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        立足實(shí)驗(yàn)事實(shí),培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)

        2018-04-09 11:47:58劉效俠
        新課程·中學(xué) 2018年1期

        劉效俠

        摘 要:針對(duì)2017年安徽中考化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究題老師的反應(yīng),自己進(jìn)行深入反思。分析疑惑的原因和自己的理解,反思:化學(xué)教學(xué)要立足實(shí)驗(yàn)事實(shí),培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),以及改進(jìn)的方向。

        關(guān)鍵詞:原題;疑惑;反思

        一、前言

        2017年中考已經(jīng)落幕,各個(gè)學(xué)校的學(xué)生分?jǐn)?shù)已經(jīng)出來(lái)了,從改卷到看學(xué)生的分?jǐn)?shù)大家都在討論著,其一:是對(duì)15題的一些疑惑;其二:是今年的滿分人數(shù)明顯減少。本人參加了近十幾年的中考改卷工作,對(duì)大家討論的問(wèn)題也進(jìn)行了一些深刻的反思。我認(rèn)為化學(xué)作為一門(mén)自然科學(xué),一定要立足實(shí)驗(yàn)事實(shí),才能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

        二、原題

        15.(8分)某興趣小組用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),燒杯中飽和石灰水先變渾濁,后逐漸澄清。

        (1)寫(xiě)出甲裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________;石灰水變渾濁是因?yàn)樯闪薩______________________。(填化學(xué)式)

        (2)為探究“飽和石灰水渾濁后變澄清的原因”,該小組同學(xué)開(kāi)展了如下活動(dòng):

        【查閱文獻(xiàn)】碳酸鈣(碳酸鈉等)與二氧化碳、水反應(yīng)生成可溶于水的碳酸氫鈣(碳酸氫鈉等)

        【提出假設(shè)】假設(shè)1:揮發(fā)出的HCl使渾濁變澄清;

        假設(shè)2:_____________________________________________________________________。

        【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】為除去CO2中的HCl,小華在圖1中甲、乙裝置之間增加圖2裝置,裝置的連接順序是甲→_______________________→_______________________→乙(填字母序號(hào));其中存放的試劑合理是_______________________(填選項(xiàng)序號(hào))。

        A.濃硫酸 B.NaOH溶液

        C.飽和Na2CO3溶液 D.飽和NaHCO3溶液

        【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】飽和石灰水渾濁后,繼續(xù)通入足量CO2,沉淀部分溶解但最終并未完全澄清。

        【得出結(jié)論】由以上探究可得出的結(jié)論是______________________________________________。

        【注意:答對(duì)第(3)小題獎(jiǎng)勵(lì)4分,化學(xué)試卷總分不超過(guò)60分?!?/p>

        (3)該興趣小組在老師的指導(dǎo)下,用pH傳感器測(cè)得圖1燒杯中溶液的pH隨通入時(shí)間的變化曲線如圖3。

        ①AB段pH不變的可能原因是_______________________;

        D點(diǎn)所得溶液的成分除H2O外還有_______________________。

        ②BC段發(fā)生的化學(xué)方程式主要有_______________________。

        三、質(zhì)疑

        1.用濃鹽酸石灰水會(huì)變渾濁嗎?

        從經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,大家認(rèn)為濃鹽酸有揮發(fā)性,石灰水不會(huì)變渾濁。

        我?guī)е鴮W(xué)生做了這樣一組實(shí)驗(yàn):分別用不稀釋的濃鹽酸、濃鹽酸和水按1∶1稀釋的、濃鹽酸和水按1∶2稀釋的和石灰石用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)石灰水都會(huì)先變渾濁,繼續(xù)通氣會(huì)變澄清??磥?lái)不經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的理論分析有時(shí)是不可靠的。那為什么會(huì)與大家的猜測(cè)不一致呢?猜想是否與相同條件下二氧化碳的溶解度比氯化氫小得多有關(guān),通出來(lái)的氣體中二氧化碳的含量遠(yuǎn)大于氯化氫氣體,所以是可以看到渾濁的。

        2.二氧化碳使石灰水變渾濁繼續(xù)通氣能否使渾濁完全變澄清呢?

        大家認(rèn)為能變澄清。因?yàn)镃O2+H2O+CaCO3=Ca(HCO3)2,碳酸氫鈣易溶于水。而事實(shí)上我們向飽和石灰水中吹氣,變渾濁后是不能完全變澄清的。我用飽和碳酸氫鈉溶液除去氯化氫氣體后再通入石灰水中,最終也是不能完全變澄清的。我們平時(shí)說(shuō)的又變澄清了,是和之前的渾濁相比的,如果和之前的澄清石灰水比是不夠澄清的。這又怎么解釋呢?猜想:碳酸氫鈣是易分解的,它的溶解度是不穩(wěn)定的,和溫度、壓強(qiáng)和氣流的沖擊都有關(guān)系,Ca(HCO3)2=CO2+H2O+CaCO3當(dāng)正反應(yīng)和逆反應(yīng)(碳酸氫鈣的分解)達(dá)到某一平衡時(shí),正反應(yīng)就不再繼續(xù),所以不能完全地變澄清。

        3.AB段pH開(kāi)始時(shí)不變嗎?

        有人認(rèn)為,濃鹽酸有揮發(fā)性,不可能pH開(kāi)始時(shí)不變,這個(gè)我也和學(xué)生用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了,僅就學(xué)?,F(xiàn)有的條件用pH試紙來(lái)測(cè)也能看到溶液開(kāi)始時(shí)pH確實(shí)沒(méi)變,題目中用傳感器測(cè)可能更為

        準(zhǔn)確。

        這三個(gè)質(zhì)疑都來(lái)自于濃鹽酸的揮發(fā)性。因此我特地做一個(gè)濃鹽酸揮發(fā)性的實(shí)驗(yàn),在試管里倒入少量濃鹽酸,塞上帶導(dǎo)氣管的橡皮塞,導(dǎo)氣管的另一端伸入硝酸銀溶液中,震蕩試管,導(dǎo)管口有氣泡,但硝酸銀溶液沒(méi)變渾濁。這也可以證明開(kāi)始時(shí)石灰水的pH沒(méi)有變化。

        辯證的懷疑和批判意識(shí)是科學(xué)精神的內(nèi)在要求。其實(shí),書(shū)本上的東西和權(quán)威們的說(shuō)法,都是在當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐目陀^情況下得出的結(jié)論。如果愛(ài)因斯坦不突破牛頓關(guān)于時(shí)間和空間的觀念,就不可能提出相對(duì)論。敢于懷疑,善于懷疑,才會(huì)去鉆研、去創(chuàng)新。所以,我們要鼓勵(lì)學(xué)生解放思想,大膽猜想,大膽向教師質(zhì)疑問(wèn)難,樹(shù)立肯疑、敢疑和善疑的優(yōu)秀品質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)。

        四、反思:立足實(shí)驗(yàn)事實(shí),培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)

        1.立足實(shí)驗(yàn)事實(shí),理解化學(xué)概念

        化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),很多結(jié)論的得出是來(lái)自于實(shí)驗(yàn)的事實(shí),尤其對(duì)剛接觸化學(xué)的學(xué)生,他們還沒(méi)有更多的抽象思維,老師更是要利用實(shí)驗(yàn)來(lái)開(kāi)啟學(xué)生的思維空間。比如對(duì)于燃燒的認(rèn)識(shí):蠟燭在盛有空氣的集氣瓶中燃燒一會(huì)就熄滅了。為什么熄滅了呢?學(xué)生很容易答:“沒(méi)有氧氣了?!边@種說(shuō)法準(zhǔn)確嗎?老師接著放一點(diǎn)白磷在集氣瓶中,學(xué)生發(fā)現(xiàn)白磷燃燒了或有白煙,所以說(shuō)沒(méi)有氧氣了是不準(zhǔn)確的,應(yīng)該說(shuō)氧氣濃度很低了。那么是不是沒(méi)有氧氣就一定不會(huì)燃燒呢?老師接著可以演示把鎂條點(diǎn)燃后伸入盛有二氧化碳的集氣瓶中,學(xué)生發(fā)現(xiàn)鎂條繼續(xù)燃燒,于是發(fā)現(xiàn)沒(méi)有氧氣也可以燃燒,這樣來(lái)認(rèn)識(shí)燃燒的定義會(huì)更加清晰。通常說(shuō)的一般物質(zhì)的燃燒是指可燃物與氧氣發(fā)生的發(fā)光放熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng),化學(xué)上廣義的燃燒是指發(fā)光放熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng)。

        2.立足實(shí)驗(yàn)事實(shí),尋找科學(xué)方法

        科學(xué)合理的方法可以收到事半功倍的效果,一個(gè)實(shí)驗(yàn)事實(shí)理清了,不管問(wèn)題怎樣問(wèn)你都會(huì)回答的。再看加分部分,二氧化碳通入石灰水一會(huì),溶液的pH變小,這里發(fā)生了怎樣的變化呢?pH變小堿性減弱,堿性減弱有兩種情況,一是堿溶液被稀釋了,二是堿被反應(yīng)了而又沒(méi)生成堿性物質(zhì)。顯然這個(gè)屬于第二種情況。二氧化碳和氯化氫氣體都可以和堿溶液反應(yīng),pH等于7時(shí)恰好完全反應(yīng)pH小于7時(shí),通入的氣體剩余。按這個(gè)實(shí)驗(yàn)的事實(shí)來(lái)分析,加分題對(duì)優(yōu)秀生來(lái)說(shuō)是可以取得滿分的。這個(gè)只要老師在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)學(xué)生多加引導(dǎo),讓學(xué)生用科學(xué)的方法來(lái)分析問(wèn)題,相信學(xué)生會(huì)有提高。

        3.立足實(shí)驗(yàn)事實(shí),正確處理一般性和特殊性

        化學(xué)物質(zhì)種類(lèi)繁多,分類(lèi)的方法在化學(xué)學(xué)科中尤其重要。元素的分類(lèi)、物質(zhì)的分類(lèi)、化學(xué)反應(yīng)的分類(lèi)等使化學(xué)學(xué)習(xí)變得輕松有條理,但一定讓學(xué)生知道同類(lèi)的共性和個(gè)性,也就是一般性和特殊性,沒(méi)有完全絕對(duì)的東西。比如試卷的第9題:

        下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)不能作為相應(yīng)觀點(diǎn)的證據(jù)是( )

        這個(gè)題目,一些老師也選擇D,認(rèn)為教材上證明分子之間有間隔是體積變小。那大多數(shù)物質(zhì)熱脹冷縮,水結(jié)冰后體積卻會(huì)變大;大多數(shù)固態(tài)物質(zhì)溶解度隨溫度升高而增大,熟石灰相反?;旌虾篌w積變大為什么不可以呢?鐵絲在氧氣中燃燒質(zhì)量變大,這個(gè)反應(yīng)是遵守質(zhì)量守恒定律的,但質(zhì)量變大不能證明質(zhì)量守恒。如果裝置密封總質(zhì)量不變,可以證明質(zhì)量守恒,不變才證明守恒,反之,守恒才能解釋鐵絲在氧氣中燃燒后生成物質(zhì)量變大。在教學(xué)過(guò)程中一定注意要讓學(xué)生知道一般性和特殊性的關(guān)系。

        五、結(jié)語(yǔ)

        大考也好,小考也好,既是對(duì)學(xué)生的檢測(cè),也是對(duì)老師的檢查,檢查在教學(xué)中我們還有哪些不足,需要作何改進(jìn)。葉瀾教授說(shuō):“一個(gè)教師寫(xiě)一輩子教案不一定成為名師,如果一個(gè)教師寫(xiě)三年反思可能成為名師?!蔽覀儾灰欢ㄒ蔀槊麕?,只要對(duì)教學(xué)中遇到的問(wèn)題,考試中遇到的問(wèn)題去深入思考,加以改進(jìn),我想對(duì)一個(gè)教師來(lái)講是有利于自己成長(zhǎng)的,更是對(duì)學(xué)生的一種負(fù)責(zé)和對(duì)學(xué)科的一種敬重!

        哈佛大學(xué)校長(zhǎng)陸登庭在北京大學(xué)講壇上講了這樣一段發(fā)人深省的話:“在邁向新世紀(jì)的過(guò)程中,一種最好的教育就是有利于人們具有創(chuàng)新性,使人們變得更善于思考、更有追求的理想和洞察力,成為更完善、更成功的人。”作為科學(xué)課之一的化學(xué)課,既有它趣味的一面,也有它神秘的一面,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的最好素材;而作為科學(xué)課的化學(xué)教師,一方面要立足科學(xué)事實(shí),培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),另一方面也要鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑,勇于創(chuàng)新。

        編輯 謝尾合

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