创设探究实验 构建智慧课堂

赵青

【关键词】化学 探究实验 注射器

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2013）09B-0048-02

为了更好地落实修订后的化学课程标准，国家电教馆在全国组织了精品课例展，我有幸作为嘉宾对《化学实验中给力的注射器》这节课进行课标解读。下面就其中的几个教学片段，谈谈如何通过注射器将“身边的化学物质”中的主干知识串联起来，并在教学中较好地落实课程标准，供大家参考。

《化学实验中给力的注射器》是以“身边的化学物质”这一主题的课堂复习为主线的教学设计，它通过对核心物质的探究，不仅能够使学生掌握核心物质的用途、性质、变化、化学反应以及物质间的相互关系等具体知识，还能让学生体验实验探究过程，学会科学探究方法，逐渐形成灵活的思维。

一、创设探究情境，培养实验能力

修订后的课程标准在教学建议上作了较大的改动，新增了“优化课堂教学过程，提高课堂教学的有效性”条目，其中明确指出：“要努力创设真实而有意义的学习情境。”针对“身边的化学物质”这一主题的复习，真实而有意义的学习情境不仅和学生的生活联系密切，给学生多方位的感官冲击，而且能从纷繁的现象中聚焦其本质及变化性质，并且让学生从真实情境中发现问题，展开讨论，从而提出解决问题的思路。这样的学习方式会让学生获得成就感，进而愿意探究情境中所包含的知识规律，这是课程标准要求建立起来的学习观念。

片段1 探究充气膨化食品包装袋内的气体成分

[提出问题]许多同学喜欢吃薯片、虾条等膨化食品，这种食品常充入气体，请猜猜充入的可能是什么气体？

[猜想]充入的气体可能是氮气、二氧化碳、稀有气体（空气中量太少且制取成本高，教师对稀有气体的猜想及时予以排除）。

[设计方案并实施]用注射器抽取某一食品包装袋内的气体，注入盛有澄清石灰水的试管中。

[解释论证]观察到澄清石灰水变浑浊的现象，说明充入的气体可能是二氧化碳或二氧化碳和氮气的混合物。

[板演]二氧化碳和石灰水反应的化学方程式。

[设问]生产厂家为什么不向包装袋中充入空气呢？

[分析]薯片和空气中的氧气会发生氧化反应而变质。

课堂中，引导学生利用医院中经常用到的注射器自己设计并动手实验，根据“物质的用途是由其性质决定的”这个规律来探究食品包装袋中气体的成分。学生置身于实验这个真实情境中，在实验、分析、解决与化学有关的实际问题中学习，从中获得化学知识，并促使自身逐渐形成一种从化学视角解读情景的能力。这一情境设计还将科学探究的“假设预测——实验设计和实施——收集证据——解释论证”几大要素一一外显，使学生在掌握具体知识的同时深化对化学探究方法的理解。

片段中，通过对食品包装袋中气体成分的检验，复习了“身边的化学物质”CO2、O2和N2的性质，通过学生实验探究、上台板演等方式和让学生探究包装袋中不能充入空气的原因，体现了新课程标准对氧气、二氧化碳的性质和用途考查要求的提高。

二、改进经典实验，培养创新能力

“测定空气中氧气的含量”这个实验是初中化学探究活动中一个有代表性的实验。纵观整个初中化学内容，同时涉及物质组成、物质含量的测定的实验在教材中只有这一个。在教学时，对于有探究价值的实验，要敢于将其放大，让学生经历探究的过程。此片段再次巧妙地利用注射器改进了实验，不仅让学生了解了混合物与其组分间的关系，而且加深了学生对定量实验的功能和特点的认识。

片段2 空气中氧气含量测定实验的改进

[导入]同学们还记得我们是用什么原理来测定空气中氧气的含量的吗？

[课件呈现]利用红磷和集气瓶中的氧气反应，使集气瓶中的压强变小，烧杯中的水进入集气瓶约占。

[设问]能否用硫、木炭、白磷等物质做测定氧气含量的反应物？如果用硫、木炭代替红磷进行实验，对测定结果有怎样的影响？

[分析]写出硫、木炭与氧气反应的化学方程式，再与红磷和氧气反应的化学方程式比较，得出“生成物是固体”的要点。若生成气体，应把烧杯中的液体换成一种能吸收或能和该气体发生反应的液体。

[过渡]课本实验采用的是一种典型的方法，但不是唯一的，还可以用其他方法代替。

[演示实验]在50mL注射器底部放一个金属片，金属片上放一粒绿豆大小的白磷，抽入40mL空气，用橡皮塞堵住注射器管口，将注射器放入热水中，观察现象。然后将注射器放入冷水中再观察现象。

[现象]在热水中产生大量的白烟，活塞外移至约50mL处，而在冷水中活塞缓慢内移最终停止于32mL。

[设问]实验中为什么将注射器先放入热水中？若所测结果最终小于，其原因可能是什么？

[回答]使温度能够达到着火点。其原因可能是活塞与针筒之间有摩擦力，白磷量不足，没有冷却至室温，装置气密性不好等。

[设问]会不会出现书本实验中那样大于的情况？

[师生讨论]此实验采用的是先将容器密封，然后再引燃白磷的方式，所以不会出现大于的情况。

通过改进后的实验与课本实验的对比，学生感受到改进后实验具有操作简便、安全、环保、成功率高、能直观显示氧气体积等多个优点。这一教学片段表明，复习并不是简单地将书本的实验再重复一遍，而是通过改进和挖掘，开阔学生的视野，拓展学生的思维，促进知识的内化和自主建构。

另外，本教学片段还采用由浅入深、环环相扣的问题设计逐步引导学生进行探讨，使学生的思维步步深入。例如对原料的选择，首先提出问题：能否用硫、木炭等物质作测定空气中氧气含量的反应物？如果用硫、木炭代替红磷进行实验，对测定结果有怎样的影响？通过这样的设问，巧妙地将氧气和二氧化碳的化学性质与实验融合在一起，进一步复习氧气等物质的性质。在这个问题引导下形成假设，让学生先写出硫、木炭与氧气反应的化学方程式，再与红磷和氧气反应的化学方程式比较，得出“生成物是固体”的要点。这时学生就会思考：是否可以把烧杯中的液体换成一种能吸收或和气体发生反应的液体？它很好地践行了修订后的课程标准提出的“为了提高复习教学的有效性，可将系统归纳和探究活动结合起来”的教学建议。

三、加强实验探究，理解知识本质

在复习“酸和碱”的有关知识时，通常让学生描述盐酸和氢氧化钠的性质，再者能将它们的化学性质默写下来就算达到了要求。这样的复习对实验背景的依托少，造成学生体验少，记忆多，难以将物质的性质、变化、化学反应跟实验相融合，与现行的课程标准相悖离。“化学实验中给力的注射器”能巧妙地将化学知识与实验验证结合，通过实验活动，引导学生从本质上认识和理解所学的化学知识。

片段3.探究酸碱发生中和反应的实验

[导入]如何证明氢氧化钠和盐酸确实发生了化学反应呢？

[学生回答]在滴有酚酞的氢氧化钠的红色溶液中加入盐酸，红色逐渐消失。

[提出问题]能否通过盐酸与较活泼的金属、某些金属氧化物、难溶性的碱及碳酸盐发生反应的明显现象来证明氢氧化钠和盐酸确实发生了化学反应呢？

[演示实验]镁条和盐酸反应产生大量气泡时，滴加氢氧化钠溶液，气泡停止产生，说明氢氧化钠和盐酸发生了中和反应。

[质疑]有可能在滴加氢氧化钠溶液时盐酸刚好反应完了，气泡也就停止产生。

[追问]那如何设计实验证明气泡停止产生时盐酸并没有反应完呢？

[设计并实验]在盛有相同镁条的两支试管中，分别用注射器注入等质量分数的4mL的盐酸溶液，再向其中一支试管中滴加氢氧化钠溶液直至无气泡产生，对比另一支试管中仍有大量气泡产生。证明氢氧化钠确实和盐酸发生了中和反应。

片段3中的许多细节，反映了教师进行教学设计时能清晰地认识到学生在酸、碱、盐内容上的起始点、发展点和障碍点。也就是说，学生在复习之前已经知道了什么（让学生简述课本借助酚酞证明酸碱发生了反应），哪些知识还需要提高（将酸、碱的化学性质应用于实验设计中），学生会经历什么样的过程（对比实验贯穿整个实验探究），以及学生理解过程通常会遇到哪些困难（学生思维的不严谨）。教师对“酸和碱”主题内容的总体审视和把握，使复习目标的三个维度具有可操作性，同时还具有明确的指向性。

片段中采用向镁和盐酸的混合物中滴加氢氧化钠溶液后，气泡停止产生的演示实验，得出“盐酸和氢氧化钠发生了反应”这个不严谨的结论。学生深入思考后提出疑问：有可能是在滴加氢氧化钠溶液的同时盐酸正好反应完了。为了使学生进一步思考，教师继续追问：怎样设计实验证明镁和盐酸都没有反应完而气泡却不再产生了呢？把学生质疑的问题作为思维的激发点，鼓励学生设计对比实验方案，在讨论中，帮助学生在知识结构与问题结构之间建立联系，帮助学生理清解决问题的思路。这样将核心化学物质本体认识与实验情景相融合，学生才能在记忆、应用、提取信息中深化认识，才能把作为物质的核心性体现出来。这个片段教学让我们清楚地领悟到什么活动能将学生的思维引向深入，什么活动能让学生领悟到知识背后隐含的思想、方法；也充分说明了课堂的情境、问题、活动和深层的理解之间应当保持统一。这一教学片段通过问题启动探究，实施探究，在探究中发展思维，较好地达到了新课程标准的要求，将“体验实验探究过程、体会对比实验方法、发展思维”三个层次的体验性学习目标落实得恰到好处。而且通过实验让学生走进物质世界，使课堂充满化学味，将“以学生为主体、教师为主导、问题为主线、思维为核心”的课程理念落实到实际教学中。

从这几个教学片段可以认识到，“身边的化学物质”的复习仅靠记忆是不能取得良好效果的，它得把原理、性质、变化、用途、物质间的相互关系与实验融合，形成学习的方法，并让学生体会到核心物质只是代表，应从代表物中获得方法才能发展为较高水平的能力，发挥核心物质的价值。这样教学，学生不仅能掌握典型的化学物质，更能得到各种能力提升。

（责编 易惠娟）