陳麗偉 嚴西平

實驗搭臺計算唱戲相互融合*
——“溶解現(xiàn)象”復(fù)習(xí)課的教學(xué)與反思

陳麗偉1嚴西平2

（1蘇州市張家港市南豐中學(xué)江蘇蘇州215628；2蘇州市立達中學(xué)江蘇蘇州215003）

本文針對“溶液”復(fù)習(xí)，通過硝酸鉀、氯化鈉在兩支試管中發(fā)生的溶解現(xiàn)象來創(chuàng)設(shè)一組能夠貫穿整節(jié)復(fù)習(xí)課的情境，將相關(guān)知識點按照合理的邏輯順序融合在實驗與計算過程中，充分調(diào)動了學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)積極性，將枯燥抽象的理論復(fù)習(xí)轉(zhuǎn)化為有趣的情境教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的主動參與和積極思維，促進概念的建構(gòu)、提煉和固化。

實驗；計算；融合；溶解現(xiàn)象

一、教學(xué)設(shè)計思路

滬教版下冊第六章“溶解現(xiàn)象”涉及溶液知識點較多，概念較抽象，學(xué)生不易掌握且易混淆。若復(fù)習(xí)課仍以大量枯燥的、經(jīng)驗化的試題讓學(xué)生來對概念進行建構(gòu)、提煉和固化，其過程將十分高耗而結(jié)果又極其低效。2011版義務(wù)教育化學(xué)課程標準提出“創(chuàng)設(shè)真實而有意義的學(xué)習(xí)情境”、“讓學(xué)生有更多的機會主動體驗科學(xué)探究的過程，在知識的形成、相互聯(lián)系和應(yīng)用過程中養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度，學(xué)習(xí)科學(xué)的方法，在做科學(xué)的探究過程中培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力”。為此，筆者首先引導(dǎo)學(xué)生從熟悉的物質(zhì)在水中分散現(xiàn)象出發(fā)，帶領(lǐng)學(xué)生通過數(shù)字傳感儀體驗硝酸鉀和氯化鈉溶于水過程中涉及的能量變化，接著利用硝酸鉀和氯化鈉在兩支試管中發(fā)生的溶解現(xiàn)象來創(chuàng)設(shè)一組貫穿整節(jié)復(fù)習(xí)課的真實情境，同時將相關(guān)知識點按照合理的邏輯順序融合在實驗與計算中，突出“化學(xué)實驗”、“化學(xué)思維方法”和“化學(xué)語言”這3大特色并使之融入到學(xué)生的學(xué)習(xí)和探究中，讓學(xué)生切身感受化學(xué)研究手段和思維方式、體驗化學(xué)學(xué)科特色，促成自身認知結(jié)構(gòu)層次的提升。下面筆者就以參加蘇州市第三十二屆化學(xué)教學(xué)年會所開設(shè)的公開課——“溶解現(xiàn)象”復(fù)習(xí)課教學(xué)為例，談?wù)勛髡咴谶@方面的實踐和認識。

二、課堂教學(xué)片段

（導(dǎo)語）由于各種物質(zhì)本身性質(zhì)的不同，所以它們在水中分散的現(xiàn)象有所不同，下面我們就來重溫一下。

1．物質(zhì)在水中分散現(xiàn)象

（練習(xí)）在室溫下，將下列物質(zhì)1g樣品分別放入10g水中，現(xiàn)象相同的是（）

A．KNO3、NaClB．CaCO3、蔗糖

C．酒精、植物油D．KMnO4、CuSO4晶體

（學(xué)生活動）思考，交流（展示實物）得到結(jié)論。

（板書）一、物質(zhì)在水中分散現(xiàn)象

（問題）：硝酸鉀、氯化鈉在水中分散的現(xiàn)象是否相同？

（學(xué)生活動）：閱讀課本、思考。

（引導(dǎo)）請猜測一下硝酸鉀溶解過程中可能發(fā)生的能量變化情況？

（學(xué)生活動）思考，交流得到猜想（硝酸鉀與硝酸銨在組成上有相似性）。

（演示實驗）利用艾迪生數(shù)字實驗系統(tǒng)測1g KNO3、1g NaCl分別溶于10g水中的溫度變化，記錄得圖1。

圖1

（引導(dǎo)）接下來我們繼續(xù)從量的角度通過計算來認識上述溶解現(xiàn)象產(chǎn)生的合理性。

2．溶解度的應(yīng)用

（實物、PPT展示）KNO3、NaCl、CaCO3、蔗糖各1g分散在10g水中的現(xiàn)象，及室溫時的溶解度。

圖2

（學(xué)生活動）計算驗證、交流結(jié)論。

（板書）二、溶解度的應(yīng)用

（啟發(fā)）如何使KNO3、NaCl在溶解過程中也產(chǎn)生明顯視覺上的差異？請大家結(jié)合溶解度計算并設(shè)計一組實驗加以驗證。

（學(xué)生活動）計算、交流討論得到方案。

方案一：不改變?nèi)苜|(zhì)質(zhì)量，加入2．8g～4．8g的水樣。

方案二：不改變?nèi)軇┵|(zhì)量，加入2．1g～3．6g的樣品。

（學(xué)生活動）分組進行實驗驗證。

（拓展）若將方案一中固體質(zhì)量增加到5g，是否仍可以使KNO3、NaCl在溶解過程中也產(chǎn)生較為明顯的視覺上的差異？

（學(xué)生活動）計算、預(yù)測實驗現(xiàn)象并交流討論。

（演示實驗）將5g KNO3、5g NaCl分別加入2支各盛有10g水的試管中（分別標注1、2），邊振蕩邊置于盛水的燒杯中。

（實物、PPT展示）

圖3

（引導(dǎo)）若我們對試管1、試管2進行加熱又會產(chǎn)生怎樣的現(xiàn)象？

（學(xué)生活動）計算、預(yù)測實驗現(xiàn)象并交流討論。

（演示實驗）將試管1置于溫水浴中加熱，將試管2置于熱水浴中加熱。

（實物、PPT展示）

圖4

（引導(dǎo)）剛才實驗中試管1內(nèi)5g KNO3在10g水中加熱多少溫度時恰好完全溶解？

（學(xué)生活動）思考，表達（只能確定大概的溫度范圍，不能確定具體的溫度）。

（引導(dǎo)）請同學(xué)們回憶一下我們是否還有其他關(guān)于溶解度的表述方式？

3．溶解度曲線的應(yīng)用

（學(xué)生活動）閱讀課本、交流討論得到結(jié)論。（33℃時100g水中恰好溶解50g的硝酸鉀達到飽和狀態(tài)。）

（板書）三、溶解度曲線的應(yīng)用

（PPT展示）

圖5

（問題1）請在硝酸鉀的溶解度曲線圖中標注出表示C溶液狀態(tài)的位置。（加熱過程中不考慮水分蒸發(fā)）

（問題2）實驗中屬于不飽和溶液的是。（選填“A”、“B”或“C”）

（問題3）C內(nèi)溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為，（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）

A內(nèi)溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的計算列式為。

（引導(dǎo)）若我們將剛才水浴加熱過的試管取出來置于空氣中冷卻又會發(fā)生什么呢？請同學(xué)們仔細思考后完成下面的問題。

（PPT展示）

圖6

（問題4）完成下表（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

降溫溶劑質(zhì)量溶質(zhì)質(zhì)量溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)C→B B→A

（問題5）若將C狀態(tài)下的硝酸鉀溶液降溫到0℃是否有晶體析出？若有，析出晶體質(zhì)量是多少克？

（學(xué)生活動）閱讀P8的《拓展視野》計算、交流得到結(jié)論。

（問題6）C狀態(tài)下的硝酸鉀溶液能否用蒸發(fā)結(jié)晶方式析出晶體？若能，析出與上述質(zhì)量相同的硝酸鉀，至少需蒸發(fā)溶劑質(zhì)量為多少克？

（學(xué)生活動）計算、交流得到結(jié)論。

（問題7）從硝酸鉀溶液中獲取硝酸鉀晶體采取上述何種結(jié)晶方式更為合理？說出你的理由。

（學(xué)生活動）交流得到結(jié)論。

（問題8）從氯化鈉溶液中獲取氯化鈉晶體采取上述何種結(jié)晶方式更為合理？

（學(xué)生活動）計算、交流得到討論。

（總結(jié)）今天我們以物質(zhì)在水中溶解現(xiàn)象開始，以物質(zhì)在溶液中溶解的反向過程——結(jié)晶結(jié)束本節(jié)課的復(fù)習(xí)，期間復(fù)習(xí)了“溶解現(xiàn)象”一章中的眾多重點知識，如物質(zhì)在水中分散現(xiàn)象、溶液概念、加速物質(zhì)溶解速率的方法、影響物質(zhì)溶解性的因素、飽和溶液與不飽和溶液之間的相互轉(zhuǎn)化、溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的計算、結(jié)晶方法、溶解度、溶解度曲線的應(yīng)用等，但同時像溶液的微觀形成、溶液的稀釋、溶液的配制等這一節(jié)課我們還沒有復(fù)習(xí)到，課后請同學(xué)們做一些有針對性的彌補、完善工作。最后老師為了感謝同學(xué)們的精彩表現(xiàn)我們一起來欣賞一下由我國化學(xué)科技工作者拍攝的一段十分唯美的視頻——“美麗化學(xué)”為今天這節(jié)課畫上圓滿的句號。

三、教學(xué)反思

1．引入數(shù)字化演示實驗，增強學(xué)生的直觀理解

本節(jié)課我通過溫故而知新的模式讓學(xué)生對原本較為熟悉的定性實驗產(chǎn)生思維上沖突，通過再次回歸課本引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注物質(zhì)溶解過程中往往容易忽略的現(xiàn)象——能量變化，隨即利用數(shù)字化實驗定量測定1g NaCl、1g KNO3分別溶于10g水中的能量變化情況，利用數(shù)字化實驗的直觀性——具體的數(shù)值及變化曲線，使原本較難通過觸覺感知的溫度變化有了較強的視覺沖擊力，這種“外部刺激”與作為認識主體的學(xué)生內(nèi)部心理間形成了良好的互動，極大的激發(fā)了學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動力。同時數(shù)字化實驗數(shù)據(jù)“測量——記錄——呈現(xiàn)”的一體化，凸顯了化學(xué)數(shù)字化實驗的優(yōu)勢，尤其在“可再現(xiàn)性”方面極大的彌補了傳統(tǒng)實驗的諸多弊端，具有較好的實驗效果，有利于學(xué)生的直觀理解。

2．運用實驗與計算相融合的教學(xué)手段，促學(xué)生深度思考

溶解度概念的應(yīng)用是本節(jié)課一個重點，概念本身就來源于科學(xué)實驗探究，為此復(fù)習(xí)時讓學(xué)生加深對溶解度概念原理的建構(gòu)也應(yīng)該通過科學(xué)數(shù)據(jù)推理達成的。為此筆者在這節(jié)課中創(chuàng)設(shè)了多達8處有關(guān)溶解度計算的活動，并將相關(guān)計算無縫地融入到具體的實驗探究活動，尤其是學(xué)生通過計算討論后發(fā)現(xiàn)：硝酸鉀采用蒸發(fā)結(jié)晶不但操作繁瑣且會消耗能源，而氯化鈉若采用冷卻結(jié)晶析出晶體的產(chǎn)出率非常低下，這樣充分運用數(shù)據(jù)來說話比教師單純的口頭講解來得更有說服力，由于課堂時間不夠，實際教學(xué)過程中沒有通過真實實驗再加以證明是這節(jié)課的一大遺憾。

3．挖掘理性思維，提升認知水平

復(fù)習(xí)課的核心任務(wù)是讓學(xué)生建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)、提升知識的實際應(yīng)用能力、掌握復(fù)習(xí)的方法，但復(fù)習(xí)不能丟棄課本，為此整節(jié)課中筆者多次引領(lǐng)學(xué)生回歸課本原點，對課本文本等素材進行再次的解讀，真正做到知其然，還要知其之所以然。同時為了改變傳統(tǒng)的復(fù)習(xí)模式，為了能將“化學(xué)實驗”、“化學(xué)思維方法”和“化學(xué)語言”這3大特色融入到學(xué)生的學(xué)習(xí)和探究中，突顯化學(xué)的研究手段、化學(xué)的思維方式，從而體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的特色，培養(yǎng)“化學(xué)學(xué)科觀”，筆者通過硝酸鉀、氯化鈉在兩支試管中發(fā)生的溶解現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)了一組真實而有意義的學(xué)習(xí)情境，并以此調(diào)動學(xué)生主動參與的積極性，使其在知識的形成、相互聯(lián)系和應(yīng)用過程中感受化學(xué)研究手段和理性思維方式、體驗化學(xué)學(xué)科特色的部分，促成自身認知結(jié)構(gòu)層次的提升。

［1］中華人民共和國教育部．化學(xué)課程標準［M］．北京：北京師范大學(xué)出版社，2011：1－3

［2］陳麗偉，嚴西平．實驗與計算的相互融合——“物質(zhì)溶解性的定量表示”教學(xué)設(shè)計與思考［J］．化學(xué)教與學(xué)，2014，（6）：58－59

1008-0546（2015）09-0077-03

：G633．8

：B

10.3969/j．issn．1008－0546．2015．09．025

*此文系中國化學(xué)會基礎(chǔ)教育規(guī)劃課題（HJ2014－0014）階段性研究成果。