例談初中化學復習課中實驗設計的兩種策略

邸鳳剛

[摘 ? 要]通過案例研究和案例陳述，圍繞教材實驗提出新視角、新思路，或進行改進創新，圍繞典型物質分析核心知識的邏輯結構并設計復習課中的實驗思路，對強化和優化當前化學復習課中實驗的運用具有一定的意義。

[關鍵詞]復習課;實驗設計;初中化學

[中圖分類號] ? G633.8 ? ? ? ?[文獻標識碼] ? A ? ? ? ?[文章編號] ? 1674-6058（2019）26-0065-03

復習課是化學教學中非常重要的一類課型，所起的效用為承前啟后、溫故知新、突出重難點、延伸深化知識點、梳理知識線、提升學生解決問題的能力。如何上好復習課一直是一線教師的一個教學難題。目前達成的共識是：復習教學不應是知識的簡單再現和梳理，應將重心落在將零散的知識點重新整合，構建完整的知識網絡上，以強化化學知識的應用，促進學生對化學知識的理解，提升學生的化學思維水平和解決問題的能力。

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗是化學學科的主要特征，也是進行科學探究的重要方式，它的功能是其他教學方式無法替代的[1]。在復習課中引入實驗，可以深度激發學生的學習興趣和探究欲望，是提高課堂教學質量和效率的有效手段。但是復習課不同于新授課，教材沒有編排實驗內容。如何設計復習課的實驗內容，引導學生進行探究？對此，筆者結合日常教學觀摩和實踐進行了思考。

一、從教材實驗入手，探究實現深度挖掘

鑒于初中化學為化學啟蒙教學的特點，同時考慮到學生的認知水平和接受能力，現行化學教材中穿插了許多實驗，既有教師的演示實驗，也有學生的分組實驗以及課后的家庭小實驗。實驗設計的目的在于培養學生的觀察能力、實驗技能、分析理解能力、實驗設計能力等，這也是中考實驗題考查的重點。因此在復習課教學中，可以重現教材實驗，并提出更深層次的問題，或者對教材實驗進行科學的改進、重組。

例如“利用紅磷測定空氣中氧氣含量”，這是教材中一個非常經典的實驗。滬教版初中化學教材將這一內容編排在第一章《開啟化學之門》中，引導學生探究空氣的成分。通過這個實驗，學生認識了空氣中的兩大主要氣體“氧氣”和“氮氣”，為第二章《身邊的化學物質》的學習做了鋪墊。同時探究過程所體現出的科學方法和科學思維，貫穿了整個初中化學的學習過程，在后續的定性、定量實驗中會不斷地得以應用。因此，這個實驗是復習課上創設情境的一個很好的素材。

【案例1】《認識化學變化》單元復習教學片段

[教師演示] 在燃燒匙中加入過量紅磷，在酒精燈上點燃后，迅速伸入250 mL錐形瓶中，旋緊帶有燃燒匙的橡皮塞。

[學生觀察] 紅磷燃燒，錐形瓶內產生大量白煙，過一會兒熄滅。

[問題串]

①憶：這個實驗在哪里見過？空氣中氧氣的含量大約是多少？

②想：紅磷先在瓶中燃燒后又熄滅，物質燃燒的一般條件與滅火的原理是什么？

③表：如何表達這個化學反應？依據的原理是什么？

③算：給出空氣的密度，請你計算至少需要多少紅磷，才能消耗掉錐形瓶中的氧氣。

④繪：錐形瓶中物質總質量、錐形瓶內的氣壓、錐形瓶內的溫度隨時間變化的曲線。

⑤再繪：錐形瓶內紅磷、氧氣、五氧化二磷的質量隨時間變化的曲線。

⑥再想：錐形瓶內的氧氣被紅磷耗盡了嗎？給出資料，當空氣中氧氣的體積分數低于7%時，紅磷就無法繼續燃燒。

通過“紅磷在氧氣中燃燒”的實驗，將本單元的核心知識“燃燒與滅火，質量守恒定律的意義和應用，化學變化中常伴隨的現象”整合在一個真實的情境中，使教學流程簡捷流暢，復習內容清晰明了。學生在復習舊知識的同時不斷涌現新的問題，在思維的碰撞下引發思考，不斷產生令人激動的火花。有條件的情況下，還可以進一步探究錐形瓶中剩余氧氣的體積分數，激發學生的學習興趣，拓展學生的視野。這個實驗還可以用于第二章《身邊的化學物質》的復習，以及第五章《金屬的冶煉與利用》的復習。如指導學生設計實驗，依據“鐵生銹”的原理，利用暖寶寶中的物質或實驗室中的還原鐵粉、食鹽水、活性炭等物質代替紅磷測定空氣中氧氣的含量。

滬教版教材在第五章《金屬的冶煉與利用》中，設計了“鐵的冶煉”作為金屬冶煉的典型實驗。鐵作為生產生活中產量最大、應用最廣的金屬，比較具有代表性。鐵器在社會歷史的發展中曾引領了一個時代——“鐵器時代”，甚至可以冶鐵的質量高低來衡量一個國家工業發展的水平。因此在設計關于金屬的單元復習或專題復習時，一般都以鐵為主要物質來進行設計，教材上鐵的冶煉原理的探究實驗，也可以作為復習時進一步探究的素材。

【案例2】冶鐵原理的追蹤探究

教師在執教《鐵的輪回》第五章復習課時，對教材實驗進行了改進，裝置如圖1所示。

教師演示：

①注入一氧化碳排盡空氣，夾緊氣球上的止水夾。

②用酒精燈加熱淺V型玻璃管，待裝置中紅棕色固體變為黑色時停止加熱。

③待裝置冷卻，用裝有澄清石灰水的注射器吸取裝置中的氣體，振蕩，變渾濁，證明產生了二氧化碳。

④固體產物驗證，用磁鐵吸引淺V型玻璃管內的黑色固體，發現能被磁鐵吸引，產物可能是鐵。

⑤進一步驗證，取樣于試管中，加入約5 mL稀鹽酸，同時取少量鐵粉于另一試管中，加入約5 mL稀鹽酸，對比觀察，發現鐵粉中有氣泡冒出，產物中沒有氣泡，證明產物不是鐵。

師生活動：

①對比教材實驗（酒精燈替換了酒精噴燈），分析沒有得到鐵的可能原因。

②資料收集，證據推理。

[物質性質 四氧化三鐵 氧化亞鐵 氧化鐵 鐵粉 顏色 黑色 黑色 紅色 黑色 能否被磁鐵吸引 能 不能 不能 能 ]

CO還原氧化鐵的過程大致分為三個階段：

階段1：[3Fe2O3+CO500∽600℃2Fe3O4+CO2]

階段2： [Fe3O4+CO600∽700℃3FeO+CO2]

階段3： [FeO+CO>700℃Fe+CO2]

③分析探討，加深認識。

教材實驗對操作的要求較高，如酒精噴燈的使用、尾氣的處理等，稍有不慎，就可能導致酒精噴燈熄滅，或者CO燃燒引起爆炸。該條件下產物為鐵粉，因此學生對產物驗證方法的理解不夠深刻，經常認為只要能被磁鐵吸引，即是鐵粉，沒有必要再用稀鹽酸做進一步的驗證。復習課中這個實驗的改進，操作簡便，安全性高，綠色環保，既重溫了實驗中的關鍵操作，又用加熱溫度在400[∽]500℃的酒精燈代替酒精噴燈，制得“非目標產物”Fe3O4。在對產物的驗證中，學生發現Fe3O4也是有磁性的，也能被磁鐵吸引，加深了對檢驗產物鐵的方法的理解（為了增強趣味性，在進一步驗證固體產物的環節，也可以將鐵粉和產物粉末分別撒在酒精燈火焰上，鐵粉星光點點，產物粉末無變化）。同時，學生體會到在不同條件下，物質之間的反應可能產生不同的物質，理解了用CO冶鐵的條件應寫“高溫”而不是“加熱”。

二、從典型物質入手，串聯構建知識網絡

化學復習課內容多而雜亂，因此我們需要一面“旗幟”，在其指引下，挖掘核心知識之間的內在聯系，并按學生的認知發展將雜亂的知識點有序而合理地進行排列，串聯成線，構建成網，形成完整的知識框架。這面旗幟可以取材于我們身邊的一些典型物質，如氧氣、二氧化碳、水、鐵、醋酸、生石灰等。這些物質在生活中很常見，應用廣，貼近學生的生活實際，以這些物質為基礎的實驗教學設計更容易引起共鳴，激發學生探究學習的興趣。這些物質在初中化學所學習的物質中具有代表性，它們的性質、變化、用途、制法等涉及的化學知識和實驗技能，具有極高的遷移價值，且涉及的知識面很廣。圍繞這些典型物質，依據生活實例，整合教學內容，創設教學情境，精心設計實驗，學生必定樂于主動參與復習過程。例如，在進行金屬的復習教學時，筆者做了如下設計。

【案例3】金屬的專題復習教學片段

展示設問：易拉罐的材質是什么？提供樣品A和樣品B，樣品A取自椰樹牌椰汁易拉罐，樣品B取自可口可樂易拉罐。

猜想假設：學生認為可能是鋁、鐵、鋅、鎂……

設計實驗：如何確定樣品是哪種金屬？（學生興趣盎然，啟動思考）

合作探究：用磁鐵吸，樣品A能被吸起（可能含鐵）;再取兩片樣品A，打磨后分別放入稀硫酸和硫酸銅溶液中，放入稀硫酸中的表面有氣泡產生，放入硫酸銅溶液中的表面產生了紅色物質。

方法延伸：給出資料：溶液中Fe2+可以與鐵氰化鉀K3[Fe（CN）6]反應，產生藍色沉淀。

……

追本溯源：鐵是如何得到的？工業冶鐵的原料、原理、設備是什么？

拓展視野：鋁的冶煉。

鐵具備極好的生活基礎，圍繞鐵的實驗設計整合了金屬的冶煉、金屬的化學性質（金屬與酸和某些鹽溶液的置換、金屬的活動性、金屬的氧化）等核心知識。讓學生在已經掌握一定化學理論的基礎上，進行分析、設計、動手操作、合作探究，使課堂活躍、靈動，不再枯燥乏味，對提高學生的綜合能力有著重要的影響。

又如，在復習“酸堿鹽”時，可以圍繞二氧化碳的得失循環進行恰當設計。二氧化碳“易得”，常溫下通過碳酸鹽或碳酸氫鹽與酸反應即可產生;也“易失”，易與堿溶液反應生成碳酸鹽或碳酸氫鹽。二氧化碳的得失循環整合了酸、堿、鹽的性質。

【案例4】酸、堿、鹽的復習教學片段

教師展示：胃藥碳酸氫鈉片的產品標簽和說明書。

教師引領：“本品每片含碳酸氫鈉0.5 g”，這與實際相符嗎？讓我們一起設計實驗進行探究。

師生活動：設計、實施測定碳酸氫鈉含量的實驗方案。（學生小組討論，交流，教師歸納、總結）

1.用樣品與稀鹽酸或稀硫酸反應。

2.測定產生的二氧化碳的質量，再根據產生的二氧化碳的質量計算樣品中碳酸氫鈉的質量。主要方案如下：

①用濃氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，測量反應前后裝置增加的質量。

②測量反應前后裝置和裝置內物質的總質量的變化。

③測量生成的氣體體積，再根據密度計算。

3.對比分析：由于鹽酸具有揮發性，揮發出的氯化氫氣體會影響測量結果，因此使用稀硫酸。方案①中在對比了石灰水和濃氫氧化鈉溶液后，選擇了用濃氫氧化鈉溶液吸收，但仍很難將二氧化碳吸收完全，可行性不高……在對實驗的儀器和細節進行對比分析、補充完善后，利用方案②進行實驗。

在二氧化碳的“得”中，加深了學生對酸的性質以及碳酸氫鹽性質的理解;在二氧化碳的“失”中，學生對常見的堿——氫氧化鈣和氫氧化鈉的性質更加明晰。在二氧化碳的含量測定中，運用了多種方法，通過對不同方法的比較、辨析，提高了學生思維的深度和廣度。對實驗細節的探討，能有效促進學生思考問題、運用所學知識解決問題的能力。同時，探究過程將可計量計算與實驗融合在一起，讓計算不再是紙上談兵。實驗過程中所加稀硫酸的量也是經過計算確定的，由此讓學生體會到化學計算在實際應用中的價值。

總之，實驗體驗是其他教學方式無法替代的，教材實驗和典型物質所承載的學科價值有待我們進一步去發掘。以此作為復習課實驗設計的素材，可以老調新彈，給學生以新視角、新思路，還可以引入微型化實驗、創新實驗以及數字化實驗，將定性升華到定量[2]。如此既能提高化學復習的效率，也能提升化學復習的內涵，同時可以加深教師對教材的理解，提升自身的學科素養。

[ ?參 ? 考 ? 文 ? 獻 ?]

[1] ?中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012.

[2] ?繆陳亞.核心素養背景下初中化學復習教學策略初探[J].化學教與學，2018（3）：58-59.

（責任編輯 羅 ? 艷）