基于真實情境的學生活動設計

摘要：以“廢水中的離子區分”為例，帶領學生基于真實情境下進行問題研究。以一個實際問題作為牽引，引導學生理解初中化學中有難度的離子之間的區分，讓學生親身體驗知識形成的過程，并且讓學生真正參與到結論獲得的過程中。

關鍵詞：初中化學；真實情境；問題引領；深度思考

《義務教育化學課程標準（2022年版）》中有很多新名詞的引入，如“真實情境”“深度思考”等，令化學課堂發生了巨大的變化。學生走出課堂要與真實的世界鏈接，要形成高通路遷移，體悟化學學科的本體價值及對生活、社會和生命的價值[1]。與傳統的教學不同，2022年版課程標準追求認知的結構化，使之成為一種反映專家思維的自然知識，在新的情境中可以被激活。

一、教學背景

“廢水中的離子區分”，是在學生學習完人教版化學九年級全一冊第四單元課題1“生活中常見的鹽”之后設計的一節專題課。本課是在學生初步掌握了復分解反應發生的基本規律之后，有針對性地對氫氧根離子、碳酸根離子、碳酸根離子和氫氧根離子共存的幾種不同情況展開的探究。離子區分的考察，能夠真實地反映出學生對于離子知識的掌握情況，同樣也能啟發學生的深度思考。但是對于以往的氫氧根離子和碳酸根離子的共存區分時，主要的背景是圍繞著氫氧化鈉的變質問題，本次設計出的新的情境是“帶著化學試劑去旅行”，對造紙廠的廢水展開的一系列的探究活動，在探究中提升方法，在方法中總結規律，在規律中實踐應用。

二、教學現場

環節一：趣味情境，引出問題

本課一開始，教師創設了情境“帶著化學試劑去旅行”。以一條河邊發現了A造紙廠排放的廢水引入，請學生猜想廢水中可能含有哪種成分。根據已有的知識經驗，在教材中提到了碳酸鈉和氫氧化鈉都有“造紙”的用途，教師可引導學生對猜想進行檢驗。

環節二：利用學生已有知識經驗，解決部分問題

學生活動一：設計實驗方案，區分氫氧根離子和碳酸根離子。

學生結合課前任務，匯報氫氧化鈉和碳酸鈉能與哪些物質發生反應，并總結出相應的實驗現象（見表1）。

引導學生結合已有的知識和經驗分析，對比它們的化學性質，哪些方法無須實驗就能排除。預設學生的答案1：酸堿指示劑不可以———因為它們遇到兩種溶液的現象相同。答案2：非金屬氧化物不可以———CO2通入氫氧化鈉溶液雖然能與它反應，但是沒有明顯現象，與碳酸鈉溶液混合后也無明顯現象。答案3：酸是一定能區分出這兩種物質的，某些能與碳酸鈉反應且產生明顯實驗現象。答案4：不確定某些可溶性的鹽是否能區分。

環節三：深度思考，探究原理

教師帶領學生結合教材第114頁的溶解性表找線索（見表2）。

在此過程中，教師要引領學生拆解表格提供的信息，并且能讓學生從中總結日后分析表格的方法。學生通過對比分析了解表中的鎂離子以下都不能區分，因為它們分別與這兩種離子結合后產生的現象是相同的，進而得出只有鋇離子和鈣離子可以用于區分。教師繼續發問：用含有鋇離子和鈣離子的哪些物質呢？學生再次利用表格找到六種含有鋇離子和鈣離子的溶液，即：氫氧化鈣、氫氧化鋇、氯化鋇、氯化鈣、硝酸鋇和硝酸鈣溶液。教師小結：區分氫氧根離子和碳酸根離子時，可以選擇的試劑有：稀鹽酸、稀硫酸，含有鋇離子、鈣離子的溶液，進而由學生親自實驗對比現象驗證結論。

環節四：難度升級，區分混合離子成分

通過大家的合作，成功地檢驗出了A造紙廠的水樣中含有的物質是碳酸鈉，而在下游處發現了另外的一處B造紙廠，在它們的匯合處又取了水樣，請學生繼續猜想該溶液中溶質的成分。學生能想到兩種結果：1.碳酸鈉；2.碳酸鈉和氫氧化鈉。若想證明哪種猜想是正確的，只需要證明有無氫氧化鈉存在即可，教師可請學生結合溶解性表和這兩種物質的化學性質進行分析（見表3）。

學生在研討中發現，證明氫氧化鈉這種物質是否存在的方法中，碳酸根離子會對實驗現象產生干擾。因此，必須要先檢驗碳酸根離子，并且把它除干凈。在上一個問題的討論中，學生積累了經驗，知道了可以用含有鋇離子和鈣離子的溶液除去碳酸根離子，在這個問題中，這六種物質能否都用來區分呢？學生繼續利用表格分析，含有氫氧根離子的物質不能用來區分。因為它會向溶液中引入氫氧根離子，對后續的判斷有干擾。并且總結出加入的試劑的量要過量，才能將碳酸根離子完全除干凈。學生實驗，驗證猜想，匯報交流。結合第二個區分實驗總結出，加入的試劑要考慮以下因素：

1.試劑的用量。

2.所加入的試劑不能引入待檢測的物質中所含的離子。

環節五：課堂反饋

請結合所學知識，設計實驗區分氫氧化鈉溶液與氫氧化鈉、碳酸鈉的混合溶液的方法。

環節六：課后延伸

根據課上分析得出了廢水的主要成分，請學生進一步設計造紙廠廢水的處理方案。

三、教學思考

（一）把握基于真實情境的活動設計的特點

一是真實性。在本課中，教師將“氫氧化鈉的變質問題”換成了探究廢水成分的問題，并且在課上訓練和課下作業中將廢水中另一種成分的探究和廢水的處理都融合在其中，讓學生能夠在一個貼近生活的情境中體會化學學習源自于生活，又能服務于生活的本質。活動設計基于真實情境，使學生能夠在實際場景中體驗和應用所學知識和技能，這種真實性可以增強學生的學習效果和記憶力。

二是實踐性。本次活動設計注重實踐操作，學生不僅要在頭腦中構思和猜想，還需要親自動手完成任務或解決問題。通過實踐，學生能更好地理解和掌握所學內容，并培養實際應用能力。通過符合學情的問題設計，深入淺出，啟發思維，同時也對學生化學學科思想的建立具有引領性。

（二）搭建區分離子的方法體系

在初中化學中，教師可以引導學生使用以下方法來區分離子。

一是溶解性。觀察離子化合物在水中的溶解性。一些離子化合物在水中能夠溶解，形成溶液，而另一些離子化合物則不能溶解。例如，氯化鈉（NaCl）和硫酸銅（CuSO4）能夠溶解在水中，而碳酸鈣（CaCO3）不能溶解。

二是氣體的產生。觀察離子化合物與酸或堿反應時是否產生氣體。一些離子化合物與酸或堿反應時會產生氣體，而另一些則不會。例如，碳酸氫鈉（NaHCO3）與酸反應會產生二氧化碳氣體，而氯化鈉（NaCl）與酸反應則不會產生氣體。

三是氣味。一些離子化合物具有特殊的氣味，可以通過嗅覺來區分。例如，氯化氫（HCl）具有刺激性氣味，而硫化氫（H2S）具有臭雞蛋味。

四是顏色變化。觀察離子化合物在特定條件下的顏色變化。一些離子化合物在特定條件下會發生顏色變化，可以通過觀察顏色來區分。例如，氯化銅（CuCl2）在水溶液中呈藍色，而氯化鐵（FeCl3）在水溶液中呈黃色。

這些方法可以幫助學生區分離子化合物，但需要注意的是，這些方法只是初步的區分方法，對于一些復雜的離子化合物，需要更多的實驗和更嚴謹的分析才能進行準確的區分。

本課想重點突破的問題有兩個：其一是讓學生自己總結出區分碳酸根離子和氫氧根離子的方法，即總結出加酸、含有鋇離子和鈣離子的溶液的方法。其二是讓學生自己總結出區分碳酸根離子和碳酸根離子、氫氧根離子混合的方法，既要能考慮用量，又要能考慮到不能引入干擾離子的問題。不是單純地讓學生去記憶只能加含有鋇離子和鈣離子的鹽溶液，而是通過對溶解性表的分析，自己總結出正確的方法。在一層一層剝開迷霧，接近真相的過程中，學生從一開始找不到突破口，到最后結合了溶解性表自己探索出答案，這是一個很有成就感的過程。

（三）深入開發學生探究思維、邏輯思維

在學生的匯報中，教師沒有馬上評價學生的結論，而是讓學生相互評價各自的特點及其合理性[2]。生生討論和評價，發揮了合作學習和探究學習的作用，同時引發了學生的自我反思，在“感悟與反思”環節中，有兩位學生都談到了在實驗中的互評、互學的收獲與反思，學生的真實感受是對課堂效果的最有利的評價。

參考文獻：

[1] 周文榮，陳玲.基于真實情境彰顯學科價值：初中“化學與社會發展”復習課[J].化學教育（中英文），2021，42（7）.

[2] 冷晶，孫東紅.魔幻奇“冰”：“二氧化碳和一氧化碳”（第1 課時）教學設計及評析[J].黑龍江教育（中學），2017（2）.

見習編輯/張婷婷