实验搭台计算唱戏相互融合*——“溶解现象”复习课的教学与反思

陈丽伟 严西平

实验搭台计算唱戏相互融合*
——“溶解现象”复习课的教学与反思

陈丽伟1严西平2

（1苏州市张家港市南丰中学江苏苏州215628；2苏州市立达中学江苏苏州215003）

本文针对“溶液”复习，通过硝酸钾、氯化钠在两支试管中发生的溶解现象来创设一组能够贯穿整节复习课的情境，将相关知识点按照合理的逻辑顺序融合在实验与计算过程中，充分调动了学生化学学习积极性，将枯燥抽象的理论复习转化为有趣的情境教学，激发学生的主动参与和积极思维，促进概念的建构、提炼和固化。

实验；计算；融合；溶解现象

一、教学设计思路

沪教版下册第六章“溶解现象”涉及溶液知识点较多，概念较抽象，学生不易掌握且易混淆。若复习课仍以大量枯燥的、经验化的试题让学生来对概念进行建构、提炼和固化，其过程将十分高耗而结果又极其低效。2011版义务教育化学课程标准提出“创设真实而有意义的学习情境”、“让学生有更多的机会主动体验科学探究的过程，在知识的形成、相互联系和应用过程中养成科学的态度，学习科学的方法，在做科学的探究过程中培养学生的实践能力”。为此，笔者首先引导学生从熟悉的物质在水中分散现象出发，带领学生通过数字传感仪体验硝酸钾和氯化钠溶于水过程中涉及的能量变化，接着利用硝酸钾和氯化钠在两支试管中发生的溶解现象来创设一组贯穿整节复习课的真实情境，同时将相关知识点按照合理的逻辑顺序融合在实验与计算中，突出“化学实验”、“化学思维方法”和“化学语言”这3大特色并使之融入到学生的学习和探究中，让学生切身感受化学研究手段和思维方式、体验化学学科特色，促成自身认知结构层次的提升。下面笔者就以参加苏州市第三十二届化学教学年会所开设的公开课——“溶解现象”复习课教学为例，谈谈作者在这方面的实践和认识。

二、课堂教学片段

（导语）由于各种物质本身性质的不同，所以它们在水中分散的现象有所不同，下面我们就来重温一下。

1．物质在水中分散现象

（练习）在室温下，将下列物质1g样品分别放入10g水中，现象相同的是（）

A．KNO3、NaClB．CaCO3、蔗糖

C．酒精、植物油D．KMnO4、CuSO4晶体

（学生活动）思考，交流（展示实物）得到结论。

（板书）一、物质在水中分散现象

（问题）：硝酸钾、氯化钠在水中分散的现象是否相同？

（学生活动）：阅读课本、思考。

（引导）请猜测一下硝酸钾溶解过程中可能发生的能量变化情况？

（学生活动）思考，交流得到猜想（硝酸钾与硝酸铵在组成上有相似性）。

（演示实验）利用艾迪生数字实验系统测1g KNO3、1g NaCl分别溶于10g水中的温度变化，记录得图1。

图1

（引导）接下来我们继续从量的角度通过计算来认识上述溶解现象产生的合理性。

2．溶解度的应用

（实物、PPT展示）KNO3、NaCl、CaCO3、蔗糖各1g分散在10g水中的现象，及室温时的溶解度。

图2

（学生活动）计算验证、交流结论。

（板书）二、溶解度的应用

（启发）如何使KNO3、NaCl在溶解过程中也产生明显视觉上的差异？请大家结合溶解度计算并设计一组实验加以验证。

（学生活动）计算、交流讨论得到方案。

方案一：不改变溶质质量，加入2．8g～4．8g的水样。

方案二：不改变溶剂质量，加入2．1g～3．6g的样品。

（学生活动）分组进行实验验证。

（拓展）若将方案一中固体质量增加到5g，是否仍可以使KNO3、NaCl在溶解过程中也产生较为明显的视觉上的差异？

（学生活动）计算、预测实验现象并交流讨论。

（演示实验）将5g KNO3、5g NaCl分别加入2支各盛有10g水的试管中（分别标注1、2），边振荡边置于盛水的烧杯中。

（实物、PPT展示）

图3

（引导）若我们对试管1、试管2进行加热又会产生怎样的现象？

（学生活动）计算、预测实验现象并交流讨论。

（演示实验）将试管1置于温水浴中加热，将试管2置于热水浴中加热。

（实物、PPT展示）

图4

（引导）刚才实验中试管1内5g KNO3在10g水中加热多少温度时恰好完全溶解？

（学生活动）思考，表达（只能确定大概的温度范围，不能确定具体的温度）。

（引导）请同学们回忆一下我们是否还有其他关于溶解度的表述方式？

3．溶解度曲线的应用

（学生活动）阅读课本、交流讨论得到结论。（33℃时100g水中恰好溶解50g的硝酸钾达到饱和状态。）

（板书）三、溶解度曲线的应用

（PPT展示）

图5

（问题1）请在硝酸钾的溶解度曲线图中标注出表示C溶液状态的位置。（加热过程中不考虑水分蒸发）

（问题2）实验中属于不饱和溶液的是。（选填“A”、“B”或“C”）

（问题3）C内溶液的溶质质量分数为，（计算结果保留一位小数）

A内溶液溶质质量分数的计算列式为。

（引导）若我们将刚才水浴加热过的试管取出来置于空气中冷却又会发生什么呢？请同学们仔细思考后完成下面的问题。

（PPT展示）

图6

（问题4）完成下表（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

降温溶剂质量溶质质量溶质质量分数C→B B→A

（问题5）若将C状态下的硝酸钾溶液降温到0℃是否有晶体析出？若有，析出晶体质量是多少克？

（学生活动）阅读P8的《拓展视野》计算、交流得到结论。

（问题6）C状态下的硝酸钾溶液能否用蒸发结晶方式析出晶体？若能，析出与上述质量相同的硝酸钾，至少需蒸发溶剂质量为多少克？

（学生活动）计算、交流得到结论。

（问题7）从硝酸钾溶液中获取硝酸钾晶体采取上述何种结晶方式更为合理？说出你的理由。

（学生活动）交流得到结论。

（问题8）从氯化钠溶液中获取氯化钠晶体采取上述何种结晶方式更为合理？

（学生活动）计算、交流得到讨论。

（总结）今天我们以物质在水中溶解现象开始，以物质在溶液中溶解的反向过程——结晶结束本节课的复习，期间复习了“溶解现象”一章中的众多重点知识，如物质在水中分散现象、溶液概念、加速物质溶解速率的方法、影响物质溶解性的因素、饱和溶液与不饱和溶液之间的相互转化、溶液中溶质质量分数的计算、结晶方法、溶解度、溶解度曲线的应用等，但同时像溶液的微观形成、溶液的稀释、溶液的配制等这一节课我们还没有复习到，课后请同学们做一些有针对性的弥补、完善工作。最后老师为了感谢同学们的精彩表现我们一起来欣赏一下由我国化学科技工作者拍摄的一段十分唯美的视频——“美丽化学”为今天这节课画上圆满的句号。

三、教学反思

1．引入数字化演示实验，增强学生的直观理解

本节课我通过温故而知新的模式让学生对原本较为熟悉的定性实验产生思维上冲突，通过再次回归课本引导学生关注物质溶解过程中往往容易忽略的现象——能量变化，随即利用数字化实验定量测定1g NaCl、1g KNO3分别溶于10g水中的能量变化情况，利用数字化实验的直观性——具体的数值及变化曲线，使原本较难通过触觉感知的温度变化有了较强的视觉冲击力，这种“外部刺激”与作为认识主体的学生内部心理间形成了良好的互动，极大的激发了学生内在学习动力。同时数字化实验数据“测量——记录——呈现”的一体化，凸显了化学数字化实验的优势，尤其在“可再现性”方面极大的弥补了传统实验的诸多弊端，具有较好的实验效果，有利于学生的直观理解。

2．运用实验与计算相融合的教学手段，促学生深度思考

溶解度概念的应用是本节课一个重点，概念本身就来源于科学实验探究，为此复习时让学生加深对溶解度概念原理的建构也应该通过科学数据推理达成的。为此笔者在这节课中创设了多达8处有关溶解度计算的活动，并将相关计算无缝地融入到具体的实验探究活动，尤其是学生通过计算讨论后发现：硝酸钾采用蒸发结晶不但操作繁琐且会消耗能源，而氯化钠若采用冷却结晶析出晶体的产出率非常低下，这样充分运用数据来说话比教师单纯的口头讲解来得更有说服力，由于课堂时间不够，实际教学过程中没有通过真实实验再加以证明是这节课的一大遗憾。

3．挖掘理性思维，提升认知水平

复习课的核心任务是让学生建构知识网络、提升知识的实际应用能力、掌握复习的方法，但复习不能丢弃课本，为此整节课中笔者多次引领学生回归课本原点，对课本文本等素材进行再次的解读，真正做到知其然，还要知其之所以然。同时为了改变传统的复习模式，为了能将“化学实验”、“化学思维方法”和“化学语言”这3大特色融入到学生的学习和探究中，突显化学的研究手段、化学的思维方式，从而体现化学学科的特色，培养“化学学科观”，笔者通过硝酸钾、氯化钠在两支试管中发生的溶解现象创设了一组真实而有意义的学习情境，并以此调动学生主动参与的积极性，使其在知识的形成、相互联系和应用过程中感受化学研究手段和理性思维方式、体验化学学科特色的部分，促成自身认知结构层次的提升。

［1］中华人民共和国教育部．化学课程标准［M］．北京：北京师范大学出版社，2011：1－3

［2］陈丽伟，严西平．实验与计算的相互融合——“物质溶解性的定量表示”教学设计与思考［J］．化学教与学，2014，（6）：58－59

1008-0546（2015）09-0077-03

：G633．8

：B

10.3969/j．issn．1008－0546．2015．09．025

*此文系中国化学会基础教育规划课题（HJ2014－0014）阶段性研究成果。