利用教材素材 培養學科思維

摘 要：新教材有豐富多樣的情境素材，充分挖掘并利用這些情境素材，可以培養學生的辯證思維、邏輯思維、宏——微探究等思維能力，提高學生的化學核心素養.

關鍵詞：教材；培養；思維

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2024）19-0120-03

化學教材作為教學的主要依據，不僅承載著豐富的化學知識，更是培養學生學科思維的重要素材.在化學教學中，教師應當充分挖掘教材中的知識點，有意識地引導學生進行觀察、實驗、思考、探究等，從而提高他們的化學素養和綜合素質.新教材有豐富多樣的情境素材，包括：化學史類、科學·技術·社會類、研究與實踐類、探究類、化學與職業、方法導引類等素材，合理利用教材中情境素材設計相應的問題，在分析并解決問題的過程中，培養學生的辯證思維、邏輯思維、宏——微探究思維等學科思維的培養.

1 利用教材實驗培養學生的辯證思維

實驗是化學教學的重要手段，教師可以利用化學實驗來培養學生的觀察能力、實驗操作能力和實驗思維.通過實驗，學生可以直觀地了解化學反應的過程，培養他們的實驗技能和科學思維.如在進行氯氣的實驗室制法的教學時，因氯氣是有毒氣體，必須進行尾氣處理.由于氯氣能和氫氧化鈉溶液發生反應，在人教版教材中用氫氧化鈉溶液吸收多余的氯氣，防止污染空氣.其裝置圖如圖1所示.

在完成實驗室制氯氣的教學內容后，設計如下問題：

（1）教材中用氫氧化鈉溶液吸收氯氣時為什么沒有用防倒吸裝置呢？

（2）能否將氫氧化鈉換成氫氧化鈣？

（3）標況下11.2 L Cl2通入足量的水中轉移的電子數與11.2 L Cl2通入足量NaOH溶液中，轉移的電子數是否相同？

對于問題（1）學生爭議較大，有同學認為是氫氧化鈉溶液的濃度小不會發生倒吸，有同學認為氯氣和氫氧化鈉溶液反應較慢不會發生倒吸，有同學認為教材上的圖不正確，需要修改，等等.鑒于此，筆者在課后用濃氫氧化鈉溶液和飽和氫氧化鈉溶液吸收氯氣都未出現倒吸現象，并將實驗過程拍成視頻在課堂上播放，及時消除了學生的疑慮，同時說明教材上的尾氣處理裝置圖是正確的.查閱文獻資料發現李周平通過實驗發現將氯氣和氫氧化鈉溶液設計成噴泉實驗，用不同濃度的氫氧化鈉溶液進行實驗均不能形成噴泉，研究發現是因為氯氣與氫氧化鈉溶液反應的速率較小，用氫氧化鈉溶液進行氯氣的尾氣處理時不需要防倒吸裝置[1].

通過觀察氯氣的尾氣處理裝置，在質疑中引導學生進一步明確了用洗氣法吸收尾氣時并非所有的氣體都要設計防倒吸裝置，對于類似于氯氣與氫氧化鈉溶液這樣較慢的反應，不必用防倒吸裝置.說明事物有一般性和特殊性兩種屬性，學會用辯證的眼光看待問題才能更全面客觀地認識物質及其性質，認識自然，認識世界[2].

2 利用教材習題培養學生的邏輯思維

2.1 例1（2019人教版化學必修一P43第5題）

下列實驗方案中，不能測定出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3質量分數的是（" ）.

A. 取a g 混合物充分加熱，質量減少b g

B. 取a g 混合物與足量鹽酸充分反應，加熱、蒸干、灼燒，得到b g固體

C. 取a g 混合物與足量NaOH溶液充分反應，得到b g 溶液

D. 取a g 混合物與足量稀硫酸充分反應，逸出氣體經干燥后用堿石灰吸收，質量增加b g

分析 此題若用學生熟悉的方法來分析，可分析出A項、C項、D項.A項中質量減少b g 是NaHCO3分解產生的二氧化碳和水的質量，根據方程式2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑可計算混合物中NaHCO3的質量，從而測定混合物中Na2CO3質量分數.A項正確.B項中反應的方程式為NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O，b g 溶液中有Na2CO3和未反應完的NaOH，無法計算出混合物中Na2CO3質量分數.C項不正確.D項中b g 是NaHCO3與稀硫酸充分反應產生的CO2，根據CO2的量可計算NaHCO3，從而計算出混合物中Na2CO3質量分數.D項正確.

對于C項引導學生建立守恒觀，根據反應 NaHCO3+HClNaCl+CO2+H2O

可知b g 固體為NaCl，根據Na元素守恒，設混合物中Na2CO3和NaHCO3的物質的量分別為x mol、y mol，則：x+y=b/58.5，106x+48y=a；解這個二元一次方程組可得混合物中Na2CO3的質量分數.B項正確.

本題中選項B用守恒法能快速計算出Na2CO3的質量，求出混合物中Na2CO3的質量分數.引導學生從初中常用的質量比法過渡到高中的守恒法在解題中的運用，能快速準確地求算出結果，提高學生分析解決問題的能力，同時培養學生的邏輯思維.

2.2 例2（2019人教版化學必修一P64第12題節選）

某種胃藥的有效成分為碳酸鈣，測定其中碳酸鈣含量的操作如下（設該藥片中的其他成分不與鹽酸或氫氧化鈉反應）：

①配制0.10 mol/L 稀鹽酸和0.10 mol/L NaOH溶液；

②向一粒研碎后的藥片（0.10 g ）中加入20.00 ml 蒸餾水；

③用0.10 mol/L NaOH溶液中和過量的稀鹽酸，記錄所消耗NaOH溶液的體積；

④加入25.00 ml 0.10 mol/L 稀鹽酸.

請回答下列問題：

（1）正確的操作順序是（填序號）.

答案：①②④③或②①④③

（2）某同學4次測定所消耗的NaOH溶液的體積，見表1.

根據這個同學的實驗數據，計算這種藥片中碳酸鈣的質量分數.

分析 本題涉及余量滴定，且步驟較多，對高一學生而言難以理清各操作步驟的意圖，將上述文本主要過程轉化為流程圖，具體設計如下：

0.1 g 藥片研碎蒸餾水

20.00 mL含碳酸鈣的溶液

稀鹽酸25.00 mL 0.10 mol/L

CaCl2、剩余的鹽酸

NaOH溶液V mL 0.10mol/LCaCl2溶液

分析 先計算出4次測定消耗的NaOH溶液的平均體積

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

n（HCl）剩余=n（NaOH）=0.10 mol/L×13×10-3 L=1.3×10-3 mol ，與CaCO3反應的HCl物質的量為0.10 mol/

L×25.00×10-3L×1.3×10-3 mol=1.2×10-3 mol ，根據方程式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%.

本題對于高一學生來說有一定的難度.引導學生在理清正確的操作順序后，將文本轉化為流程圖，以幫助學生理清各物質之間的反應關系和用量關系，然后根據反應的方程式求算出該胃藥中碳酸鈣的含量.可見流程圖便于學生綜合應用已知信息分析問題，快速準確解決問題，有利于培養學生的邏輯思維.

3 利用教材圖表培養學生的宏——微探究思維

依據圖3（人教版必修一48頁），設計如下問題：

（1）寫出次氯酸分解的化學方程式.

（2）實驗室配制氯水時應注意哪些問題？氯水久置后成分會發生怎樣的變化？

（3）小王同學在一次實驗中發現：把新制的飽和氯水逐滴滴加到含有酚酞的氫氧化鈉溶液中，當滴到一定量時，紅色突然褪去.回答下列問題：

①氯氣通入水中時發生反應的化學方程式為；新制氯水中有強氧化性的分子有.

②探究“紅色褪去”的原因可能有兩種：

猜想a：新制氯水中的鹽酸中和了NaOH，溶液由紅色變成無色；

猜想b：

怎樣用實驗證明紅色褪去的原因是a或b？

結合教材中的圖片，設計具有宏觀現象分析和微觀探究本質的問題，引發學生思考，使學生在解決問題的過程中認識次氯酸的性質，新制氯水、久置氯水成分的不同，同時培養學生“宏—微—符”表征的學科思維能力.

4 結束語

英國科學家波普曾說：“科學知識的增長永遠始于問題，終于問題.”合理恰當應用教材中的素材，引發學生積極深入思考，在解決真實問題的情境中，不斷拓展學生的思維，使學生逐步學會用化學視角分析和解決問題.同時引導學生學會用辯證的眼光看待問題，有助于其全面客觀地認識自然和世界.

參考文獻：

［1］李周平.氫氧化鈉溶液和氯氣能產生噴泉嗎？[J].中學化學教學參考，2022（9）：54-56.

[2] 李夢華.哲學思想解決高中化學反應原理問題[J].數理化解題研究，2022（28）：140-142.

［責任編輯：季春陽］