借魔術(shù)揭秘之力 解學(xué)科思維之密

薛磊

摘要：以一堂“酸堿鹽”的單元復(fù)習(xí)課為例，利用對一個化學(xué)魔術(shù)實(shí)驗(yàn)的揭秘過程，通過問題鏈的鋪陳，真實(shí)問題分析，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證觀察，收集證據(jù)結(jié)論，借助所學(xué)知識的回憶、分析、比較、整理等，力圖重組學(xué)生知識結(jié)構(gòu)、深化學(xué)生學(xué)習(xí)深度、建立學(xué)生學(xué)科思維、提高學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：復(fù)習(xí)課；問題鏈；真實(shí)情景；學(xué)科思維

復(fù)習(xí)課很難上，其主要原因在于學(xué)生對所授內(nèi)容已比較熟悉，新鮮感遠(yuǎn)不如新授課那般強(qiáng)烈，同時教師通常采用的教學(xué)形式是以知識梳理和習(xí)題講解為主，容易出現(xiàn)“滿堂灌”或“習(xí)題課”的現(xiàn)象，因此許多學(xué)生和老師對此重視度和積極性并不高。但一堂有效的復(fù)習(xí)課的作用是不可替代的，它能幫助學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的重組，增進(jìn)理解，提高認(rèn)識，甚至能影響學(xué)生的思維方式。

筆者在教學(xué)實(shí)踐過程中比較注重對學(xué)生知識結(jié)構(gòu)梳理與學(xué)科思維建立，本篇以“第7章應(yīng)用廣泛的酸堿鹽”的單元復(fù)習(xí)為例，嘗試用一個新的視角來看待知識結(jié)構(gòu)的重建，用探秘的形式來組織單元復(fù)習(xí)課教學(xué)活動。

一、課前分析

1.教材內(nèi)容分析

教材中關(guān)于“第7章應(yīng)用廣泛的酸堿鹽”教學(xué)內(nèi)容主要有：利用酸堿指示劑判斷溶液的酸堿性、常見酸堿鹽的主要性質(zhì)與用途、某些酸堿鹽的特殊性質(zhì)與用途、某些離子的檢驗(yàn)等。本章教學(xué)內(nèi)容知識涵蓋面較大，難度也比較大。課本選取的具有代表性的酸（鹽酸、硫酸）、堿（氫氧化鈉、氫氧化鈣）、鹽（氯化鈉、純堿、小蘇打、碳酸鈣）等物質(zhì)的性質(zhì)與反應(yīng)為主線，引出酸、堿、鹽在實(shí)際生活、生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，以及復(fù)分解反應(yīng)、金屬活動性順序、化學(xué)肥料和化學(xué)史有關(guān)知識。

2.學(xué)生情況分析

學(xué)生經(jīng)過本章化學(xué)知識學(xué)習(xí)，能夠?qū)ΤＲ娝帷A、鹽的性質(zhì)與用途有了大致的了解，同時經(jīng)過前幾個章節(jié)的單元復(fù)習(xí)，也能夠比較熟悉單元知識框架整理的方法。但很多情況下，學(xué)生對于所學(xué)內(nèi)容的復(fù)習(xí)、整理、深化，都僅停留在紙筆練習(xí)的層次，難以與實(shí)際問題、真實(shí)情景聯(lián)系在一起。在真實(shí)情景下，讓學(xué)生嘗試解決一些實(shí)際問題，這需要他們運(yùn)用的知識內(nèi)容、思考角度、思維方式是多元的、復(fù)雜的，更能體現(xiàn)學(xué)習(xí)的深度。

3.教學(xué)方式分析

復(fù)習(xí)課的教學(xué)內(nèi)容之一就是幫助學(xué)生對所學(xué)知識的體系進(jìn)行合理構(gòu)建、優(yōu)化。然而對于眾多的知識點(diǎn)整理，學(xué)生往往無從下手。問題鏈的呈現(xiàn)能給學(xué)生一個支點(diǎn)，通過具有層次性、邏輯性、系統(tǒng)性的問題鏈，由表及里，驅(qū)動學(xué)生梳理知識，思考分析，推理判斷。在問題驅(qū)動下，學(xué)生隨著問題的逐步解決對知識的系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)漸漸清晰，從而搭建和優(yōu)化知識體系。

另外通過對魔術(shù)的觀察、分析、解密，能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)設(shè)一個真實(shí)的情景，考慮一個真實(shí)的問題，這能夠充分調(diào)動學(xué)生的參與熱度、思考熱情、學(xué)習(xí)氣氛，有利于課堂活動的順利開展。

4.教學(xué)目標(biāo)分析

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》的前言部分明確提出：“義務(wù)教育階段的化學(xué)教育，要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學(xué)的基本觀念；引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力……”因此，我們在復(fù)習(xí)課知識點(diǎn)整理教學(xué)過程中也需要注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)與思維方式。

二、教學(xué)活動設(shè)計(jì)

1.課題引入：“神奇的錐形瓶”魔術(shù)展示

教師向?qū)W生展示一個空的錐形瓶和兩個盛有無色液體的小燒杯（如圖1）之后，就用報紙將錐形瓶外壁完全遮掩。然后，將燒杯A中的無色液體倒入錐形瓶后倒回?zé)瑼，液體仍顯現(xiàn)無色。隨后將燒杯B中的無色液體倒入錐形瓶后再倒回?zé)瑽，液體此時顯現(xiàn)為紅色（如圖2）。最后，再將燒杯A中的無色液體和燒杯B中紅色液體依次倒入錐形瓶后，將混合液體倒回?zé)瑼中，液體最終又呈無色。

（燒杯A中為滴有酚酞試液的稀硫酸溶液，燒杯B中為氫氧化鈣溶液。由于第1次將燒杯A中的液體倒入錐形瓶后再倒回?zé)瑼中，會有少量酚酞?dú)埩粼阱F形瓶中，從而導(dǎo)致將燒杯B中的堿溶液倒入錐形瓶后，堿溶液遇到酚酞試液會變?yōu)榧t色。緊接著，將燒杯A、燒杯B中液體混合，發(fā)生中和反應(yīng)，堿性減弱，酚酞再次褪為無色。）

2.課題展開：魔術(shù)揭秘與問題鏈展現(xiàn)、推測假設(shè)、分析推斷、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等結(jié)合

本節(jié)復(fù)習(xí)課的任務(wù)就是通過分析現(xiàn)象，推測假設(shè)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從而揭示燒杯A和燒杯B中盛放的無色液體是什么？（提示：燒杯內(nèi)的液體為初中階段常見的物質(zhì)。）整堂課的教學(xué)設(shè)計(jì)就是通過疑問導(dǎo)入，觀察分析，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，推斷深入，逐步將單元教材內(nèi)容串聯(lián)、整理，最終解開謎團(tuán)。

（1）利用問題鏈，設(shè)計(jì)課堂教學(xué)

具體教學(xué)進(jìn)程如圖3。

（2）利用現(xiàn)象分析，提出合理假設(shè)

高中教育階段已正式提出“化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)”，而筆者認(rèn)為在義務(wù)教育階段的化學(xué)學(xué)科教學(xué)過程中也能有所借鑒。在本課題開展進(jìn)程中，對于學(xué)科素養(yǎng)中的證據(jù)意識建立有著強(qiáng)化作用，在揭秘過程中的假設(shè)都是“基于物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化等證據(jù)”，隨后通過分析推理加以證實(shí)或者證偽，目的在于建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系，從而利用化學(xué)知識對實(shí)際問題進(jìn)行合理的解答。

首先，從魔術(shù)中呈現(xiàn)的紅色著手。結(jié)合初中化學(xué)階段學(xué)生所熟悉的具有類似紅色的溶液，無外乎高錳酸鉀溶液和滴有酚酞試液的堿性溶液。然而，縱觀上下兩冊化學(xué)教材，不難發(fā)現(xiàn)教材中只有高錳酸鉀褪色的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而沒有生成高錳酸鉀的反應(yīng)，因此學(xué)生很容易就能確定紅色是由“酚酞”引起的。

其次，利用魔術(shù)中使用試劑的狀態(tài)分析。通過觀察可知，魔術(shù)中使用的原理是兩種溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)初中階段常見酸、堿、鹽的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，如下表1即：

根據(jù)上述分析，可以直接否定反應(yīng)①、②、⑤、⑦、⑧的可能性。

再次，借助魔術(shù)現(xiàn)象的分析。通過對魔術(shù)現(xiàn)象的觀察，發(fā)現(xiàn)燒杯中液體除了顏色改變之外，并沒有明顯的氣泡或沉淀產(chǎn)生。結(jié)合復(fù)分解反應(yīng)條件，與學(xué)生共同分析，反應(yīng)④會有二氧化碳?xì)怏w放出或有沉淀產(chǎn)生，反應(yīng)⑧會有沉淀產(chǎn)生，可推知兩燒杯中發(fā)生的反應(yīng)為③（酸+堿-鹽+水）或者⑥（堿+銨鹽-新鹽+水+氨氣）。

（3）利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確認(rèn)假設(shè)成立

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，基于化學(xué)原理的實(shí)驗(yàn)，是進(jìn)行研究和學(xué)習(xí)化學(xué)的重要方法之一。在本堂課揭示魔術(shù)原理的過程中遇到的一些問題，我們需要通過對一些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、觀察與思考，利用實(shí)證來驗(yàn)證假設(shè)的正確與否。

實(shí)驗(yàn)1：蒸餾水稀釋滴有酚酞試液的氫氧化鈉溶液。

通過加水量與顏色褪色程度的比較，使學(xué)生直觀地判斷出少量水對溶液酸堿性強(qiáng)弱的改變沒有很大的影響，進(jìn)而排除加水稀釋改變酸堿性的可能性，從而確認(rèn)兩燒杯中溶液酸堿性改變是由于化學(xué)變化造成的。

實(shí)驗(yàn)2：銨根離子的檢驗(yàn)。

魔術(shù)中最后混合后形成的溶液沒有氨臭氣味，加入氫氧化鈉溶液微熱后也不能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，可排除“反應(yīng)⑥（堿+銨鹽-新鹽+水+氨氣）”的可能性，從而確認(rèn)兩燒杯中原本分別盛放的是酸溶液和堿溶液。

實(shí)驗(yàn)3：氯離子與硫酸根離子、鈉離子和鈣離子的區(qū)分。

魔術(shù)的原理是酸堿中和反應(yīng)，結(jié)合所學(xué)教材知識范圍，可初步判斷酸為鹽酸或硫酸，堿為氫氧化鈉、氫氧化鈣。再根據(jù)通過酸堿中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)（H++OH--H2O）可知，混合后的液體中含有酸溶液中陰離子（cr或SO）和堿溶液中的陽離子（Na+或Ca2+）。通過學(xué)生分析，就可以利用分別取樣后加入BaCl2溶液和Na2CO3溶液等試劑，就可進(jìn)行區(qū)分判斷。

三、反思與評價

通過本堂復(fù)習(xí)課的教學(xué)實(shí)踐，本人覺得在培養(yǎng)學(xué)生思維方式、重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)以及建立學(xué)科觀念等方面有了一定的探索與經(jīng)驗(yàn)。

1.培養(yǎng)思維方式，提高學(xué)習(xí)效果

思維方式是人類在對事物的表象和概念基礎(chǔ)上進(jìn)行分析、綜合、判斷、推理等認(rèn)識活動的方法。第七章的教材知識相對比較零碎、分散，通過復(fù)習(xí)課加強(qiáng)對學(xué)生的思維方式的訓(xùn)練。借助解析魔術(shù)，將問題分割為“溶液的酸堿性一反應(yīng)的類別一溶質(zhì)所屬的物質(zhì)類別一溶質(zhì)的種類”等具有層次性、邏輯性的小問題，通過問題分析與解答，注重了對學(xué)生的對比分析思維、歸納演繹思維、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證思維等方面的培養(yǎng)，在一定程度上也幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效果，減輕學(xué)習(xí)壓力。

2.重視實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性已無需贅述。在以往很多復(fù)習(xí)課中都會“紙上談兵式”的進(jìn)行講解實(shí)驗(yàn)、分析原因，而本堂課中通過實(shí)踐操作，讓學(xué)生真切感受到能仔細(xì)、全面的觀察實(shí)驗(yàn)的必要性。哪怕就一個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的細(xì)節(jié)點(diǎn)，都可能會影響我們對實(shí)驗(yàn)原理的判斷方向。我們不但需要觀察反應(yīng)物、生成物的顏色、狀態(tài)等現(xiàn)象變化，還需要理解真實(shí)實(shí)驗(yàn)中裝置內(nèi)液體殘留的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，更需要通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)來實(shí)證假設(shè)。

3.理清學(xué)科知識，樹立學(xué)科觀念

化學(xué)學(xué)科觀念是對具體知識的概括和提升，是學(xué)生自動運(yùn)用化學(xué)思想方法認(rèn)識身邊事物和處理問題的自覺意識或思維習(xí)慣，是學(xué)習(xí)者深入思考和內(nèi)心體驗(yàn)的結(jié)果，它影響著人們分析和解決實(shí)際問題的價值取向和行為方式，具有超越事實(shí)的持久價值和遷移價值。在整個問題的分析、解決過程中，運(yùn)用酸堿鹽相關(guān)知識點(diǎn)，結(jié)合化學(xué)的元素觀、微粒觀、轉(zhuǎn)化觀、實(shí)驗(yàn)觀等學(xué)科觀念進(jìn)行思考，建立一個具有化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)的思考問題、分析問題、解決問題的學(xué)科觀念和思維方式。