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【關鍵詞】氫氧化鈉變質;證明反應發生;確定樣品成分;除去雜質
氫氧化鈉的變質其實就是氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水的過程。但是由于反應沒有明顯現象,因而有關于它的實驗探究,設計實驗方案確定成分,除雜等的題目在中考中屢見不鮮。今天筆者就從證明反應發生、確定樣品成分、除去雜質三個方面來探究氫氧化鈉的變質。
一、證明反應發生
氫氧化鈉和二氧化碳反應沒有明顯現象,所以無法從外觀之間觀察出反應是否發生。故而一般借助于反應裝置氣壓變化或通過檢驗產物(碳酸鈉)的存在等方法進行證明。
1.通過反應裝置氣壓變化證明反應發生
氫氧化鈉與二氧化碳反應消耗了二氧化碳氣體而又沒有生成其他氣體,因而反應裝置內氣壓一定變小,故而可以借助氣壓變化證明是否變質。以下圖為例:
實驗步驟:向收集滿二氧化碳的軟飲料瓶內,迅速倒入濃氫氧化鈉溶液,立刻旋緊蓋子,手持瓶頸處振蕩。
實驗現象:瓶子明顯變癟。
實驗結論:二氧化碳與氫氧化鈉溶液發生了化學反應。
但該實驗并不夠嚴謹。因為氫氧化鈉溶液中有水,而二氧化碳會溶解在水中,也會導致瓶子變癟,因此該實驗可改進為下圖形式:
當然,從理論角度來講,在常溫常壓下,一體積水溶解一體積二氧化碳,故而從倒入的氫氧化鈉溶液的體積和瓶子變癟體積的對比中,就可以看出瓶子變癟最主要原因是二氧化碳與氫氧化鈉溶液發生了化學反應。
除了上面這種裝置,類似裝置還有以下這些:
3.通過檢驗產物(碳酸鈉)的存在證明是否反應
檢驗碳酸鈉的存在,其實就是檢驗碳酸根離子的存在,若想要有明顯的實驗現象,一般有以下幾套方案:
2.向樣品中滴加足量稀鹽酸
實驗現象:有氣泡生成
實驗結論:二氧化碳和氫氧化鈉溶液確實發生了化學反應。實驗注意:樣品中可能含有氫氧化鈉,鹽酸會優先和氫氧化鈉反應,沒有明顯現象,故而鹽酸必須足量,才能夠看到鹽酸與碳酸鈉反應,有氣泡冒出。
由此可見確定樣品成分的關鍵是能夠檢驗出氫氧化鈉的存在。由于碳酸鈉的很多性質與氫氧化鈉相似,所以,必須檢驗并除去碳酸鈉,才能夠繼續實驗檢驗出氫氧化鈉。正確的方案如下:
實驗步驟:1.取少量悠販旁謔怨苤校加水溶解;2.向溶液中滴加足量的氯化鈣溶液,振蕩,靜置;3.向上述溶液中滴入幾滴酚酞試液,觀察實驗現象。實驗現象與結論:若有沉淀生成,且滴入酚酞后溶液變為紅色,則為部分變質,成分為氫氧化鈉和碳酸鈉;若有沉淀生成,且滴入酚酞后溶液不變色,則為完全變質,成分為碳酸鈉;若沒有沉淀生成,溶液變為紅色,則為沒有變質,成分為氫氧化鈉。
在該實驗方案中,氯化鈣可以換為任一可溶性的鈣鹽或鋇鹽,但必須過量,以除盡碳酸鈉,防止干擾下面氫氧化鈉的檢驗。而滴入酚酞試液的目的是檢驗氫氧化鈉的存在,故而可以換為任一能與氫氧化鈉反應有明顯現象的物質,例如:硫酸銅溶液,會與氫氧化鈉反應生成藍色沉淀。
《化學課程標準》告訴我們“以實驗為基礎”是化學學科的基本特征。即使在由經驗化學向理論化學發展的今天,化學實驗仍然是化學學科發展的最現實、最生動、最有效的物質載體。實踐證明只有充分挖掘實驗內涵,才能提高學生實驗課的質量,同時又培養學生分析和解決問題的能力。
【參考文獻】
本節內容是在學習了常見的酸(硫酸和鹽酸)的性質后對另一類物質――堿的學習。酸和堿是常見的兩類化學物質,也是化學實驗中最常見的試劑。對于堿,在已有的生活和以往的學習過程中,學生已經接觸到這類物質,對它已經有了初步的認識:在學習“二氧化碳的性質”時,學生知道了二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁的反應原理;在學習“二氧化碳的工業制法”時,了解了生石灰溶于水放出大量熱并且生成熟石灰;在學習“溶解時的吸熱或放熱現象”時,學生認識了氫氧化鈉溶于水的過程中伴隨放熱現象;在學習“溶解度”時,學生知道了澄清石灰水中的溶質是氫氧化鈣,氫氧化鈣的溶解度隨溫度的升高而降低;在學習“酸的性質”時,掌握了酸堿指示劑的變色規律。上述這些有關堿的零散知識,是學生進一步學習的基礎。
本節課以實驗為主線構建學生學習的知識主線,以氫氧化鈣為參照物,對比學習氫氧化鈉的性質,在學習過程中,注重對學生學習興趣的激發和歸納能力的培養。
二、教學目標
知識與技能:
1.認識氫氧化鈉和氫氧化鈣的主要性質和用途;
2.認識常見堿的俗稱及其腐蝕性,了解使用時的安全注意事項。
過程與方法:
通過探究實驗、小組討論、匯報交流等活動,培養學生動手能力,體會對比的學習方法,形成物質鑒別的一般思路和方法。
在參與的過程中,感受化學與生活的密切聯系,培養學生求真求實的科學態度。
教學重點:認識氫氧化鈉和氫氧化鈣的主要性質和用途。
教學難點:通過對氫氧化鈉和氫氧化鈣的學習,體會對比的學習方法,并形成物質鑒別的一般思路。
三、課前準備
材料準備:氫氧化鈉固體、氫氧化鈣固體、氫氧化鈉溶液、水、盛滿二氧化碳的軟塑料瓶、燒杯、表面皿、藥匙、多媒體、圖片等。
學生分組:采用小組合作學習的方式,指定組長,指導本小組同學完成學習任務。
四、教學過程
多媒體展示:超市中有一種自加熱盒飯,加熱劑是分開包裝的生石灰和水,使用時將繩子一拉,10分鐘即可加熱食品。這種自加熱盒飯的原理是什么?
學生聯系所學知識,寫出反應原理:CaO+H2O=Ca(OH)2,反應過程中放出大量的熱。
引入:在前面的學習中,我們已經知道澄清石灰水中的溶質氫氧化鈣是一種堿,而爐具洗滌劑中也有一種堿叫氫氧化鈉。今天我們就來認識這兩種堿――Ca(OH)2和NaOH。這里有兩種白色固體,它們分別是氫氧化鈉和氫氧化鈣,如果要把它們鑒別出來,你有什么辦法呢?
學生可能會想到利用氫氧化鈉和氫氧化鈣在物理性質和化學性質上的差異進行鑒別。
講述:鑒別兩種物質的前提是知道它們的性質差異,而我們只有在全面了解它們的性質后才能知道差異在哪里。所以我們首先來了解它們的性質。
多媒體展示:鹽酸、硫酸兩種酸溶液和氫氧化鈉、氫氧化鈣兩種堿溶液中的離子情況。
提問:鹽酸和硫酸的化學性質相似的原因是溶液中都存在相同的H+。氫氧化鈉和氫氧化鈣溶液中的離子情況又如何呢?
根據氫氧化鈉和氫氧化鈣的化學式,學生對兩種溶液中的離子情況進行猜測。
根據圖片分析氫氧化鈉溶液和氫氧化鈣溶液中的離子情況,得出結論:兩種堿溶液中都存在自由移動的OH-,所以氫氧化鈉溶液和氫氧化鈣溶液的化學性質相似。
講述:兩種堿溶液中存在相同的離子――OH-,但也有不同的金屬離子。它們的性質應該有相似之處,也有不同之處。下面我們就分別從物理性質和化學性質的角度來比較兩種堿的異同。
實驗準備:在實驗桌上的兩個表面皿中,分別加入少量的氫氧化鈉和氫氧化鈣固體。并放置兩個盛有等量水的小燒杯。
提問:觀察表面皿中的固體,對兩種堿的溶解性大小利用設計實驗進行比較。
多媒體展示:制作葉脈書簽;雞爪浸泡在氫氧化鈉濃溶液中的狀況。
提示:氫氧化鈉有強烈的腐蝕性,因此,它的俗名有燒堿、火堿、苛性鈉。操作時要特別注意安全。
展示:將表面皿中放置一段時間后的氫氧化鈉和氫氧化鈣固體向學生展示。
觀察對比放置一段時間后的氫氧化鈉固體與剛剛取出的氫氧化鈉固體。(氫氧化鈣固體無變化。了解潮解的過程。)
講述:在空氣中放置一段時間后的氫氧化鈉固體,表面會變得潮濕并逐漸溶解。這種現象我們稱之為潮解。
實驗:觀察兩種堿的顏色、狀態,并通過實驗比較兩種堿的溶解性。(學生在加堿的過程中可能會缺少對比意識,即沒有往兩個燒杯中加入等量的堿。)
在比較溶解性時,通過觸摸燒杯壁感受氫氧化鈉溶解過程中的放熱情況。了解氫氧化鈉的腐蝕性及其俗稱。
小結兩種堿的物理性質。
明確兩種堿物理性質上的差異。
引導:通過對比兩種堿溶液中的離子,我們分析得出兩種堿應該具有相似的性質,下面我們以熟悉的氫氧化鈣為參照物,共同研究兩種堿的化學性質。
體會學習方法――以已知物質為參照物來學習相似的未知物質的性質。學生聯系到與酸堿指示劑的作用;也會根據澄清石灰水與二氧化碳的反應而猜測堿可能與二氧化碳發生反應。
提問:你認為堿可能具有什么樣的化學性質?
講述:OH-在氫氧化鈣和氫氧化鈉溶液中都有,溶液都顯堿性,而且都能使紫色石蕊溶液變藍,使無色的酚酞溶液變紅。
演示:在氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳氣體。
觀察現象:無明顯現象。
提問:二氧化碳能夠與氫氧化鈉溶液產生反應如何來證明呢?
小組討論證明二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應的方法,并將討論結果記錄在筆記上。
演示:一組對比實驗:往兩個裝有二氧化碳的軟塑料瓶中,分別加入等量水和氫氧化鈉溶液,振蕩。
觀察現象:兩個瓶子都變癟了,但是加入氫氧化鈉溶液的那個瓶子變癟的程度更大。
提問:如果只向裝有二氧化碳的軟塑料瓶中加入氫氧化鈉溶液,通過瓶子變癟能否說明氫氧化鈉溶液能與二氧化碳反應呢?
回答:不能,軟塑料瓶變癟還可能是由于二氧化碳溶于水中造成的,實驗不嚴密。
講述:大家已經證明二氧化碳會與氫氧化鈉溶液反應,其實,氫氧化鈉和氫氧化鈣還能與二氧化硫、三氧化硫這些非金屬氧化物反應,反應原理相似。
請同學們寫出這些反應的化學方程式。
練習書寫化學方程式:
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O
SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O
提問:氫氧化鈉固體如何保存?原因是什么?
回答:密封保存。(1)氫氧化鈉固體易潮解;(2)氫氧化鈉固體與空氣中的二氧化碳反應而變質。
提問:氫氧化鈉固體可以干燥二氧化碳、二氧化硫氣體嗎?
回答:不可以,因為氫氧化鈉與二氧化碳、二氧化硫氣體發生反應,所以不能干燥。
提問:如何得到這兩種重要的堿呢?
多媒體展示:氫氧化鈉和氫氧化鈣的工業制法。初步了解兩種堿的工業制法。
提問:學完這兩種堿的性質后,現在你會用哪些方法來鑒別氫氧化鈉和氫氧化鈣固體呢?
應用所學知識,歸納鑒別氫氧化鈉和氫氧化鈣固體的方法。引導學生分析兩種堿在用途上的區別及其原因。
小結:在實際應用中,鑒別二氧化碳氣體用澄清石灰水;而吸收或除去二氧化碳氣體一般用氫氧化鈉溶液。
課堂檢測:學生課堂檢測,及時反饋學生新授知識掌握情況。
五、教學反思
本節內容通過學生活動,指導學生學習方法。在對比學習兩種酸的基礎上,推測兩種堿存在相似性質的原因。從它們結構中都存在OH-,可以判斷它們都有堿性,同時每種物質可能也有其各自的特性。在認識它們的共性時,氫氧化鈣(澄清石灰水)學生已比較熟悉,因此作為參照物,通過與氫氧化鈣對比,學習氫氧化鈉的性質。這樣安排使學生更易掌握所學的新知識。
在課堂中,突出學生的主體作用,從學生已知的知識入手,進行對比分析,得到結論,通過一系列對比實驗,倡導自主、合作、探究的學習方式,在實驗中讓學生學會觀察、思考、總結和歸納,培養學生科學探究的能力,也讓學生獲得積極的情感體驗。整個教學過程提供了一個解決問題的情境,是一個探究過程,因而也有利于培養分析與解決問題的能力。
關鍵詞:原創試題;研制;思考
文章編號:1008-0546(2017)05-0069-04 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.05.022
試題研制是教師專業發展的基本功,只有以命題者的角度觀察中考命題者,仰視的角度才會變小。結合課堂實踐及命題的思考,以“從不同視角驗證CO2與NaOH反應”原創試題為例,分析試題命制的思路和研題的視角。
一、試題呈現
氫氧化鈉是工業上常用的一種化工原料。在“渤化”牌工業用氫氧化鈉(片狀)包裝袋上有如下標簽:
工業用氫氧化鈉中含有碳酸鈉,可能來源于氫氧化鈉與二氧化碳反應生成。
【提出問題】 二氧化碳與氫氧化鈉反應沒有明顯現象,可以從哪些視角證明CO2通入足量的NaOH溶液發生了反應?
【作出猜想】1、從生成物的視角(碳酸鈉)
2、從反應物的視角(二氧化碳和氫氧化鈉)
3、……
【實驗探究】
(一)從生成物的視角
其小組同學各抒己見,提出了如下四種方案:
A. 取反應后的溶液少許于試管中,滴加酚酞試液,若變紅則說明發生反應;
B.取反應后的溶液少許于試管中,滴加CaCl2溶液,若有白色沉淀生成,則說明發生了反應;
C.取反應后的溶液少許于試管中,滴加Ca(OH)2溶液,若有白色沉淀生成,則說明發生了反應;
D.取反應后的溶液少許于試管中,滴加足量的稀鹽酸,若產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體,則說明發生了反應。
1、該小組同學通過討論,一致認為 方案是不正確的,原因是 ;
2、若方案C正確,請寫出此方案涉及的化學方程式 。
(二)從反應物的視角
隨著科技的發展,數字化實驗已經逐漸應用于化學實驗中,數字化實驗主要由傳感器、數據采集器、電腦及相關應用軟件構成。壓強傳感器、二氧化碳傳感器、溫度傳感器分別用于檢測密閉體系內的氣壓、二氧化碳濃度、溫度的變化,并以數字、曲線等多種形式形象地顯示出來。
1.某小組利用壓強傳感器和二氧化碳傳感器設計了如圖2、圖3實驗裝置,并進行了實驗。得出壓強與時間的曲線圖,如圖4所示:
(1)設計圖3實驗的目的是 ;
(2)圖4中曲線 (填①或者②)表示二氧化碳與氫氧化鈉溶液發生反應;
(3)請在圖5坐標上畫出二氧化碳濃度與時間的大致變化示意圖 。(起點從A點開始,與水反應的曲線圖標注為③,與氫氧化鈉反應的曲線標注為④)。
2.另一實驗小組利用pH計,設計了如圖6實驗,也達到了實驗目的。
(1)實驗開始時pH 7(填“>”“
(2)隨著二氧化碳的通入,pH逐漸 (填“變大”“變小”“不變”),證明二氧化碳跟氫氧化鈉發生了反應。
【拓展延伸】
(1)化學反應都的伴隨著能量的變化,某實驗小組嘗試從能量變化的視角設計了如圖7、圖8的實驗裝置,并進行了實驗。
得到了如圖9溫度隨時間的變化曲線圖。曲線⑤為二氧化碳與氫氧化鈉反應,曲線⑥為二氧化碳與水反應。由此證明二氧化碳與氫氧化鈉反應是 反應(填“吸熱”、“放熱”)。
(2)經查閱資料,碳酸鈉溶液與二氧化碳也會發生反應:Na2CO3+CO2+H2O■2NaHCO3,往氫氧化鈉溶液中通一定量的二氧化碳后,溶液中的溶質可能有
1. ; 2. Na2CO3;
3. ; 4. 。
二、命制思路
試題命制時主要從以下三個方面進行了思考:
(1)試題命制的主線――試題呈現的方式
以一個完整的實驗探究的過程為主線,通過提出問題――作出猜想――實驗探究(含結果分析、得出結論)――拓展延伸,將堿的性質、溶液的酸堿性、壓強能量的變化、實驗方案的評價等知識有機地融合在一起。
(2)試題命制的立意――試題考查的要求
試題試圖以考查學生化學學科的關鍵能力和核心素養為中心,以實驗為載體,重點考查對實驗的設計、改進與評價能力(如第1、2、4空)、對圖像模型的認知和證據的推理能力(第5、9空)、思想方法的遷移能力(第6、10、11、12空)。
(3)試題命制的拓展――試題追求的價值
①拓展學生對“]有明顯現象的反應”的認識視角
本試題給學生認識“沒有明顯現象的反應”提供了三個視角:反應物減少的視角、生成物的產生的視角、化學反應能量變化的視角。對于反應物減少的視角也從壓強和濃度改變二個維度進行了拓展。
②拓展學生對化學實驗三個走向的認識
通過數字化實驗的介紹,對實驗裝置及實驗圖像的認識,讓學生認識到化學實驗逐漸從傳統走向現代,從靜態走向動態,從定性走向定量。
三、研題視角
1. 關注試題的真實性。
(1)素材的真實性
試題中表1來源于真實的工業氫氧化鈉包裝袋,隱含著探究價值,試題將該情境轉化為學生可以解決的探究問題。題中涉及的裝置圖是根據實際實驗裝置圖畫出(如圖10、圖11),涉及的數據圖像來源于多次實驗的真實數據圖像(如圖4、圖9),并非電腦軟件繪制,所以沒有那么光滑,但卻是最真實最有說服力的。
(2)試題呈現的真實性
試題的呈現與學生經歷過的學習過程(實驗探究過程)和學習材料(二氧化碳與氫氧化鈉反應)有類似性,學生經過情境材料刺激后,表現出的差異與要測量的認知目標、知識領域和能力素養要求相關,與其他因素無關。
2. 注重試題的合理性
(1)信息提取量的控制
試題的信息提取主要體現在對實驗裝置的對比、對實驗結果圖像的分析及碳酸鈉與二氧化碳反應的認知,總體上信息提取量適度,提取難度適中,控制在了學生應對障礙、解決問題所必需的信息量范圍內。
(2)難度區分度的測試
難度是指試題的難易程度,是評價試題的重要指標。一般將難度值大于等于0.7的試題定為容易題;大于0.4小于0.7的定為中檔題;小于等于0.4的試題定為難題。區分度是指考試題目對考生心理特征的區分能力。區分度高的試題能將不同水平的考生區分開來,水平高的考生得高分,水平低的考生得低分。試題的區分度在0.4以上表明此題的區分度很好,0.3~0.39表明此題的區分度較好,0.2~0.29表明此題的區分度不太好需要修改,0.19以下表明此題的區分度不好應重新命制。
為了讓試題的難度和區分度更加合理,選擇了生源較好、生源中等、生源中等略偏下的三所學校進行了測試(用時15分鐘),測試結果如表2。
從數據分析整體來看,三校平均得分率介于0.4和0.7之間,試題符合中檔題的難度,與預期命題所期望的相當。區分度均大于0.4,能很好地將不同水平的考生區分開來。
(3)認知水平的分析
為了更好地了解試題對學生認知水平測試的真實反映,對三所學校在“記憶與識別”、“理解與應用”、“分析與評價”三種認知水平進行了統計,結果如圖12。
在“記憶與識別”認知水平層次上,被測學校的學生表現雖然不完全相同,但是差距比較小。無論是哪個群體的學生在基礎知識和基本技能等方面得分情況都較好,體現了試題的基礎性。同時,該數據也證明學生在低層次學習上、低層次思維上是沒有明顯的差異。
在“理解與應用”和“分析與評價”認知水平層次上,被測學校的學生差異比較明顯,說明試題在較高級思維的層次與較高學習能力要求上有較大的區分與選擇,體現了試題的層次性和選拔性。
在“分析與評價”認知水平層次上,被測學校的學生平均得分都處于最低水平,說明學生在更為高階的學習能力或思維能力上還存在著較大的發展空間,體現了試題的甄別功能和提升功能。
3. 打磨試題的細節處
(1)O問的表述方式
試題在設問方式上考慮了設問的多元化,既有正向設問,也有反向設問,多方面考查學生的能力和素養。例如,對于圖4、圖5、圖9的曲線分別從三種方式進行了設問,圖4設問為“圖4中曲線 (填①或者②)表示二氧化碳與氫氧化鈉溶液發生反應”,考查學生對圖像的對比和正向推理,圖5設問為“請在圖5坐標上畫出二氧化碳濃度與時間的大致變化示意圖
”,考查學生對圖4曲線的認知和方法的遷移能力,圖9則告知學生兩條曲線分別代表的含義,推測二氧化碳與氫氧化鈉反應是放熱還是吸熱,考查學生逆向思維的能力。
(2)答題要求的設置
答題的要求設置要明確,不能模棱兩可,要讓學生能正確理解。例如,圖5設問為“請在圖5坐標上畫出二氧化碳濃度與時間的大致變化示意圖。”這樣設問,學生不清楚要畫幾條曲線,不知道從哪兒畫起,所以把設問修改為“請在圖5坐標上畫出二氧化碳濃度與時間的大致變化示意圖 。(起點從A點開始,與水反應的曲線圖標注為③,與氫氧化鈉反應的曲線標注為④)”,這樣要求清晰明了。再如,圖9如果設問為“由此證明二氧化碳與氫氧化鈉反應是 反應”,學生常常會從反應類型的角度去思考,所以修改為“由此證明二氧化碳與氫氧化鈉反應是 反應(填“吸熱”、“放熱”)”。
答題要求的設置對答案不能有暗示性,否則就會增加答對的偶然性,失去題目的區分功能。例如,圖5畫圖中,A點如果放的太上,就會暗示學生曲線是往下的趨勢,如果放得太下,則會暗示學生曲線是往上的趨勢,所以本試題放在了恰到好處的位置。
(3)材料的描述與呈現
材料要用明確、清晰、準確的語言進行描述,例如,本題“從反應物視角”處提供一段關于數字化實驗的材料,如果沒有這段材料,下面實驗的出現就比較突兀,如果詳細介紹又會過于冗長,喧賓奪主。本題用兩句話進行了描述,第一句話介紹了數字化實驗的組成,第二句話介紹了三種傳感器的用途,清晰明了,為下面的實驗做好了鋪墊。同時,材料呈現的方式應多樣化,本題以文字、圖像和表格進行了多種方式的呈現。
(4)參考答案的實證
參考答案要真實、科學,在教材、課標中得到大家認可或已經經過實踐檢驗的答案可以直接提供,對于只停留在理論層面上的答案必須進行實證。例如,本題中的圖5,進行了多次試驗后,曲線變化趨勢如圖13,根據圖13給出了本題的參考答案圖14。
參考文獻
[1] 曠湘平,肖榮.初中化學素養型試題的命題策略[J].現代中小學教育,2016(9):51-55
關鍵詞:化學學習;自主建構;應用研究;常見的堿
文章編號:1008-0546(2014)02-0054-04 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.02.021
一、研究背景
1.研究目的:自2001年《義務教育化學課程標準》頒布和2012年人教社化學修訂版教材使用以來,突出強調了:(1)轉變教師的教學行為,樹立“以人為本”的教育觀念;(2)改變學生的學習方式,強調學生主動學習,“生本主義”的觀念;(3)在化學教學中,應注意讓學生從已有的經驗出發,在熟悉的情景中感受化學的重要性;(4)有更多的機會主動地體驗自主探究過程,形成科學態度,逐步形成終身學習的意識和能力。對課改目標與理念的實現,需要采取有效的科學探究方法和構建相應的教學模式以予支持。
2.在長期的教育教學實踐中,我們一直致力于培養學生自主建構化學知識的能力。所謂“自主建構”是指受教育者的精神世界是自主的、能動地生成、建構的,而不是外部力量塑造而成的,其核心是:學生要成為學習的主人。
因此在自主建構化學知識的教學中,教師應當充分利用實驗、史實材料、文字和圖片等材料、設計創設問題的教學情境,激發學生自主探索化學知識的積極性;通過建構過程來培養學生自主學習的意識、優化學習方法、提高思維能力、自主反饋調節并養成自主學習的習慣等。
3.自主建構化學知識的教學模式如下:
通過在教學中有意識地進行學生自主建構化學知識的教學實踐,可以提高學生的學習能力,促進學生智力的發展,并轉化為較高的學習遷移應用能力;使學生的自主性得到了更好的體現,真正做到了“規律讓學生自主發現,方法讓學生自主尋找,思路讓學生自主探索,問題讓學生自主解決”的核心價值觀的體現。
現以《義務教育課程標準實驗教科書化學》九年級下冊第十單元課題3常見的堿(第一課時)》為案例,分析是如何在元素化合物知識的學習中實現這一過程的。
二、教學設計理念
1. 教材分析
案例章節:本節課的內容是屬于課標中的“身邊的化學物質”中的內容之一,是初中化學內容的重要組成部分。通過結合學生的生活經驗,提供生動、豐富多彩的化學物質,設計有趣的探究實驗,讓學生初步了解研究物質組成、性質和變化的方法,獲得探究物質及其變化的親身體驗,享受到探究物質的樂趣,體會到研究身邊的化學物質對提高人類的生活質量、對促進社會的發展有著重要意義。
內容分析:堿是學習了酸后又一類重要化合物。《常見的堿 堿的通性》一節分為四部分(兩課時),從常見的物質入手,按照由個別到一般的認識過程安排的。學好常見的堿對總結歸納出堿的通性具有重要意義。認識物質的探索思路是:物理性質、化學性質、用途。因此本課時側重于NaOH、Ca(OH)2的化學性質。
學生分析:已經學習的常見的酸——鹽酸和硫酸的性質和用途后,具備了探究酸的化學性質的基礎和能力,為繼續獨立學習常見的堿奠定了知識基礎和學習方法。
教學方法:通過創設情境、自主探究、歸納同化、應用評價等環節促進學生自主建構化學知識
2. 教學思路與環節設計
在教學過程中,運用自主建構的教學模式,具體教學環節設計如下表:
三、教學目標分析
知識與技能:
1. 認識氫氧化鈉的吸水性和腐蝕性,了解其用途;
2. 認識氫氧化鈉和氫氧化鈣的化學性質;
3. 探究CO2和NaOH的反應。
過程與方法:
1. 通過知識的聯系,增強學生比較、分析、歸納的能力;
2. 通過實驗,培養學生的操作能力和觀察能力;
3. 通過歸納概括、應用評價等環境,培養學生自主建構化學知識的能力。
情感、態度與價值觀:
1. 通過實驗設計及實驗分析,培養學生的創新能力。
2. 通過學生親身參與科學探究活動,激發學習化學的興趣,培養學生尊重事實的科學態度,發展善于合作,勤于思考的科學精神。
3. 通過常見的堿的性質的學習,深刻理解由個別到一般的認識事物的規律,加強對學生進行量變到質變等辯證唯物主義觀點的教育。
教學重點:氫氧化鈉和氫氧化鈣的化學性質。
教學難點:非金屬氧化物與堿的反應。
四、教學過程實錄
(一)創設情境,明確目標
教師活動:
1. 播放97版電影《》中“”片段。要求學生在觀看時注意觀察。回答以下問題:(1)林則徐是用什么方法銷煙的?為什么沒用火燒?(2)林則徐銷煙時所用的物質是氧化鈣,根據影片,你認為氧化鈣具有什么樣的性質?
2. 演示實驗:氧化鈣和水的反應。以此反應引入熟石灰——氫氧化鈣。并讓學生了解“自熱食品”的原理。
學生活動:
1. 觀看影片,從影片的內容來推測氧化鈣的性質。記錄實驗現象,推測該反應的化學方程式:CaO+H2O■Ca(OH)2
2. 通過氫氧化鈣和氫氧化鈉的俗名體會兩者的性質。對比于濃硫酸,學習氫氧化鈉的強腐蝕性及處理方法。
設計意圖:
通過優秀的影片引入課題,吸引學生的注意力,激發學生自主探究的欲望,了解氧化鈣與水反應的變化特點,學會對所給材料進行分析,獲得知識,并自然過渡到氫氧化鈣這種常見的堿,從而引出課題。體現從現象描述到分析反應實質,從物質性質到物質用途的過程。
(二)自主探究常見的堿的物理性質
教師活動:
1. 通過問題設置,引導學生自主探究氫氧化鈉和氫氧化鈣的物理性質。如設計學生實驗、提供兩種物質的溶解度曲線等。
2. 幫助學生分析氫氧化鈉的“潮解”,鼓勵學生聯系已學總結歸納具有吸水性的物質及對應用途。
學生活動:
1. 觀察實驗現象,并將兩種堿的物理性質記錄在學案上。
2. 分析氫氧化鈉表面變潮濕的現象,在教師的幫助下,學習新概念“潮解”。并歸納出濃硫酸、氧化鈣和氫氧化鈉一樣均易吸水,均可用作干燥劑。
設計意圖:
引導學生回顧性質決定用途的觀點,并用于學習新物質。學會觀察并記錄現象,得出結論。并能聯系已知,學習新知并建構干燥劑知識網絡。
(三)合作探究常見的堿的化學性質
教師活動:
1. 通過復習,幫助學生回顧已知的氫氧化鈉和氫氧化鈣的化學性質
2. 設計問題,引導學生合作探究二氧化碳與氫氧化鈉是否能反應。提供實驗藥品和儀器,鼓勵學生自主設計探究方案和實驗裝置。
學生活動:
合作探究一:根據二氧化碳與澄清石灰水的反應,推測氫氧化鈉能否與二氧化碳反應?根據所給儀器,合作探究。
1. 回顧知識:(1)兩種常見的堿均能和酸堿指示劑反應,使石蕊試液變藍、使酚酞試液變紅。(2)二氧化碳能和澄清石灰水反應
2. 根據所給藥品和儀器,分小組合作探究二氧化碳是否能與氫氧化鈉溶液反應。學生設計的方案如圖1-圖3:
小組討論,之后全班交流,師生共同評價方案的可行性。
3. 教師也提出一個實驗方案(如圖4),由學生來進行評價。
4. 實施方案,并得出結論。
5. 反思評價:上述現象產生的原因有二個:一是氫氧化鈉溶液與二氧化碳發生了反應;另一個是二氧化碳溶解在氫氧化鈉溶液的水中。
合作探究二:再設計一個實驗判斷上述觀點哪個正確?
1. 設計方案:如圖5。
2. 實施方案并得出結論
學生觀察現象:加入氫氧化鈉的裝置中氣球膨脹的比加入水的裝置要大。形成噴泉的原因是氫氧化鈉與二氧化碳發生了反應,而不是溶解。
3. 反思評價:
氫氧化鈉和氫氧化鈣一樣,能與二氧化碳反應。它們具有相似的化學性質。
設計意圖:
從二氧化碳與氫氧化鈣的反應引入二氧化碳與氫氧化鈉的反應,從已知到未知,便于學生自主探究新物質的性質。通過小組合作設計探究實驗方案,并自己作圖,讓學生學會科學探究的方法和學習化學的技能,學會師生合作、生生合作、師評與生評等多種形式的合作與評價方式,讓學生充分參與到知識的自主建構中來,深入了解該實驗設計的原理。通過對實驗的反思,培養學生敢于質疑的品質、大膽假設、合理設計實驗的科學素養。在自主設計實驗中學會利用對比法、控制變量法研究問題。并以噴泉實驗與高中銜接,為學生學習氨氣的性質打下基礎,
(四)歸納概括、同化整合
教師活動:設計問題:
1. 以上實驗利用的是相同的原理,你能總結出嗎?
2. 能否換個角度來設計實驗呢?
3. 根據二氧化碳分別與氫氧化鈣、氫氧化鈉的反應,總結出常見的堿還有什么相似的化學性質?并寫出通式
學生活動:根據教師提示,歸納概括:
1. 以上反應都是利用氫氧化鈉消耗二氧化碳,是從反應的角度來考慮實驗方案的設計。
2. 還可以從生成物的角度來考慮。只要我們能證明生成了碳酸鈉,也可以證明二氧化碳與氫氧化鈉發生了反應。
3.同化整合出非金屬氧化物與堿反應的通式:非金屬氧化物+堿鹽+水
設計意圖:
培養學生從實際問題中提取有用信息,運用已有知識解決問題的能力。培養學生發散思維能力,舉一反三,從多個角度分析問題。學會對所學知識進行歸納概括,整合知識網絡。
(五)應用評價、意義建構
教師活動:創設問題情境,引導學生在知識的應用中歸納、總結、建構知識網絡。
1. 演示實驗:在即將沸騰的水中加入一片氫氧化鈉。請學生解釋原因。
2. 氫氧化鈉保存時應注意什么?為什么?
3. 稱量氫氧化鈉固體時,應如何操作?為什么?
4. 根據氫氧化鈉和氫氧化鈣的性質,分析吸收二氧化碳和檢驗二氧化碳的藥品分別是什么?
5. 做完硫在氧氣中燃燒的實驗后,老師會在集氣瓶內倒入少量NaOH溶液,這是為什么?(用方程式表示)
6. 總結以上規律,寫出氫氧化鈉溶液和三氧化硫反應的化學方程式:
7. 結合本節課所學知識,歸納常見的堿——氫氧化鈉和氫氧化鈣的用途
學生活動:根據教師設計問題,通過對實驗現象的猜測、觀察以及回答相關問題,學會將本節課所學的知識應用于解決實際問題,并從中歸納、建構知識網絡。
設計意圖:
將新學知識運用于解釋實驗現象,分析物質用途,將前后知識融會貫通,建構氫氧化鈉和氫氧化鈉性質、用途及其相互關系的知識網絡。形成性質決定用途,性質與保存方法、稱量規則的關系等化學觀念。
六、課后反思
《常見的堿》課堂教學在2013年1月南京市玄武區學科帶頭人示范課評選中獲得第一名。評委們認為授課教師基本功扎實,教學設計合理流暢,周密考慮了學生的學習基礎和現狀以及常見的堿的知識特點,通過生動的引入、問題的設計、師生的合作、及時的反饋,充分調動了學生的學習興趣,極大地激發了學生自主學習的愿望,搭建了合理的探究支架,在一節課的時間內,學生能高效地完成知識的建構。
通過將自主建構模式的構建和運用研究,我們深深體會到,這種探究模式,不僅讓學生學到了一定的化學知識,更重要的是讓學生學會了化學思維方式,培養了科學品質,提高學生分析問題解決問題的能力。不僅僅讓學生自主建構起相應的知識體系,更重要的是使學生自主建構了學習知識的能力和信心。
參考文獻
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[3] 金延風、吳希紅.自主與引導——基于自主學習的課堂教學引導策略研究[M].上海華東師范大學出版社,2004,(5)
實驗設計一:分子在不斷運動教材42頁“觀察活動”中實驗2-6,教師演示學生不易觀察,改成學生實驗,由于使用大量濃氨水既造成藥品浪費又污染環境,所以改成微型實驗會取得很好的效果。取一塊干凈的比色板(或用包裝藥品的塑料板代替),在兩個穴內滴加數滴酚酞溶液,在相鄰的一個穴內滴加數滴濃氨水,用小燒杯罩住相鄰的盛有濃氨水和酚酞溶液的兩個穴;過一會兒觀察,燒杯罩住的酚酞溶液變紅色,沒有被燒杯罩住的酚酞溶液不變色。證明分子在不斷運動。
說明:①可用于演示實驗和分組實驗。用于演示實驗時,可將比色板放在實物投影儀上(或放在電腦攝像頭下),便于觀察現象。②改進后能節約藥品,保護環境。
實驗設計二:分子之間有間隔取一支長約40cm的一端封住的玻璃管,用注射器向玻璃管中注入其容積一半的水,再用注射器沿管壁緩緩注滿含有微量品紅的酒精溶液(溶液顯紅色),觀察到液面明顯分層;用拇指堵住玻璃管口將其倒立,觀察到水和酒精迅速互溶同時有氣泡溢出,液面下降約1cm。證明分子間有間隔。
說明:①將玻璃導管一端在噴燈火焰上加熱封住,冷卻后使用。②酒精的密度比水小,加入微量品紅的目的是易于觀察液體分層現象。③水和酒精互溶,擠出水中溶解的空氣,形成氣泡,溶液體積減小。④改進后能夠增加趣味性,激發學生學習興趣。
實驗設計三:教材136頁“學生實驗探究”中實驗5-6中圖5-10(c)二氧化碳溶于水生成碳酸的檢驗該實驗只能說明碳酸受熱發生了化學變化,不能說明碳酸分解生成了二氧化碳和水;只有驗證生成物有二氧化碳,才能充分證明二氧化碳溶于水生成碳酸和碳酸易分解生成二氧化碳和水。為此將圖5-10(c)改成如圖一所示。碳酸和石蕊的混合溶液石蕊溶液圖一通過小燒杯內石蕊溶液變紅,證明碳酸易分解產生二氧化碳氣體和水。
一、搭建平臺,培養學生的應用能力
利用化學素材給學生多次提供一個培養應用能力的平臺,讓學生能應用已學的化學知識于新學的化學知識中,讓學生的思維能力由淺入深,循序漸進,逐步提高學生的思維能力。
例如,學生在一氧化碳的學習中,充分應用已學的關于氣體的經驗進行討論、做出假設、設計實驗方案,它對于培養學生思維能力具有重要作用。在嘗試探索的過程中,學生的思維受到了極大的挑戰,他們不依靠老師,依靠小組同學共同討論研究,激發了同學之間的思維碰撞。在課堂上小組同學討論積極,假設和設計方案都有一定的科學依據,這些新穎、獨特的設計都是思維創造性地突出表現。
二、專題復習,鞏固學生的應用能力
初中化學教材中有許多無明顯現象的化學反應,如何設計實驗方案證明它們能發生反應?這是復習中訓練學生思維,鞏固學生應用能力的重要素材。筆者以無現象的反應為系列專題給學生進行復習,慢慢提高學生對這類無現象反應的理解能力。
二氧化碳通入氫氧化鈉溶液中無明顯現象,如何設計實驗證明二氧化碳確實能與氫氧化鈉溶液反應?學生們經過討論,得出了以下幾種方法:
1.在一個裝滿二氧化碳的密閉容器中倒入氫氧化鈉溶液,塞上帶有導管的橡皮塞,把導管通入水中,若水倒流,則二氧化碳與氫氧化鈉發生了反應。
2.在一個裝滿二氧化碳的質地較軟的塑料瓶中倒入氫氧化鈉溶液,立即蓋上瓶塞,振蕩,塑料瓶變癟,則證明了二者發生了反應。
3.取反應后的溶液于試管中,滴入足量的稀鹽酸,若有氣泡產生,則證明了二者發生了反應。
4.取反應后的溶液于試管中,滴入足量的氫氧化鈣溶液,若產生白色沉淀,則證明了二者發生了反應。
5.取反應后的溶液于試管中,滴入足量的氯化鈣溶液,若產生白色沉淀,則證明二者發生了反應。
這些方法,都是從前面學過的知識中引用過來的,最后把這些方法進行總結,歸納出這些方法體現的設計思路是從兩方面出發:一是如果反應發生,反應物參加反應后會消失或轉化,所以二氧化碳若參加反應,氣壓會減少,可引用上冊中多種密閉容器氣壓減少的實驗來設計證明;二是如果反應發生,應該有生成物生成,這個反應若發生則會有碳酸鈉生成,所以可引用酸堿鹽中的知識來分別證明碳酸鈉的生成。
例題:某化學興趣小組的同學在教師的指導下對酸堿中和反應進行了探究。
【提出問題】能否用碳酸鈉溶液驗證鹽酸與氫氧化鈉溶液發生中和反應?
【實驗藥品】稀鹽酸、稀氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液。
【實驗儀器】試管、滴管、10mL量筒等。
【設計方案】在試管中加入2mL稀鹽酸,逐滴加入 溶液,振蕩后,再滴入V1mL 溶液,實驗過程中無氣泡逸出,反應的化學方程式為 。
在試管中加入2mL稀鹽酸,逐滴加入氫氧化鈉溶液,振蕩后,再滴入碳酸鈉溶液,有氣泡逸出,繼續滴加碳酸鈉溶液至恰好無氣泡時,共消耗碳酸鈉溶液V2mL。
【實驗判斷】另取一支試管,加入2mL稀鹽酸,寫出實驗現象和判斷依據。
【結論】能用碳酸鈉溶液驗證鹽酸和氫氧化鈉溶液發生中和反應。
【反思】在小實驗中,碳酸鈉溶液的作用是 。
A.僅是反應物 B.相當于指示劑 C.作催化劑
學生通過這樣的例題既鞏固了無現象反應的實驗設計思路,明白酸堿中和反應中反應物消失和生成物生成這一總思路下各種題目的變化,對這類無現象反應的經驗能累積并得到充分的驗證。
在新課程理念下,教師設計的課堂教學,它不僅僅包括把教師知道的東西傳授給學生,而且還包括以下內容:
第一,引導學生發現問題,把課程內容轉換為智慧性知識;
第二,引導學生意識到如何理解課程內容;
第三,引導學生通過對知識的實際運用以認識其價值。
關鍵詞:實驗;微課;初中化學
文章編號:1008-0546(2016)01-0055-02 中圖分類號:G632.41 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2016.01.021
微課在互聯網和多媒體迅速發展的大背景下,已逐漸成為一種新型的在線教學方式,被廣泛地應用于教學環境中。以下以“二氧化碳和氫氧化鈉的反應”的微課制作和應用過程為例,談談對初中化學中有關微課的應用的優點和不足的思考。
“二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應”是初中化學教學中的一個重難點。由于二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應現象不明顯,使學生在學習過程中缺乏感性認識,難以理解和掌握。我在實際教學中,通過“探究反應物是否被消耗(裝置內外產生壓強差)”和“探究是否有新物質生成”兩方面設計實驗,利用明顯的實驗現象驗證二氧化碳確實與氫氧化鈉溶液發生了反應。并通過習題鞏固,由易到難,循序漸進,幫助學生從感性認識上升到理性認識,從而更好地掌握這個知識點。
[實驗準備]
1.藥品:大理石、稀鹽酸、澄清石灰水、NaOH溶液、酚酞試液、BaCl2溶液。
2.儀器:試管、膠頭滴管、軟塑料瓶、集氣瓶、燒杯。
[教學流程]
發現問題:CO2通入 NaOH 溶液無明顯現象
提出假設:CO2和NaOH反應,但現象不明顯
設計實驗:1. 探究反應物是否被消耗(裝置內外產生壓強差)。
a. 趣味實驗:請君入甕。
b. 向充滿CO2的軟塑料瓶中倒入NaOH 溶液,并做對比實驗。
設計實驗:2. 探究是否有新物質生成
方案一:取樣,加入過量的稀鹽酸,觀察實驗現象。
方案二:取樣,加入Ca(OH)2溶液,觀察實驗現象。
方案三:取樣,加入BaCl2溶液,觀察實驗現象。
在應用過程中,發現了以下優點:
一、內容精煉,有效直擊重點
微課的精髓主要體現在“微”。這個“微”不僅僅是時間上的縮短(一般6到8分鐘,最多不超過10分鐘),更體現在對化學教學中重難點的濃縮與突出。這樣課堂上才有更多的時間留給學生思考和探究。
二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應,由于實驗現象不明顯,學生在學習這一反應時沒有感性認識,掌握較難。我把學生在課堂學習中遇到的問題作為課題,引導學生從生成物狀態變化引起氣壓變化和檢驗生成物這兩方面進行思考。微課涉及的知識面較廣,包括酸的性質、二氧化碳的性質、質量守恒定律及相關的物理知識等,進行了學科綜合訓練。實際應用中學生學習積極性高,興趣濃厚。當再次回歸到課堂現場教學時,學生對重難點把握已相對到位,增強了課堂教學的有效性。
二、實驗教學,可以重點重播
在微課中加入各種現象有趣的實驗,是化學學科的特色。傳統教學中,各種形式的化學實驗,課堂演示實驗和學生分組實驗,都是學生非常感興趣的環節。化學實驗,不僅是學生認識化學知識的一種方式,更是引導學生進行科學探究的過程。但是,課堂上的時間畢竟是有限的,而有些化學實驗耗費的時間較長甚至還具有一定的危險性。而在微課中,教師可以將化學實驗制作成微視頻在課堂上播放,不僅能節約課堂教學時間,還讓學生對化學現象、化學原理有了更清楚的了解,促進了對化學知識的理解和掌握。一旦遇到重難點或不易觀察清楚的,還可以反復重播,仔細觀察,加深理解。
微課設計中涉及到7個演示實驗,其中“請君入甕”的實驗,即氫氧化鈉溶液吸收了二氧化碳,使裝置內氣壓小于裝置外,煮熟的雞蛋掉入瓶內,耗時約2分鐘,在制作視頻的過程中,可以通過“快進”處理加上時間節點在屏幕上的顯示,達到清晰快捷展示實驗現象的目的,有效節約教學時間。
三、精選習題,有效反饋訓練
“微課”的核心是“微視頻”,同時也包括了與該教學“微視頻”內容相配套的“微說明”、“微課件”、“微習題”、“微解答”、“微總結”等內容;與以往傳統、單一的教學模式相比,“微課”就是在這些基礎上繼承、發揚起來的一種全新教學資源。
在多媒體教學的基礎上,配套設計了一份練習資料,內容為微視頻教學內容的復習鞏固與拓展提升。在實際應用中發現,這套有的放矢的資料對于學生的課前自學很有幫助。
通過本次“二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應”微課的教學實踐,收獲良多,但同時,也生出了幾點疑惑,在以后的微課教學中需繼續探究:
一、如何有效地保障學生自主探究的學習熱情和思考空間?
化學是一門邏輯性較強的理科,學生對學科知識系統認識離不開老師的指導和幫助。而“微課”視頻時間短,教學內容有限,學習內容呈現“碎片化”,學生在學習過程中對知識缺乏完整性的認識。且由于微視頻教學時間很短,過程中無法留給學生足夠的思考空間去進行實驗設計,而更多的變成被動地接受,違背了調動主觀能動性和激發探究熱情的初衷。
以本節課為例:學生看完微課就能很好地理解“二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應”了嗎?微課中涉及到的七個化學實驗,時間緊湊,學生事實上很難通過自主思考去體會設計原理,而更多變為根據現象得出結論,復制教師的思維,無法真的發揮自主學習的能動性。
二、如何有效地保障知識教授過程中的系統性和完整性?
教學活動是一個互動的過程,其中包括了教師的啟發、設問、提問、解答和學生的回答、討論、練習、反饋等互動環節,教學過程是師生之間情感交流和教學相長的過程。而“微課”僅僅通過學生和視頻間的交流完成教學活動,顯得有些枯燥乏味。缺乏師生的互動和教學反饋,類似于灌輸式教學,效果恐怕也會打個折扣。
以本節課為例:學生坐在電腦前將微課視頻安安靜靜看完并完成配套習題,某種程度上來說,教學“效率”似乎是提高了,但這種教學模式與傳統的師生交互配合、交流溝通的教學模式相比,還是缺乏了一些生命力。
三、實驗視頻能否有效代替動手實驗?
實驗在化學教學中的地位舉足輕重,并且一些實驗確實只有當自己親身經歷過才能留下深刻的印象,例如:聞氣味,觀察顏色變化等等。如果用視頻完全代替了各類實驗,無疑是將教學變成了紙上談兵。學生忽略了從現象到本質的分析,動手能力也可能越來越差,且久而久之,很可能就認為實驗是個可做可不做,看懂就行的環節。這樣也就違背了化學是一門以實驗為基礎的學科的內涵。
綜上所述,我認為“微課”教學可以成為普通教育教學的輔助和補充,成為在線教育的一種形式,可以與現有課堂教學相互結合、彼此補充。對于“微課”這種新興事物,我們應當用發展的眼光來對待它。充分發揮它的優勢,回避不足,讓它更好地為學生學習服務。
參考文獻
關鍵詞:實驗探究;合作;有效性
文章編號:1008-0546(2017)01-0050-04 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.01.016
一、 背景分析
中考復習期間,我們常常采用傳統的教學模式比如“講練結合”與“精講多練”,這種復習模式具有傳授知識準確性高、課堂容量大等特點,但它忽略了學生在學習過程中的主體性地位,忽視了對學生主體意識的培養與開發,課堂上死氣沉沉,學生失去了學習的積極性,無論是表達能力還是分析問題、解決問題的能力都表現得很消極沒有活力。
眾所周知化學是一門以實驗為基礎的學科,在緊張的復習中,學生只要聽到實驗就一個個精神抖擻。因此在復習課中應盡可能創設實驗情境,這樣不但可以激發學生的興趣,更讓學生在實驗中合作、交流、反思。在初中化學中有些實驗無明顯的現象,因此授課時幾乎不考慮進行這些實驗,而是以大題量的訓練取代對這些反應的分析、思考,并且幾乎全部包攬學生的解題思維,致使學生只能用不求甚解、消極應付的態度進行解題,這就失去了讓學生親自嘗試、親自體驗的機會,學生的學科素養也得不到培養。因此筆者針對“無明顯現象的化學反應”設計了一節探究課,在課堂上創設實驗情境和一系列問題,開展一系列的探究活動,有意識地培養學生的主體意識,讓學生積極主動地參與思維活動,不但活躍了復習課的氣氛,而且提高了復習課的有效性。
二、教W目標
1. 通過分析一些簡單的實驗裝置使學生了解探究無明顯現象反應是否發生的原理。
2. 通過對典型的三個實驗的分析使學生總結歸納出使無明顯現象反應顯形的一般思路和方法。
3. 通過設計實驗,使學生初步形成嚴謹嚴密的科學思想。
三、重點難點
1. 提煉使無明顯現象反應顯形的一般方法。
2. 設計合理的實驗方案來探究、解決一些簡單的化學問題。
四、教學過程
實驗引入:通過對裝置的改進,將二氧化碳氣體同時通入兩只裝有無色透明液體的試管內,學生觀察實驗現象。其中一支試管內的液體變渾濁了,另一支試管內液體無明顯變化。
提問:無明顯變化的試管內是否沒有發生化學反應呢?
學生通過變渾濁的現象知道了試管里裝的是澄清石灰水,然而對于另一支試管里的液體卻不能確定,有的猜測是水,有的猜測是氫氧化鈉溶液等。
實驗揭開謎底:在無明顯變化的試管里滴入幾滴紫色石蕊試液,發現液體變紅了。答案自然揭曉:另一支試管里裝的水。
【設計意圖】創設實驗情境,激發學生的學習興趣,調動學生復習的欲望。
[教師引導]有些化學反應伴隨著顏色改變、放出氣體、產生沉淀、能量變化等現象,但有些化學反應無明顯的現象,主要有哪些類型呢?
[學生分析]歸納整理出三種類型:
[教師提問]如何讓這些反應顯形呢?
探究一:如何驗證CO2與H2O發生了反應?以此反應為例解決第一類無明顯現象的反應的證明方法。
[自主設計]在課堂引入實驗的基礎之上,學生很快設計出以下實驗方案:
[教師小結]利用反應前后溶液的酸堿性(或酸堿度)的變化來驗證CO2與H2O發生了反應。
【設計意圖】以問題為導向,結合課堂導入的實驗創設問題情境,激發學生解決問題的沖動,激活了課堂思維,課堂由此充滿探究味,學生體會著探究中激蕩著思維的樂趣。
探究二:如何驗證稀HCl與NaOH溶液發生了反應?以向氫氧化鈉溶液逐滴加入稀鹽酸為例分析。
[小組合作]組內討論1分鐘,然后派學生代表回答。(教師提醒大家注意從實驗操作、實驗現象和實驗結論三個角度回答)。
[組間展示]學生經過第一個探究活動,分析出可以利用紫色石蕊試液、酚酞試液、pH試紙測定和利用石蕊試紙的方法進行證明。
[組間互評]找出展示小組整套方案中的不足之處并點評。
[學生小結]利用反應前后溶液的酸堿性(或酸堿度)的變化來驗證HCl與NaOH溶液發生了反應。
【設計意圖】通過讓學生全方位合作,多路徑展示,在輕松愉快的環境下復習酸堿中和反應的事實,并用規范完整的語言表達出來,在知識的應用過程中培養嚴謹的科學態度。
[拓展延伸]通過pH傳感器的繪圖展示溶液pH的變化過程,讓學生思考曲線上A、M、P點所表示的意義。再從宏觀角度過渡到微觀角度分析氫氧化鈉和鹽酸反應的實質:堿中的氫氧根離子和酸中的氫離子反應生成了水。
[師生小結]可溶性的堿和酸反應時均無明顯現象,需要借助于酸堿指示劑、測定溶液pH的變化等簡單方法進行判斷。
【設計意圖】利用酸堿指示劑可以檢驗溶液的酸堿性,而借助于pH傳感器可以精確地知道溶液的酸堿性的強弱,將這兩個知識點整合在一起,從而引導學生從宏觀到微觀,定性到定量的角度來認識溶液,同時培養用圖像表達化學信息和獲取化學信息的能力,結合圖像理解中和反應的實質,突破難點。
[演示實驗]在裝有氣體的集氣瓶中導入少量濃氫氧化鈉溶液,蓋上玻璃片后倒置,玻璃片為什么沒有掉下來?引發學生的疑惑:集氣瓶中裝入的是什么氣體呢?
探究三:如何驗證NaOH溶液和CO2發生了反應?
方案一:
[分組實驗]每小組準備了2瓶用礦泉水瓶收集好的二氧化碳氣體,先向其中一個礦泉水瓶中加入40毫升氫氧化鈉溶液,觀察現象。
[學生回答]瓶子變癟了。
[教師提問]剛才的實驗能夠證明二氧化碳和氫氧化鈉溶液發生反應了嗎?
[學生實驗]再向另一個瓶中加入40毫升蒸餾水,對比觀察實驗現象。
【設計意圖】通過對比實驗讓學生切身體會到實驗嚴密的重要性,在設計實驗的時候要注意控制變量,從而得出準確的結論,有助于培養學生的嚴謹的化學學科素養。
[師生互動]還有哪些方法可以證明二氧化碳和氫氧化鈉發生了反應呢?
[小組合作]根據提供的儀器,設計相應裝置來驗證二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應的事實,儀器可以重復使用(鐵架臺省略)
【設計意圖】此環節通過學生討論畫圖、利用實物展臺展示、學生互評,訓練學生的合作意識、表達能力和思維能力。
[演示實驗]紙上談兵之后,請同學們一起觀察幾個實驗。實驗后請學生總結原因。
[學生分析]利用在密閉容器中反應前后的氣體壓強的變化來驗證NaOH溶液和CO2發生了反應。
【設計意圖】通過實驗讓隱性實驗顯形化,增強學生的感官認識,激發學生的興趣,加深記憶和理解,同時調節班級的課堂氣氛。
[教師點評]注意:(1)需要補做一個CO2溶于等體積水的對比實驗。(2)以上裝置的還可以通過反應中的熱效應導致的壓強變化來證明反應的發生。
[教師引導]剛剛設計的實驗,是改變實驗裝置的方法來證明氫氧化鈉與二氧化碳確實發生了反應,那還可以用什么方法來證明反應確實發生了呢?提問學生氫氧化鈉和二氧化碳生成了什么物質呢?
[學生展示]讓學生板演氫氧化鈉與二氧化碳反應的方程式。
[學生思考]Na2CO3可以和哪些物|發生反應呢?
[學生展示]學生回答稀鹽酸、稀硫酸、氫氧化鈣、氯化鈣、氯化鋇、氫氧化鋇等,并請6位同學進行板演相應化學方程式。
【設計意圖】實驗素材源于書本,此環節創設了充分、自由的空間,設置了跳一跳摘桃子的層層遞進式問題,引發學生思維,驅動學生進行探究實驗方案的設計。
方案二:
[分組實驗]從倒入之前實驗氫氧化鈉的礦泉水瓶中取出液體,分別加入稀鹽酸、氯化鈣、氫氧化鋇溶液,觀察現象。
[小組展示]請學生代表回答實驗現象,并總結出通過檢驗生成物Na2CO3的存在來驗證NaOH溶液和CO2發生了反應的方法。
[教師引導]通過分析學生書寫的化學方程式,從微觀角度分析出驗證反應的發生實際上是對于碳酸根離子的檢驗,可以利用含有氫離子或鈣離子或鋇離子的溶液。
【設計意圖】再次通過分組實驗調動學生學習的熱情,通過實踐證明理論,進行小組合作展示,將思維的空間還給學生,將表現的機會留給學生,豐富了學生的活動體驗,學生就不會感到乏味,增強了復習的有效性。且將知識從宏觀過渡到微觀,讓學生掌握反應的實質,從而提高學生的分析和思維能力。
[教師提問]對于無明顯現象的化學反應,可以用哪些方法使它顯形呢?
[教師總結]學生回答后教師歸納出使無明顯現象的化學反應顯形的方法:
1. 利用反應前后溶液的酸堿性(或酸堿度)的變化
2.利用反應前后壓強的變化。
3.檢驗生成物的方法。
五、教學設計反思
1. 重實驗――創設課堂情境
化學是一門以實驗為基礎的學科,實驗凝聚著化學的靈魂和魅力,是培養學生觀察能力和創新能力的重要方法和手段。實驗可以化抽象為具體,可以深化學生對所學知識的理解,在知識的運用方面更加得心應手,不再是死記硬背,甚至能舉一反三,融會貫通。因此本節課圍繞核心知識點精心選擇有關實驗內容,盡可能讓學生動手實驗,學生在“實踐”中親身體驗,充分調動學習的主動性,有效地轉換教和學的方式,彰顯學生的主體性地位。
2. 重探究――培育學科素養
本節課以實驗為載體,創設認知沖突,使學生產生疑惑,引爆思維火花,誘發探究欲望。在探究過程中,教師作為引導者,基本任務是啟發誘導,學生作為探究者,主要任務是通過自己的探究,去總結歸納讓無明顯現象的化學反應顯形的方法。在探究的過程中教師把科學思維的方法交給學生,提高了學生應用化學知識解決實際問題的能力與技巧,為學生的可持續性發展奠定了必要的基礎。
3. 重合作――提高協作能力
本節課是一節復習課,基于學生掌握了一定的基礎知識和基本技能之后,設計了兩次分組實驗,三次分組討論,同學們表現非常活躍,積極思考,團結合作,踴躍發言,不但敢于發表自己的觀點,而且敢于指出其他同學方案中的不足并且與之爭論的良好素養。小組合作學習的開展,讓每一個學生都真正參與到合作學習活動中來,體驗合作學習的快樂,提高了合作學習的效果。
復習課中通過精心設計實驗,創設適合學生探究的情境,搭建小組合作展示的平臺,引導學生在輕松愉快的環境中合作學習,彰顯了學生的主體性地位,活躍了課堂氛圍,提高了課堂的有效性。
參考文獻
[1] 時建彬.創設有趣情境 搭建合作平臺 [J].化學教與學,2015(8):71-72
一、從實驗原理的角度進行分析
例1.(2009年北京)某同學對下列4個 實驗都設計了兩種方案,其中方案1合理,方案2不合理的是()。
分析:題目中給出的方案只涉及實驗的原理,因此,只需從物質性質的角 度逐項分析方案內容即可得出符合題意的選項。用除雜思路分析A實驗,可得知,A實驗的方 案1、2都不合理 ;扣住鐵銹的化學性質去分析B實驗,可得知B實驗的方案1合理,方案2不合理;利用氯化鈉 和稀鹽酸的性質差異去分析C實驗,可得知C實驗中的方案1、2都合理;檢驗一氧化碳中含有 少量的二氧化碳,檢驗的主體是二氧化碳,所以D實驗中的方案1不合理,方案2合理。
二、從操作便利的角度進行分析
例2.(2009年廣東)下列圖(I)是部分常用化學儀器或裝置 ,圖(Ⅱ)是部分“微型”化學儀器或裝置(用“微型”儀器做實驗,其試劑用量和廢物排放 量是通常用量的1/10或更少,符合綠色化學的理念)。
對比圖(Ⅰ)圖(Ⅱ)回答以下問題:
(1)用圖(Ⅱ)中的“微型”儀器做實驗,固體只需極少量,液體 用量也很少(或只需1~2小滴),相對用圖(I)儀器做實驗的優點是_____(填序號)。
①節約藥品用量
②能完全消除實驗污染
③方便個人或家庭實驗 ④若需加熱也能節約燃料
(2)圖(Ⅰ)中的C裝置的作用相當于圖(Ⅱ)中的裝置_____(填字母),它們在實驗操作上 的共同優點是通過控制_____來控制反應速度。
分析:用微型儀器或裝置進行化學實驗的優點,題目中 已經給出了不少的提示,需要注意的是,用這種儀器或裝置進行實驗能減少實驗的污染,但 不能完全消除實驗污染,因此,問題(1)應該選填①③④三個序號。圖(I)中的C裝置是固 體和液體在不需要加熱的前提下發生反應的裝置,對照圖(II),可以看出其中的d裝置和圖( I)中C裝置的作用相當。由于分液漏斗和多用途滴管都可以控制液體藥品滴加的量和滴加的 快慢,因此,兩個裝置都能夠控制反應的速度。
三、從裝置完善的角度進行分析
例3.(2009年安徽)類比法是化學研究物質的重要方法之一。草酸的化學性 質與碳酸相似。已知碳酸 易分解,草酸在受熱條件下也分解,僅生成三種氧化物。某校研究性學習小組對此展開探究 :
【假設一】生成物中有二氧化碳
實驗一:將生成的氣體通入澄清的石灰水,小明據此 判斷生成物中含有二氧化碳。
【假設二】生成物中有一氧化碳
實驗二:小明用下圖裝置進行實驗,從而證明生成物中含有一氧化碳。
【討論交流】
小芳認為,小明的“實驗二”不需要B裝置也能夠推斷出生成物中含有一氧化碳,你 是否支 持小芳的觀點:(填“支持”或“不支持”)。請說出你的理由:。小芳 認為, 從環保的角度看,“實驗二”裝置有一個缺陷,請你指出該缺陷:。處理的方法 是。
分析:該題從裝置多和少的角度,提出了兩個問題。由于 題目中給出了“草酸在受熱條件下也分解,僅生成三種氧化物”的信息,而初中階段具有還 原 性的氣態氧化物只有一氧化碳一種,因此,只要根據氧化銅由黑色變為紅色,就可判斷三種 氧化物中一定含有一氧化碳,也就是說,從檢驗一氧化碳的角度看,實驗二中的裝置B是多 余的(支持小芳的觀點)。聯想到一氧化碳的毒性,又會發現,實驗二中的裝置又是缺少的 ,缺少一個處理尾氣的裝置。處理尾氣的方法是用酒精燈將尾氣點燃,或者用一個氣球將尾 氣收集起來。
四、從方案嚴密的角度進行分析
例4.(2009年福州)同學們在學習堿的化學性質時,進行了如下圖所示的實 驗。
實驗結束后,同學們將甲、乙、丙三個實驗 的廢液倒入同一個干凈的廢液缸中,最終看到廢液渾濁并呈紅色,產生疑問。
【提出問題】廢液中含有哪些物質?
【交流討論】
①一定含有的物質:碳酸鈣、指示劑、水和(寫物質名稱)。
②還含有能使廢液呈堿性的物質。能使廢液呈堿性的物質是什么?同學們有如下猜想。
小云認為:只有碳酸鈉。
小紅認為:只有氫氧化鈣。
小林認為:是氫氧化鈉和碳酸鈉。
你認為還可能是。(寫一種猜想)
【實驗設計】小方想用氯化鈣溶液來驗證小云、小紅、小林的猜想。查閱資料獲悉氯化鈣溶 液呈中性,并設計如下實驗。請你將小方的實驗設計補充完整。