郭海強(qiáng)

摘要：本文通過創(chuàng)設(shè)不同水平層次的、真實(shí)的認(rèn)識(shí)性驅(qū)動(dòng)問題和挑戰(zhàn)性認(rèn)識(shí)任務(wù)的情境，彰顯知識(shí)的認(rèn)識(shí)功能價(jià)值，設(shè)計(jì)了兩節(jié)基于培養(yǎng)學(xué)生高級(jí)思維和創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)探究課，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的復(fù)習(xí)積極性，達(dá)到優(yōu)化復(fù)習(xí)教學(xué)的目的.努力培養(yǎng)并建構(gòu)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀、定量觀、宏微結(jié)合觀等基本化學(xué)觀念.

關(guān)鍵詞：復(fù)習(xí);實(shí)施建議;實(shí)驗(yàn)探究;核心觀念

2011版義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）倡導(dǎo)科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方式，密切結(jié)合化學(xué)與社會(huì)生活的聯(lián)系;積極開展科學(xué)探究活動(dòng)，對(duì)于改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和教師的教學(xué)方式，使學(xué)生在獲得化學(xué)知識(shí)和技能的同時(shí)，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，體驗(yàn)探究的樂趣，發(fā)展科學(xué)探究能力具有重要意義;引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學(xué)的基本觀念[1].以觀念為本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就是尊重實(shí)驗(yàn)、理解實(shí)驗(yàn)、善用實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，以科學(xué)思維為線索，真正實(shí)現(xiàn)物我互化的教學(xué)境界[2].因此，初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究復(fù)習(xí)教學(xué)應(yīng)抓住初中化學(xué)課程中科學(xué)探究的本質(zhì)和關(guān)鍵，根據(jù)學(xué)生的心理特點(diǎn)和具體的教學(xué)內(nèi)容精心設(shè)計(jì)探究活動(dòng)，有效地組織和實(shí)施探究教學(xué)，讓學(xué)生思考并交流，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，增進(jìn)對(duì)科學(xué)探究的體驗(yàn)，從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).

本著遵循連貫性（coherence＼focus＼rigor）、少而精（less is more，in—depth）、大觀念（big ideas and coreconcepts）的設(shè)計(jì)理念，讓學(xué)生充分感受和領(lǐng)悟化學(xué)學(xué)科的價(jià)值，依據(jù)新課標(biāo)設(shè)計(jì)了兩節(jié)以實(shí)驗(yàn)探究為核心、問題解決為驅(qū)動(dòng)的復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)探究課：一節(jié)以一級(jí)主題“物質(zhì)的化學(xué)變化”中的“活動(dòng)與探究建議”為素材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究二氧化錳、硫酸銅溶液對(duì)過氧化氫分解反應(yīng)的影響，一節(jié)以“實(shí)施建議”中的“山中之寶——石灰石”為素材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù).提高實(shí)驗(yàn)探究復(fù)習(xí)質(zhì)量和效率，使學(xué)生在親歷中感受到直接的、具體的、豐富的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，并在體驗(yàn)中產(chǎn)生情感，形成態(tài)度、觀念[3].

1用真實(shí)而有意義的情境將“裸露”的知識(shí)包裝起來基于真實(shí)而有意義的情境下的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，選擇和運(yùn)用合適的教學(xué)方式和方法是影響化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的重要因素之一，通過科學(xué)的分析，遷移應(yīng)用有關(guān)學(xué)習(xí)成果，探索解決問題的途徑和方法，能夠幫助學(xué)生深化對(duì)基本概念和基本原理的理解，建立起化學(xué)的視角，樹立全新的價(jià)值觀發(fā)展觀和科學(xué)觀.

[“山中之寶——石灰石”課堂實(shí)錄（節(jié)選）]：

提出問題：如何通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？

小組討論后，匯報(bào)結(jié)果：

（生）：可以通過高溫煅燒石灰石至質(zhì)量不再改變?yōu)橹?

（生）：可以將一定質(zhì)量的石灰石樣品和裝有足量稀鹽酸的試管放在燒杯中，先不讓兩者接觸，稱出總質(zhì)量，再將試管中的稀鹽酸倒入燒杯中（試管也放在燒杯內(nèi)），待其充分反應(yīng)后，再次稱量燒杯的質(zhì)量，損失的質(zhì)量即為二氧化碳的質(zhì)量.

（生）：可以將上述反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w直接用裝有過量氫氧化鈉溶液的洗氣瓶吸收，分別稱得洗氣瓶在吸收前后的質(zhì)量，兩者的差值即為二氧化碳的質(zhì)量.

（師）：同學(xué)們討論出三套實(shí)驗(yàn)方案，各小組再討論三套實(shí)驗(yàn)方案中，哪套實(shí)驗(yàn)方案更合理呢？是否已經(jīng)達(dá)到了最優(yōu)化組合？

（生）：第一套實(shí)驗(yàn)方案，條件需要高溫，對(duì)條件的要求比較高.第二套實(shí)驗(yàn)方案比較簡(jiǎn)潔，但該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，二氧化碳中會(huì)含有HCl和水蒸氣，實(shí)驗(yàn)可能會(huì)存在較大的誤差;第三套實(shí)驗(yàn)方案中也存在HCl和水蒸氣的問題，二氧化碳?xì)怏w可能會(huì)殘留在實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)，實(shí)驗(yàn)可能也會(huì)存在較大的誤差.所以，三套實(shí)驗(yàn)方案都有一定的缺陷.

（師）：回答得很好.

設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)生自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案并對(duì)方案進(jìn)行討論、評(píng)價(jià)，激發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)用化學(xué)方法探究物質(zhì)的組成，建構(gòu)起對(duì)知識(shí)的理解與體會(huì).得出檢驗(yàn)并測(cè)定石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的思路和方法，而非通過大量的強(qiáng)化練習(xí)而得到，從而培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、探究能力、創(chuàng)造能力.

（師）：既然石灰石的樣品與稀鹽酸反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w中含有氯化氫和水蒸氣兩種雜質(zhì)，那么如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案才能使實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更合理呢？

小組討論后，匯報(bào)結(jié)果：

（生）：根據(jù)以上的討論，第二套實(shí)驗(yàn)方案也被排除，在第三套實(shí)驗(yàn)方案中盛有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶之前，增加去除氯化氫和水蒸氣的實(shí)驗(yàn)裝置，并將裝置中殘留的二氧化碳?xì)怏w全部通入盛有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶中，分別稱出洗氣瓶在吸收前后的質(zhì)量，兩者的差值即為二氧化碳的質(zhì)量，最后通過計(jì)算即可求得碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù).

（師）：那么選用什么試劑除去兩種雜質(zhì)呢？

（生）：可以選擇足量的飽和NaHCO3溶液吸收氯化氫氣體，用濃硫酸吸收水蒸氣，向裝置中通入大量不含有二氧化碳的氣體將殘留在裝置內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w排除，以被氫氧化鈉溶液吸收.

（師）：飽和的NaHCO3溶液吸收氯化氫氣體的原理是什么？

（生）：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，從而除去HCl氣體.

（師）：雖然除去了HCl氣體，但增加了CO2氣體的量，會(huì)使實(shí)驗(yàn)的結(jié)果偏大，應(yīng)該選用什么試劑呢？

（生）：應(yīng)該選用AgNO3溶液去除氯化氫氣體.

（師）：很好，兩種藥品是否有順序的差異呢？

（生）：有，應(yīng)先除去氯化氫氣體，再除去水蒸氣，最后將殘留在裝置內(nèi)的CO2氣體排出，使之完全被氫氧化鈉溶液吸收.

（師）：其實(shí)，不僅反應(yīng)后殘留在裝置內(nèi)的CO2會(huì)產(chǎn)生誤差，反應(yīng)前裝置內(nèi)的空氣中的CO2也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生干擾，前者應(yīng)被吸收，后者應(yīng)除去，應(yīng)該如何處理呢？

（生）：可以通入足量的N2或O2等不與相應(yīng)藥品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體物質(zhì)來完成前者被吸收，后者除去的操作.

（師）：很好，其實(shí)空氣的主要成分是N2和O2，只要能將空氣中的CO2氣體除去即可，用什么試劑可以除去空氣中的CO2氣體呢？

生齊答：將空氣通過足量的氫氧化鈉溶液即可.

（師）：空氣需要通幾次？分別在什么時(shí)候通入？作用分別是什么？

（生）：兩次，第一次是反應(yīng)之前，排出裝置中的空氣，第二次是反應(yīng)結(jié)束后，將殘留在裝置內(nèi)的CO2趕入裝有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶中.同時(shí)，為防止空氣中的CO2和水蒸氣進(jìn)入氫氧化鈉溶液的洗氣瓶中，影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，應(yīng)在其后再加上裝有堿石灰的干燥管.

（師）：很好，于是我們就可以設(shè)計(jì)出如圖所示的裝置：

（師）：好的，下面請(qǐng)同學(xué)們按照我們所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)并測(cè)定石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù).

學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，教師巡視并指導(dǎo).學(xué)生實(shí)驗(yàn)，通過列化學(xué)方程式計(jì)算得出碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù).

設(shè)計(jì)意圖：用一條線索貫穿實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)始末，將碳酸鈣的性質(zhì)、碳酸鹽的定性定量檢驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)誤差的分析方法以及化學(xué)與生活的聯(lián)系等巧妙融合其中.從內(nèi)容講解到問題驅(qū)動(dòng)再到活動(dòng)展開、從舉例說明到理解解釋再到設(shè)計(jì)改進(jìn)、從現(xiàn)象描述到本質(zhì)分析再到變量干預(yù)，層層深入地引導(dǎo)學(xué)生去質(zhì)疑、思考，教學(xué)節(jié)奏和梯度有利于不同學(xué)生的發(fā)展需要，使學(xué)生，不由自主地帶著問題追根尋源，主動(dòng)進(jìn)入探究角色.更深刻地了解石灰石樣品中碳酸鈣的含量的測(cè)定及其方法，逐步引導(dǎo)學(xué)生形成“依據(jù)性質(zhì)確定檢驗(yàn)方法、從定性到定量”的認(rèn)知過程.

2發(fā)揮化學(xué)概念的認(rèn)知發(fā)展功能，促進(jìn)建構(gòu)核心觀念

促進(jìn)觀念建構(gòu)的復(fù)習(xí)教學(xué)應(yīng)該是由從知識(shí)解析到促進(jìn)認(rèn)識(shí)發(fā)展、從定義中心到基于認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變、從具體性知識(shí)傳授到觀念建構(gòu)為本轉(zhuǎn)型的教學(xué);是圍繞知識(shí)所代表的關(guān)鍵問題以及學(xué)生發(fā)展的障礙點(diǎn)設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)，促使學(xué)生在解決問題任務(wù)的過程中經(jīng)歷知識(shí)所代表的認(rèn)識(shí)角度、認(rèn)識(shí)程序和認(rèn)識(shí)策略的學(xué)習(xí)的教學(xué).對(duì)幫助學(xué)生理解概念原理的內(nèi)涵、外延、應(yīng)用等都是極有幫助的，不僅大大拓展了學(xué)生對(duì)其理解的深度和廣度，而且為學(xué)生提供了更多的實(shí)踐探索和研究的機(jī)會(huì)，無疑對(duì)提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力和探究能力都是有較高價(jià)值的.

鑒于此將“過氧化氫分解的催化劑”實(shí)驗(yàn)探究課設(shè)計(jì)了兩個(gè)探究環(huán)節(jié)：（1）探究二氧化錳在過氧化氫分解前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì);（2）分析并探究硫酸銅溶液對(duì)過氧化氫分解催化作用的微觀實(shí)質(zhì).

[“過氧化氫分解的催化劑”課堂實(shí)錄（節(jié)選）]：

學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：在電子天平上準(zhǔn)確稱取1.00g的二氧化錳粉末，加入大試管中，用帶火星的木條放在試管口檢驗(yàn)產(chǎn)生的氣體，待反應(yīng)結(jié)束后，將試管中反應(yīng)后的物質(zhì)經(jīng)反復(fù)沖洗過濾洗滌、干燥、稱重.

小組匯報(bào)結(jié)果：1.00g、0.96g、0.98g、1.00g、1.03……

（師）：出現(xiàn)偏差的幾組同學(xué)請(qǐng)結(jié)合操作的過程說明出現(xiàn)這種情況的原因.

（生）：少許固體殘留在試管內(nèi)壁;未過濾完全;固體未干燥……

（師）：很好.如果我們的操作完全規(guī)范正確，則可以證明二氧化錳在化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量不變.我們知道催化劑具有“一變兩不變”的特點(diǎn)，那么下面請(qǐng)大家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明二氧化錳在化學(xué)反應(yīng)前后的化學(xué)性質(zhì)不變.

（生）：很簡(jiǎn)單，只要將剛剛得出的二氧化錳重新加入到過氧化氫溶液中，看其對(duì)過氧化氫的催化能力是否相同就可以了.

（師）：很好，下面請(qǐng)同學(xué)們開始實(shí)驗(yàn).

小組實(shí)驗(yàn)并匯報(bào)結(jié)果.多數(shù)小組回答化學(xué)性質(zhì)不變，突然有一小組的同學(xué)站起來回答：老師，我們感覺二氧化錳的催化能力減弱了，是不是二氧化錳在反應(yīng)過程中的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化呢？

（師）：很好，觀察的很仔細(xì)，其實(shí)催化劑大都參與了化學(xué)反應(yīng)，并改變了化學(xué)反應(yīng)速率.重復(fù)使用后的MnO2的催化能力（化學(xué)性質(zhì)）往往會(huì)不斷降低，因?yàn)镸nO2常存在、β、γ、δ等多種變體，各種變體的催化效能是不相同的，它們的活性排序?yàn)椋骸狹nO2>γ—MnO2>δ—MnO2>β—MnO2，MnO2在多次催化后晶型可能轉(zhuǎn)化為δ—MnO2、β—MnO2，導(dǎo)致催化效能降低.為了保持MnO2的催化活性，可用熱的稀硫酸進(jìn)行活化.所以，教學(xué)中死摳“一變二不變”確有不妥之處[4].

設(shè)計(jì)意圖：通過探究本源性認(rèn)識(shí)問題，異常現(xiàn)象的出現(xiàn)，激發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突，促進(jìn)學(xué)生對(duì)催化劑的偏差認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變，并獲得真實(shí)性和批判性的知識(shí)，使學(xué)生獲得積極的情感體驗(yàn)5.有助于整體性促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)能力、科學(xué)思維能力的發(fā)展.

（師）：硫酸銅溶液對(duì)過氧化氫也有催化作用，硫酸銅溶液中含有Cu2+、SO2-、H2O三種微粒，是哪種或哪幾種微粒對(duì)過氧化氫有催化作用呢？請(qǐng)同學(xué)們一起討論并進(jìn)行探究.

小組討論并匯報(bào)：

（生）：我們認(rèn)為取5%過氧化氫溶液5mL于三支試管中，分別向其中加入等體積的水、硫酸溶液、氯化銅溶液，立即伸入帶火星木條，看其是否復(fù)燃即可.

（生）：我們認(rèn)為水不需要驗(yàn)證，因?yàn)檫^氧化氫溶液中本身就有水，只需要分別驗(yàn)證Cu2+、SO2-是否對(duì)過氧化氫起催化作用即可.取5%過氧化氫溶液5mL于二支試管中，分別向其中加入等體積的硫酸溶液、氯化銅溶液，立即伸入帶火星木條，看其是否復(fù)燃即可.

（生）：我們覺得他們的討論是不夠嚴(yán)密的，若要證明硫酸銅是過氧化氫分解的催化劑，還需要通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)它在反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否發(fā)生改變.

（師）：很好，考慮得很周到.下面我們先通過實(shí)驗(yàn)證明是哪種或哪幾種微粒對(duì)過氧化氫有催化作用，請(qǐng)各小組開始實(shí)驗(yàn).

學(xué)生很快通過實(shí)驗(yàn)得出：Cu2+對(duì)過氧化氫分解具有催化作用.

設(shè)計(jì)意圖：適時(shí)地鼓勵(lì)學(xué)生產(chǎn)生觀點(diǎn)和問題，注意聆聽并尊重學(xué)生的觀點(diǎn)、問題和提出的證據(jù)，使教師與學(xué)生之間建立起了工作性關(guān)系，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)的方式.對(duì)硫酸銅溶液對(duì)過氧化氫分解催化作用的微觀分析，有利于發(fā)展學(xué)生對(duì)催化劑概念的理解和問題解決，充分關(guān)注化學(xué)知識(shí)對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)角度的形成的作用，充分明確學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展的進(jìn)階（層級(jí)），用最合理的時(shí)間以最有意義的方式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)最有價(jià)值的內(nèi)容，從真實(shí)的問題解決的需求中體現(xiàn)觀念建構(gòu)的價(jià)值，注重了開放性與實(shí)效性相統(tǒng)一.

3加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)解析到促進(jìn)認(rèn)識(shí)發(fā)展化學(xué)課堂教學(xué)的轉(zhuǎn)型

現(xiàn)代社會(huì)是化學(xué)化的社會(huì)，現(xiàn)代社會(huì)的公民必須具備必要的化學(xué)知識(shí)、技能，需要具有較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)意識(shí)，否則在面臨跟化學(xué)有關(guān)的問題時(shí)就難以作出正確的決策.實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)現(xiàn)三維目標(biāo)的基本要求，強(qiáng)調(diào)以教材知識(shí)為基礎(chǔ)，注重對(duì)教材知識(shí)進(jìn)行提煉演繹、發(fā)散、應(yīng)用.兩個(gè)課例集氣體的制備、藥品的選擇、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、混合物分離、除雜、誤差分析、計(jì)算等初中化學(xué)核心知識(shí)、技能于一體，具有一定的思維容量，綜合性較強(qiáng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀、定量觀、宏微結(jié)合觀等化學(xué)基本觀念，對(duì)于提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科能力和科學(xué)素養(yǎng)具有一定的價(jià)值.

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，應(yīng)依據(jù)具體的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知水平，有效組織和實(shí)施，學(xué)情分析須關(guān)注學(xué)生偏差認(rèn)識(shí)、認(rèn)知障礙和認(rèn)識(shí)發(fā)展層級(jí)，靈活運(yùn)用啟發(fā)式、探究式討論交流等各種教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，精心設(shè)計(jì)和組織探究活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主動(dòng)發(fā)展;處理好教師引導(dǎo)探究和學(xué)生自主探究之間的關(guān)系，所選用的教學(xué)方式應(yīng)與學(xué)生具體的學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)活動(dòng)和學(xué)習(xí)方式相適合，以保證教學(xué)方式運(yùn)用的有效性將探究教學(xué)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)通過高級(jí)思維能力建立起本質(zhì)上的聯(lián)系，將科學(xué)探究教學(xué)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)落到實(shí)處”，使實(shí)驗(yàn)探究更富有成效.

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力;有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)方式的轉(zhuǎn)變（孤立、要素地——聯(lián)系、系統(tǒng)地;靜態(tài)、組成地——?jiǎng)討B(tài)、變化地;定性地——定量地）;有利于學(xué)生形成了認(rèn)識(shí)能力（描述和說明、分析和解釋、預(yù)測(cè)和證明、設(shè)計(jì)和調(diào)控）.有利于實(shí)現(xiàn)從低水平的探究式教學(xué)到高水平的探究式教學(xué)的轉(zhuǎn)變.追求如何在日常的核心知識(shí)教學(xué)中開展探究活動(dòng)做到促進(jìn)學(xué)生高級(jí)思維進(jìn)而發(fā)展創(chuàng)新能力的，需要我們一線教師去重視并開展有關(guān)的研究.

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