薛樹青

摘要：通過觀摩研討課而提出的2個實驗探究結(jié)論問題，與同行們商榷，與此同時，在實驗探究素材的選擇及教師的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，闡明了自己2點思考。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；實驗探究；問題思考；學(xué)科素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（2017）04-0082-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.028

一、問題的提出

近日有幸參加縣、區(qū)級初中化學(xué)課堂教學(xué)研討活動，分別觀摩了“‘暖寶寶成分探究”以及“碳酸鈉與硫酸銅反應(yīng)產(chǎn)物探究”2節(jié)以實驗探究為載體的公開課，對于2位執(zhí)教老師的全新的課堂教學(xué)理念，深厚的課堂教學(xué)基本功，精湛的課堂教學(xué)藝術(shù)尤為贊賞，特別是通過分組實驗，引領(lǐng)學(xué)生在化學(xué)實驗中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，以問題為主線聯(lián)動整個課堂，引發(fā)學(xué)生的認知沖突，激活學(xué)生思維，學(xué)生在思考中建構(gòu)新的知識。如此的學(xué)生主體和教師的主導(dǎo)相得益彰的教學(xué)方式與課堂魅力，給觀摩教師很多的啟迪，筆者至今仍記憶猶新，不斷地揣摩與思考。但似乎感覺教師對實驗結(jié)論的詮釋在某些方面比較牽強，甚至有2個問題的解釋說法值得商榷?，F(xiàn)成文如下，與同行們研討，以期共同提高：

1. 問題1“暖寶寶”中的活性炭僅僅是 “作為鐵粉的載體，吸附鐵粉，使熱量得以均勻散發(fā)”嗎？

[課堂實錄]

[分組實驗]學(xué)生分組實驗探究：根據(jù)“貝貝貓貼身暖寶寶”標簽上所提供的信息，探究“暖寶寶”發(fā)熱的原理。

（學(xué)生根據(jù)標簽的提示，撕開外袋取出內(nèi)袋，5min后用溫度計測量內(nèi)料袋溫度的變化。）

[教師設(shè)問]一段時間后，溫度會發(fā)生什么變化？發(fā)熱的原理是什么？袋內(nèi)的黑色成分分別發(fā)生何種變化或承載何種作用？

[學(xué)生討論、交流]鐵粉被氧化釋放出熱量，食鹽加快了鐵粉氧化速率。

存有疑問：活性炭的作用？

[教師講解]通常情況下，鐵粉遇空氣會發(fā)生氧化反應(yīng)，放出熱量，但此氧化屬于緩慢氧化，且熱量難以聚集，因此加入少量蛭石。蛭石是一種天然、無毒的礦物質(zhì)，難溶于水，是一種極好的保溫材料。其中活性炭具有吸附性而吸附鐵粉，作為鐵粉的介質(zhì)，使熱量得以均勻發(fā)散。

筆者認為：這發(fā)熱背后的原因恐怕不只是緩慢氧化這么簡單。 根據(jù)“貝貝貓貼身暖寶寶”標簽知：袋內(nèi)成分為鐵粉、水、活性炭、食鹽、蛭石等（如圖1所示），將“暖寶寶”外包裝撕開后，內(nèi)袋“暖寶寶”發(fā)熱的原因是以下兩方面：

（1）氧化反應(yīng)原理。通過鐵粉與氧氣的接觸氧化而放出熱量。其中，活性炭拓展了鐵粉和空氣的接觸面積，加快了鐵粉的氧化速率，且使熱量得以均勻散逸。

（2）電化學(xué)反應(yīng)原理。溶解在食鹽溶液中的少量氧氣可與鐵粉、活性炭粉形成無數(shù)個微小的原電池，原電池加快了鐵粉的氧化速率，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?、電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋０l(fā)生了下列反應(yīng)：

負極（鐵） 2Fe-4e-[=]2Fe2+

正極（碳） 2H2O+O2+4e-[=]4OH-

Fe2+與OH-結(jié)合形成Fe（OH）2， Fe（OH）2在空氣中被O2氧化為Fe（OH）3，F(xiàn)e（OH）3又在一定條件下發(fā)生脫水反應(yīng)生成紅棕色的鐵銹Fe2O3[1]。內(nèi)袋“暖寶寶”里的熱量來自于上述反應(yīng)，此反應(yīng)屬于鋼鐵的電化學(xué)腐蝕，又稱之為吸氧腐蝕。從這個角度說，活性炭粉主要是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的電極，而不能僅理解為鐵粉的介質(zhì)、吸附鐵粉，起到使熱量均勻散發(fā)的作用。蛭石是一種保溫性能較好的礦物材料，外袋有一層不透氣的明膠，撕開外袋，空氣中的氧氣進入透氣的內(nèi)袋（用無紡布袋制成），釋放熱量的時間和提供的溫度是通過內(nèi)袋的氧氣透過速率進行調(diào)節(jié)的。所以，一片“暖寶寶”可以持續(xù)供熱一段時間，且溫度比較貼近人的體溫。

2. 問題2 將Na2CO3溶液與CuSO4溶液混合，得到的藍色沉淀物一定是CuCO3嗎？

[課堂實錄]

[分組實驗]探究鹽與鹽發(fā)生反應(yīng)的條件。學(xué)生分組實驗，取2mL CuSO4溶液逐滴滴入Na2CO3溶液，觀察現(xiàn)象。

[教師設(shè)問]將Na2CO3溶液與CuSO4溶液混合，觀察到什么現(xiàn)象？

[學(xué)生交流、討論]有藍色沉淀生成。

[教師設(shè)問、講解]藍色沉淀是什么？藍色沉淀物為CuCO3。因為Na2CO3+CuSO4[=]Na2SO4+CuCO3↓。

將Na2CO3溶液與CuSO4溶液混合，產(chǎn)生的藍色沉淀一定為CuCO3嗎？

Na2CO3屬于強堿弱酸鹽，其水溶液顯堿性；CuSO4屬于強酸弱堿鹽，其水溶液顯酸性，這兩種物質(zhì)在水溶液中都能發(fā)生水解，反應(yīng)的情況比較復(fù)雜。

現(xiàn)各取10mL 0.1mol/L的溶液進行定量分析：由于溶液比較稀，近似等于水的密度。查閱資料[2]，25℃時：

Ksp[Cu（OH）2]=[Cu2+][OH-]2=5.6×10-20

Ksp[CuCO3]=[Cu2+][CO32-]=1.0×10-10

分以下3種情況討論：

（1） 若將0.1mol/L CuSO4溶液逐滴加入到10mL Na2CO3溶液中。通過計算可得出OH-開始沉淀需要[Cu2+]=3.15×10-15；同理CO32-開始沉淀需要[Cu2+]為1.0×10-10/0.1=1.0×10-9<5×10-5mol/L。很明顯先有Cu（OH）2沉淀析出。那么什么時候開始有CuCO3析出呢？當[Cu2+]增大到能使CuCO3開始沉淀時，Cu（OH）2和CuCO3都呈飽和溶液狀態(tài)，Cu2+、OH-、CO32-同時滿足對應(yīng)的溶度積，沉淀為Cu（OH）2和CuCO3。

（2）若將0.1mol/LNa2CO3溶液滴入到10mL CuSO4溶液中。實際情況比較復(fù)雜，只能認為剛開始時溶液中的[Cu2+] [CO32-]=5×10-6>1.0×10-10，所以會有CuCO3沉淀析出。但CuCO3是弱酸弱堿鹽，在水溶液中的水解傾向較大，CuCO3遇水立即雙水解為Cu（OH）2和Cu2（OH）2CO3的混合物。

（3）若兩種溶液等體積混合，由于水解對CO32-和Cu2+的濃度影響很小，根據(jù)[Cu2+] [CO32-]=2.5×10-3>1.0×10-10，則一定有CuCO3析出，且遇水立即雙水解。

以上3種情況，得到的藍色沉淀都不僅僅是CuCO3。盡管這些知識點已經(jīng)超越了初中范圍，但老師心中要有“底數(shù)”與“底線”，明白其中的來龍去脈。因此，在選擇探究鹽與鹽發(fā)生反應(yīng)條件的素材時，最好多選擇一些強酸強堿鹽，如NaCl與AgNO3、K2SO4與BaCl2反應(yīng)等，可以避開此類“欲講不能、欲罷也不能”的“兩難”尷尬境地。

二、思考

思考1：有這樣一個問題始終縈繞在我的腦海中，課堂教學(xué)中我們應(yīng)該傳授怎樣的知識？傳授怎樣的知識才能使我們的學(xué)生具有更大的發(fā)展空間？多年來的教學(xué)實踐深深體悟到：培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的思維方法是最主要的知識，是課堂教學(xué)永恒的主題。引領(lǐng)學(xué)生進行實驗探究，通過探究獲取信息、分析信息，從感性到理性，自已建構(gòu)原理、概念的“雛形”，是訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維方法的重要途徑與方法之一。問題的關(guān)鍵是如何選擇素材？倘若只囿于課本中的知識點與素材資源組織學(xué)生實驗探究，可能不利于拓展學(xué)生的視野，束縛學(xué)生的思維，甚至扼殺學(xué)生的創(chuàng)造力，這與新課程改革的初衷完全相悖。因而，選擇素材的角度要多元化，具有一定的開放性，充分關(guān)注社會、生活中的熱點話題，拓展學(xué)生的知識視野與應(yīng)用能力。

初中化學(xué)屬于中學(xué)化學(xué)的啟蒙階段，教學(xué)內(nèi)容基本屬于學(xué)科的基礎(chǔ)知識，打好基礎(chǔ)、激發(fā)興趣，引領(lǐng)學(xué)生“入門”，培養(yǎng)基本的學(xué)科素養(yǎng)與能力是初中化學(xué)教學(xué)最主要的任務(wù)。但教材中的有些概念與結(jié)論，受知識體系與邏輯結(jié)構(gòu)的限制，可能存在不完整、不全面的情況，具有一定的“暫定性”，留有一定的教學(xué)“空白”。因此，作為一名學(xué)科素養(yǎng)較高的初中化學(xué)教師，在選取探究素材時，既要考慮到初中生的學(xué)情與初中知識結(jié)構(gòu)，又要充分考慮到素材背后所潛在的“上位”學(xué)科知識和規(guī)律原理，在兩者之間尋找“平衡點”與“切入點”。如何篩選、組合和運用素材中的信息，充分利用素材中的相關(guān)資源引導(dǎo)學(xué)生進行實驗探究，巧妙而適度地在學(xué)生能力的“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)設(shè)計問題，教師的智慧、深度思考是關(guān)鍵因素，這既需要優(yōu)良的專業(yè)知識做基石，也需要豐富的教學(xué)實踐與積累做支撐。切不可簡單地采用“拿來主義”整體照搬復(fù)制，更不可對于一些有“上位”學(xué)科知識的問題，缺少深度研究，自身似懂非懂，說不清、道不明而“忽悠”學(xué)生，或以訛傳訛、傳授偽科學(xué)知識。這既是教師堅守誠信品格的“底線”，也是教師學(xué)科素養(yǎng)與品質(zhì)的展現(xiàn)，更是作為一名優(yōu)秀教師的高尚美德。

思考2：化學(xué)是令人振奮、充滿成就感的學(xué)科，好奇心可以幫助學(xué)生對化學(xué)學(xué)科保持持久的興趣，批判性思維可以幫助學(xué)生日常生活或?qū)W習(xí)中養(yǎng)成正確理解事物的習(xí)慣與能力。要使得學(xué)生在今后的化學(xué)道路上走得更高、更遠，甚至將來從事尖端的化學(xué)科學(xué)研究，中學(xué)階段教師的正確引領(lǐng)是必不可少的，從這個角度說，教師完善的知識結(jié)構(gòu)和良好的學(xué)科素養(yǎng)又是必備的基石與關(guān)鍵，尤其是初中化學(xué)教師，任重而道遠，學(xué)生到了高中階段，能否繼續(xù)喜歡化學(xué)、選修化學(xué)，初中化學(xué)教師的決定作用非常之大，一個專業(yè)素養(yǎng)缺失的教師很難在本學(xué)科的研究之中有所作為，也很難成為學(xué)科教學(xué)的領(lǐng)軍人物。對于初中化學(xué)教師而言，由于執(zhí)教學(xué)段的客觀原因，較少接觸高中乃至大學(xué)的學(xué)科專業(yè)知識，對于初中知識的拓展與延伸所涉及到的高中或大學(xué)知識，都會出現(xiàn)不同程度的陌生感，這都屬于普遍現(xiàn)象，更何況化學(xué)學(xué)科已經(jīng)進入了一個高速發(fā)展的空前階段，知識的更新與創(chuàng)造日新月異，新的概念與知識不斷涌現(xiàn)，高科技手段研制的新物質(zhì)層出不窮，學(xué)科之間的交叉與融合已成為許多原創(chuàng)性成果的源泉。因此，對一名稱職的初中化學(xué)教師而言，必須做到精通初中知識、熟悉高中教材、不忘大學(xué)內(nèi)容，還要不斷地關(guān)注相鄰學(xué)科的知識體系與發(fā)展，書桌、辦公室要常備高中化學(xué)教材以及《無機化學(xué)》、《有機化學(xué)》、《物質(zhì)結(jié)構(gòu)》等高校教材，時常去翻閱、去瀏覽，或下載相應(yīng)的pdf版本存放在筆記本電腦中，可隨時查閱。同時要廣泛閱讀，養(yǎng)成閱讀的好習(xí)慣，不斷補充自身的信息量，擴充自己的知識面，時刻保持“饑餓”狀態(tài)，保持敏銳的眼光，深知“一桶水”與“一杯水”的辯證關(guān)系，比學(xué)生站得更“高”、懂得更多、視野更開闊，在繁重的教學(xué)事務(wù)之中擁有屬于自己時光的“黃金分割”，只有這樣，你的課堂教學(xué)才能游刃有余，對于一些深奧問題的解讀才能駕輕就熟。對于一些涉及到高中乃至大學(xué)知識點的相關(guān)內(nèi)容，當然不適宜直接下放到初中課堂，但是，當你具備了良好的學(xué)科知識結(jié)構(gòu)以后，你就會從不同的角度理解、詮釋，能多維度、多層面的看待問題，智慧而有“度”地、深入淺出地進行教學(xué)，特別是對于那些具有發(fā)展?jié)摿Φ膬?yōu)等學(xué)生來說，方能設(shè)計一些讓他們“跳一跳、夠得到”的更能啟發(fā)深思、引發(fā)思維沖突的“亮點”問題，激活思維，點燃思維碰撞的“火花”。如此之舉，因材施教、個性化發(fā)展就能落地生根開花，具備這種才能的老師至少不會 “誤人子弟”。

以上實驗探究教學(xué)的2個案例，也許僅僅是偶遇，筆者撰文的目的并非有“吹毛求疵”之意，只是希望能引起同行們的共鳴與關(guān)注，使我們的學(xué)科實驗探究教學(xué)在素材的選擇與結(jié)論的詮釋等方面更具有科學(xué)性、拓展性，避免把問題講偏、講死，講得太“絕對化”。

參考文獻

[1] 王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書，化學(xué)2（第六版）[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2015：41

[2] http：//www.docin.com/p-396088030.html