湖北省武漢市第一初級中學(430062) 汪 洋

1 研究背景

武漢市中考試題已經連續(xù)多年出現(xiàn)考查組合裝置實驗探究的題目，這類題型往往出現(xiàn)在試卷的第30題或31題。組合裝置實驗探究題目分值大、難度高，如何提高學生解決這類問題的能力，如何通過教學培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，是教師們在復習備考中需要突破的重難點。

教師在進行實驗探究專題復習時經常會出現(xiàn)困惑：學生通過復習后很難提升方法與技能，教師講過的題目會做，換一道題時又無從下手。造成這一現(xiàn)象的原因主要有兩個，一是教師在復習實驗探究專題時只是就題講題，并沒有引導學生將這類題目建立解題思維模型。學生再遇到類似的題目時，由于缺少結構化的認識，所以無法生成解決方案。二是學生對實驗探究的一般流程不熟悉，面對題目中的陌生情境內心會感到害怕，無法快速從題干中提取出解題的關鍵信息。

思維建模就是對思維過程建立模型，從而使繁復的思維形態(tài)或方法外顯并簡約化的過程。思維建模的主體是學生，如果教師能在復習時給學生創(chuàng)設情境，讓學生在情境下自主探究，培養(yǎng)學生證據推理與模型認知能力，建構解決此類問題的策略，就可以很好地解決以上問題。筆者以“蠟燭及其燃燒產物的探究”為例進行教學，很好地解決了以上問題，具體過程如下。

2 設計思路

蠟燭是初中化學中常見的物品，這節(jié)課以蠟燭及其燃燒產物作為探究的對象。學生對蠟燭非常熟悉，用它創(chuàng)設情境可以讓學生很快融入其中，激起探究欲望。并且應用這個情境還可以把水蒸氣、一氧化碳和二氧化碳三種氣體的檢驗，化合物中碳、氫元素的定量測定整合到課程中，以上都是初中化學中極為重要的實驗方法。思維模型的主體是學生，要充分發(fā)揮學生的主體性、能動性。整節(jié)課通過創(chuàng)設適當的問題情境，以問題解決為驅動力，讓學生進行自主探究。學生通過分析實驗原理，設計實驗方案，評價實驗方案等過程，學習實驗探究的一般流程，了解實驗探究的一般方法，培養(yǎng)證據推理與模型認知能力，構建實驗探究的思維模型，從而提高學生的實驗探究能力和學科素養(yǎng)。教學環(huán)節(jié)設計如圖1所示。

圖1 教學設計示意圖

3 教學過程

教師：(展示蠟燭燃燒的動畫)蠟燭是我們熟悉的物品，伴隨著我們度過了許多有趣的化學實驗課，這節(jié)課我們仍然以蠟燭為對象，開啟一段探索之旅。

探究1：探究蠟燭燃燒的產物。

教師：蠟燭燃燒的產物是什么？

學生1：二氧化碳和水。

學生2：一氧化碳、二氧化碳和水。

教師：我們需要檢驗一氧化碳、二氧化碳和水蒸氣。請大家思考每種氣體的檢驗方法、三種氣體的檢驗順序，設計檢驗方案。

學生們通過交流討論，設計出如圖2所示兩種實驗方案。

圖2 檢驗蠟燭燃燒的產物

設計意圖：一氧化碳、二氧化碳、水蒸氣是初中化學的核心物質，這幾種氣體的檢驗是實驗探究題中常考的知識點，掌握它們的檢驗方法是解決實驗探究問題的必備能力。學生在設計實驗的過程中通過討論、生生互評形成思維的碰撞，能夠進一步激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望，初步掌握常見氣體的檢驗方法。

教師：針對實驗中的關鍵點，提出以下問題：

(1)檢查裝置氣密性，裝藥品后接下來的實驗操作是什么？目的是什么？

(2)無水硫酸銅和澄清石灰水能否互換位置？為什么？

(3)為什么要先檢驗二氧化碳再檢驗一氧化碳？

(4)方案一 中的澄清石灰水和灼熱的氧化銅能否互換位置？你的理由是什么？

設計意圖：教師對實驗中的關鍵環(huán)節(jié)提出問題，進一步引發(fā)學生思考。學生通過思考、討論、交流這些問題，逐漸形成系統(tǒng)有序的化學思維過程，初步體驗證據推理與模型認知在實驗探究中的作用，建構物質檢驗的方法，提高解決綜合問題的能力。

教師：檢驗物質時需要注意哪些問題？

學生1：注意防止物質之間的相互干擾。例如，先檢驗水蒸氣再檢驗其它氣體，先檢驗二氧化碳再檢驗一氧化碳。

學生2：注意安全問題，防止爆炸，防止污染空氣。

設計意圖：引導學生建構檢驗物質時的基本策略，完善認知結構。

探究2：探究蠟燭中碳氫元素的質量比。

教師：如何測定蠟燭中碳、氫元素質量，進而求出它們的質量比？

教師：請大家認真分析蠟燭燃燒的反應物和生成物，我們可以借助什么思想求出一定質量的蠟燭中碳、氫元素的質量？

學生1：用化學反應中元素守恒的思想。蠟燭燃燒生成的二氧化碳中碳元素的質量等于參加反應的蠟燭中碳元素的質量，生成的水中氫元素的質量等于參加反應的蠟燭中氫元素的質量，如圖3所示。

圖3 通過燃燒產物判定蠟燭中碳氫元素的質量比

學生2：如果燃燒不完全，生成一氧化碳怎么辦？

學生3：可以用氧化銅將一氧化碳轉化為二氧化碳。

教師：請大家根據實驗原理，設計實驗方案。

學生們通過交流、討論設計出多種實驗方案，在分析各自優(yōu)缺點后最終選擇方案如圖4所示。

圖4 探究2的實驗裝置圖

教師：請大家將實驗步驟補充完整，并列出蠟燭中碳氫元素質量比的計算式。

1.開拓創(chuàng)新，勇于突破。教、康、保三位一體整合服務模式屬重慶市兒童愛心莊園首創(chuàng)，處于探索發(fā)展階段，目前尚未有可供參考的成功范例與經驗。在今后的發(fā)展中，如何更好地充實教、康、保三位一體整合服務模式，都需要各科室各部門的協(xié)調與融合，做到開拓創(chuàng)新、攻堅克難。這也是這種模式后續(xù)發(fā)展需要突破的一個問題。

實驗步驟：

(1)稱量裝置B、裝置C的質量，連接儀器，檢查裝置氣密性。

(2)關閉K3，打開K1、K2，通入一段時間氧氣，排空氣。

(3)打開K3，關閉K2，點燃酒精燈。

(4)待硬質玻璃管中的反應結束，熄滅酒精燈，繼續(xù)通入氧氣至裝置冷卻到室溫，關閉K1。

(5)稱量反應后裝置B、裝置C的質量。

教師：你覺得在這個實驗中有哪些需要注意的細節(jié)？可以用問題的形式提出來，考考其他學生。

學生2：裝置B和裝置C能否互換位置，為什么？

學生3：步驟(3)中為什么不關閉K1？

學生4：反應結束后繼續(xù)通氧氣的作用是什么？

學生5：如果沒有裝置D對測量結果有什么影響？

設計意圖：在教師引導探究的過程中，學生通過交流討論、相互評價，學習定量實驗探究的一般方法，培養(yǎng)嚴謹細致的化學思維，建構定量實驗探究思維模型，進一步提高實驗探究能力。

教師：在進行定量實驗時，常常需要在實驗前后向裝置內通入某種氣體，這樣操作的目的有哪些？

學生：思考并回答。

歸納總結見表1。

表1 實驗前后通入某種氣體的目的總結

教師：通過今天的學習請大家小結實驗探究的一般方法。

學生：交流討論。

教師：歸納總結如圖5所示。

圖5 實驗探究的一般方法

4 教學反思

創(chuàng)設情境，讓學生在給定的情境中自主探究，改變了以往就題講題的復習模式，讓學生在自主探究中習得方法，建構思維模型，培養(yǎng)核心素養(yǎng)。在教師創(chuàng)設的情境中，學生圍繞主題進行多個探究活動，通過這種方式可以將零散的化學知識、實驗方法聯(lián)系起來，幫助學生將所學知識進行再構建，提高學生應用知識解決實際問題的能力。研究近幾年的中考試題，我們發(fā)現(xiàn)命題部分越來越多地選擇真實情境作為題目的素材，更重視考查學生對實驗中某些細節(jié)的掌握和解決實際問題的能力。因此，我們的教學也要與時俱進，轉變思維，不斷創(chuàng)新，創(chuàng)造條件讓學生親身體驗實驗探究的過程、建立思維模型。只有這樣，才能真正提高學生解決問題的能力，實現(xiàn)培養(yǎng)核心素養(yǎng)的目的。