基于生本素养提升的“物质的检验”复习课实验教学设计

摘要：通过创设以跳跳糖为载体的真实问题情境，引导学生依次探究常见气体和常见酸、碱、盐（或离子）的检验。通过实验探究、材料阅读进行证据推理，通过归纳整理和思维导图进行模型认知，以提高学生的实验设计、信息筛选等能力和逻辑推理等高阶思维品质。

关键词：物质检验；真实情境；证据推理；模型认知

文章编号：1008-0546（2022）01-0065-04中图分类号：G632.41文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.01.016

《普通高中化学课程标准（2017版）》中提出，在化学教学中重视开展素养为本的教学，倡导真实问题情境的创设，重视教学内容的结构化设计，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力。

笔者通过中国知网以“物质的检验”为主题检索出的文献涉及高中化学较多，而涉及初中化学的相关学术期刊文献几乎没有。本文结合新课标的理念通过创设跳跳糖中的气体和酸性成分探究、石灰水等碱性物质的检验和指纹鉴定等真实问题情境，对常见气体和离子的检验进行结构化设计，试图形成较为完整的知识能力体系，力图透过新情境下的实验探究重燃学生在复习阶段对初中化学学习的兴趣之火，促进学生复习方式的转变，以期逐步提升学生的学科关键能力和学科观念。

一、教学设计思路与流程（见图1）

二、教学过程片段

1.品味跳跳糖，检验常见气体，提升科学探究与创新意识素养。

【情境引入】多媒体展示两种常见品牌的跳跳糖（如图2a和图2b），并给每人分发一小包跳跳糖，让学生品尝其味道体验其跳觉。

设计意图：创设真实、生动、直观而又富于启迪性的学习情境，激发学生在复习阶段学习化学的兴趣，帮助学生更好地理解和运用化学知识。

【问题】跳跳糖放在口里为什么会跳？（学生说不出）

【材料】制作跳跳糖时，要在热的糖浆里加入高压的气体。当你把糖块放入口中，糖融化后气体被释放出来时，你就会听到“嘣嘣”的响声。你所听到和感觉到的实際上就是这种气体从每一个气泡中释放出来的过程。

【引导】已知这种气体是初中化学中常见的气体，请你作出猜想。

【猜想】生1：可能是氢气；生2：可能是氧气；生3：可能是二氧化碳。

【方案设计】请你仿照猜想1，把另外2种猜想的检验操作方法、可能现象、结论或方程式分别填写在表1中。

设计意图：让学生在科学探究中创新地进行方案设计，既培养了学生“取样加剂-操作现象-结论”的物质检验之习惯，又提升了学生的创新意识。

【反思】师：据以上材料和学习经验，3种猜想是否都靠谱？生：猜想1和2不靠谱，因为氢气不安全，氧气易使跳糖氧化变质。

【探究】学生用跳跳糖和方案3进行实验，有的小组发现石灰水没有变浑浊如图3a，有的小组发现石灰水变浑浊了如图3b。）

【问题】为什么有的小组石灰水没有变浑浊呢？请给出可能的原因。

【分析】生：可能是跳糖中的其他成分与石灰水发生了反应。

【引导】可通过观察包装袋上的信息，寻找证据。

【证据推理】生1：通过查找已用跳糖的包装袋找到证据：如图4所示，配料中除了含有二氧化碳还有柠檬酸和DL-苹果酸，这两种酸会和石灰水发生中和反应，致使石灰水不能变浑浊。生2：如图5所示，我们所用的跳糖其配料中只有二氧化碳和色素，没有酸性物质，故石灰水能变浑浊。

设计意图：通过实验发现“异常”现象，激起学生的认知冲突，引发学生思考。再通过搜索包装袋上的配方信息，找出相应的证据，提升学生的问题解决能力和证据推理素养。

【引导】师：怎样用实验证明跳跳糖中确实含有酸？生：可以用紫色石蕊检验。

【探究】学生分别取两种不同品牌的跳糖加水后再滴入数滴紫色石蕊试液，振荡，观察现象。

【证据推理】生1：紫色石蕊试液变红（现象如图3c）证明含酸性物质，与样品配料成分一致。生2：紫色石蕊试液仍为紫色（现象如图3d）证明不含酸性物质，与包装成分也一致。

【过渡】师：除了用紫色石蕊试液可以检验酸性物质。还可以用哪些不同类别的物质进行检验呢？

设计意图：引导学生通过实验证据和配料证据对氢离子即酸性物质进行检验，从常见气体的检验自然而然地过渡到常见离子（H+）的检验。

2.玩味“如来神掌”，检验常见离子，提升证据推理与模型认知能力。

【方案设计】师：请选择不同类别的物质，检验实验中的酸性物质，并填在表2相应的位置里。

设计意图：通过学案引导学生完成对氢离子的检验设计即酸的通性复习，以形成系统性知识网络模型。为氢氧根离子的检验即碱的通性复习埋下伏笔。

【问题引导】师：除了含有酸会使澄清的石灰水不变浑浊？有没有其他可能呢？生：会不会澄清的石灰水本身已经变质了呢？师：完全有可能哦，那你们准备怎样检验澄清石灰水的有效性呢？生：取样，用导管向其中吹气。师：除了以上方法，还可以用哪些不同类别的物质检验碱性物质的存在呢？

设计意图：通过问题引导，让学生思考或分析问题的全面性，实验出现异常现象的复杂多样性，为引导学生进行碱性物质的检验起到过渡作用。

【模型认知】学生按照学案导引进行整理归纳，初步建构模型如图6所示。

【问题引导】师：以上氢离子和氢氧根离子的检验方法各有几条？生：各有五条。师：这和我们的手指的个数刚好吻合，我们可以试着把它们整理一下写在手掌和手指上。

【模型认知】教师引导学生把相关离子检验的知识点写在自己的手掌和手指上，如图7所示。

设计意图：通过图片展示和思路引导，让学生形成对立统一的化学思想，构建酸碱通性对立统一的教学模型，便于对知识点的系统复习掌握，便于对模型的学习和认知，和学生一起建构氢离子和氢氧根离子等常见离子检验的模型，提升学生的模型认知等学科核心素养。

【过渡】师：以上手掌模型的玩法，不同的同学肯定有不同的设计，因为每位同学的想法不同、个性不同，每个人的手指纹也不相同。你了解指纹鉴定吗？法医是怎样让指纹显现的呢？

3.探秘“指纹鉴定”，归纳物质检验思路，提高学生思维品质。

【情境材料】法医鉴定指纹通常用AgNO3溶液喷洒指纹，其原理可用两个化学方程式表示，首先是通过硝酸银溶液与手指留下的某种物质反应，由于产生的氯化银见光不稳定易分解成两种单质（其中一种是氯气：Cl2）。因此看到指紋纹路是显黑色的，某些太阳镜也是类似原理，利用光解反应。（注意：黑色的是银粉，银粉末状成黑色，大块固体是银白色，金属的色泽与其本身的状态有关，与光学性质有关。）请按照要求进行实验探究，并写出两个化学反应方程式。

设计意图：查阅资料，从众多资料中获取、提取有用信息的能力是科学探究和进行证据推理不可缺少的素养和能力。这种能力需要在教学中逐渐渗透给学生，真正让学生体会到寻找证据资料的乐趣，体验文本资料证据在科学探究中的重要作用，让学生不仅能熟悉课本上的知识点，还要提升在新的情境素材中进行有用信息筛选和提取能力，在生本实验探究过程中逐步提升学生的解决问题的关键能力和学科核心素养。

【实验探究】指纹的显现--硝酸银溶液法。实验步骤：在图8矩形框内，用大拇指摁下一个指印，将硝酸银溶液滴在摁过指印的纸上，让液体全部覆盖手印的位置，在阳光下暴晒片刻，观察显现的指纹印迹。

根据实验和信息写出相关的化学方程式。

设计意图：通过实验探究，让学生体会物质的检验在生产生活中的应用，提升在真实的情境下应用化学原理分析和解释有关现象的能力，提高理论联系实践的能力，在这样的教学过程中进一步提升学生的证据推理等学科核心素养。

【模型认知】见图9

三、教学反思

本节课以学生品尝跳跳糖引入课题，在真实情境的问题驱动下，学生依次针对初中化学常见气体（氧气、氢气、二氧化碳）、常见酸、碱、盐物质（氢离子、氢氧根离子、碳酸根离子和铵根离子）进行检验方案的设计及实验探究，最后以常见的盐（氯化钠）的检验应用（即“指纹的鉴定”实验探究）为结尾，主要设计了三个课堂探究环节，所有的实验探究及教学环节都围绕如何系统科学地选择合理的方案并进行物质检验，形成了环环相扣的活动探究主线，让学生在思考中实践，在实践中提升思维的品质，在探究过程中逐步提升学生的学科核心素养。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]金剑锋.回归知识本原构建生命课堂——以“常见的物质检验”为例[J].化学教育，2021（1）：31-34.

[3]钱柳云.基于学生核心素养培养的真实性情境教学设计与实施——以“常见物质的检验”教学为例[J].化学教与学，2020（5）：47-49.

[4]王宝权.基于化学美育提升学生学科核心素养的课堂教学设计——以舌尖上的酸碱盐复习课为例[J].化学教与学，2019（4）：51-54.