分解的，它的溶解度是不穩(wěn)定的，和溫度、壓強(qiáng)和氣流的沖擊都有關(guān)系，Ca（HCO3）2=CO2+H2O+CaCO3當(dāng)正反應(yīng)和逆反應(yīng)（碳酸氫鈣的分解）達(dá)到某一平衡時，正反應(yīng)就不再繼續(xù)，所以不能完全地變澄清。

3.AB段pH開始時不變嗎？

有人認(rèn)為，濃鹽酸有揮發(fā)性，不可能pH開始時不變，這個我也和學(xué)生用實驗驗證了，僅就學(xué)校現(xiàn)有的條件用pH試紙來測也能看到溶液開始時pH確實沒變，題目中用傳感器測可能更為

準(zhǔn)確。

這三個質(zhì)疑都來自于濃鹽酸的揮發(fā)性。因此我特地做一個濃鹽酸揮發(fā)性的實驗，在試管里倒入少量濃鹽酸，塞上帶導(dǎo)氣管的橡皮塞，導(dǎo)氣管的另一端伸入硝酸銀溶液中，震蕩試管，導(dǎo)管口有氣泡，但硝酸銀溶液沒變渾濁。這也可以證明開始時石灰水的pH沒有變化。

辯證的懷疑和批判意識是科學(xué)精神的內(nèi)在要求。其實，書本上的東西和權(quán)威們的說法，都是在當(dāng)時當(dāng)?shù)氐目陀^情況下得出的結(jié)論。如果愛因斯坦不突破牛頓關(guān)于時間和空間的觀念，就不可能提出相對論。敢于懷疑，善于懷疑，才會去鉆研、去創(chuàng)新。所以，我們要鼓勵學(xué)生解放思想，大膽猜想，大膽向教師質(zhì)疑問難，樹立肯疑、敢疑和善疑的優(yōu)秀品質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)。

四、反思：立足實驗事實，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)

1.立足實驗事實，理解化學(xué)概念

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，很多結(jié)論的得出是來自于實驗的事實，尤其對剛接觸化學(xué)的學(xué)生，他們還沒有更多的抽象思維，老師更是要利用實驗來開啟學(xué)生的思維空間。比如對于燃燒的認(rèn)識：蠟燭在盛有空氣的集氣瓶中燃燒一會就熄滅了。為什么熄滅了呢？學(xué)生很容易答：“沒有氧氣了。”這種說法準(zhǔn)確嗎？老師接著放一點白磷在集氣瓶中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)白磷燃燒了或有白煙，所以說沒有氧氣了是不準(zhǔn)確的，應(yīng)該說氧氣濃度很低了。那么是不是沒有氧氣就一定不會燃燒呢？老師接著可以演示把鎂條點燃后伸入盛有二氧化碳的集氣瓶中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)鎂條繼續(xù)燃燒，于是發(fā)現(xiàn)沒有氧氣也可以燃燒，這樣來認(rèn)識燃燒的定義會更加清晰。通常說的一般物質(zhì)的燃燒是指可燃物與氧氣發(fā)生的發(fā)光放熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)上廣義的燃燒是指發(fā)光放熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng)。

2.立足實驗事實，尋找科學(xué)方法

科學(xué)合理的方法可以收到事半功倍的效果，一個實驗事實理清了，不管問題怎樣問你都會回答的。再看加分部分，二氧化碳通入石灰水一會，溶液的pH變小，這里發(fā)生了怎樣的變化呢？pH變小堿性減弱，堿性減弱有兩種情況，一是堿溶液被稀釋了，二是堿被反應(yīng)了而又沒生成堿性物質(zhì)。顯然這個屬于第二種情況。二氧化碳和氯化氫氣體都可以和堿溶液反應(yīng)，pH等于7時恰好完全反應(yīng)pH小于7時，通入的氣體剩余。按這個實驗的事實來分析，加分題對優(yōu)秀生來說是可以取得滿分的。這個只要老師在平時的實驗教學(xué)中對學(xué)生多加引導(dǎo)，讓學(xué)生用科學(xué)的方法來分析問題，相信學(xué)生會有提高。

3.立足實驗事實，正確處理一般性和特殊性

化學(xué)物質(zhì)種類繁多，分類的方法在化學(xué)學(xué)科中尤其重要。元素的分類、物質(zhì)的分類、化學(xué)反應(yīng)的分類等使化學(xué)學(xué)習(xí)變得輕松有條理，但一定讓學(xué)生知道同類的共性和個性，也就是一般性和特殊性，沒有完全絕對的東西。比如試卷的第9題：

下列實驗事實不能作為相應(yīng)觀點的證據(jù)是（ ）

這個題目，一些老師也選擇D，認(rèn)為教材上證明分子之間有間隔是體積變小。那大多數(shù)物質(zhì)熱脹冷縮，水結(jié)冰后體積卻會變大；大多數(shù)固態(tài)物質(zhì)溶解度隨溫度升高而增大，熟石灰相反。混合后體積變大為什么不可以呢？鐵絲在氧氣中燃燒質(zhì)量變大，這個反應(yīng)是遵守質(zhì)量守恒定律的，但質(zhì)量變大不能證明質(zhì)量守恒。如果裝置密封總質(zhì)量不變，可以證明質(zhì)量守恒，不變才證明守恒，反之，守恒才能解釋鐵絲在氧氣中燃燒后生成物質(zhì)量變大。在教學(xué)過程中一定注意要讓學(xué)生知道一般性和特殊性的關(guān)系。

五、結(jié)語

大考也好，小考也好，既是對學(xué)生的檢測，也是對老師的檢查，檢查在教學(xué)中我們還有哪些不足，需要作何改進(jìn)。葉瀾教授說：“一個教師寫一輩子教案不一定成為名師，如果一個教師寫三年反思可能成為名師。”我們不一定要成為名師，只要對教學(xué)中遇到的問題，考試中遇到的問題去深入思考，加以改進(jìn)，我想對一個教師來講是有利于自己成長的，更是對學(xué)生的一種負(fù)責(zé)和對學(xué)科的一種敬重！

哈佛大學(xué)校長陸登庭在北京大學(xué)講壇上講了這樣一段發(fā)人深省的話：“在邁向新世紀(jì)的過程中，一種最好的教育就是有利于人們具有創(chuàng)新性，使人們變得更善于思考、更有追求的理想和洞察力，成為更完善、更成功的人。”作為科學(xué)課之一的化學(xué)課，既有它趣味的一面，也有它神秘的一面，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的最好素材；而作為科學(xué)課的化學(xué)教師，一方面要立足科學(xué)事實，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，另一方面也要鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新。

編輯 謝尾合