基于真实情境的学生活动设计——以“废水中的离子区分”教学为例

哈尔滨市星光中学 冷 晶

《义务教育化学课程标准（2022 年版）》 中有很多新名词的引入，如“真实情境”“深度思考”等，令化学课堂发生了巨大的变化。学生走出课堂要与真实的世界链接，要形成高通路迁移，体悟化学学科的本体价值及对生活、社会和生命的价值[1]。与传统的教学不同，2022 年版课程标准追求认知的结构化，使之成为一种反映专家思维的自然知识，在新的情境中可以被激活。

一、教学背景

“废水中的离子区分”，是在学生学习完人教版化学九年级全一册第四单元课题1“生活中常见的盐”之后设计的一节专题课。本课是在学生初步掌握了复分解反应发生的基本规律之后，有针对性地对氢氧根离子、碳酸根离子、碳酸根离子和氢氧根离子共存的几种不同情况展开的探究。离子区分的考察，能够真实地反映出学生对于离子知识的掌握情况，同样也能启发学生的深度思考。但是对于以往的氢氧根离子和碳酸根离子的共存区分时，主要的背景是围绕着氢氧化钠的变质问题，本次设计出的新的情境是“带着化学试剂去旅行”，对造纸厂的废水展开的一系列的探究活动，在探究中提升方法，在方法中总结规律，在规律中实践应用。

二、教学现场

环节一：趣味情境，引出问题

本课一开始，教师创设了情境“带着化学试剂去旅行”。以一条河边发现了A 造纸厂排放的废水引入，请学生猜想废水中可能含有哪种成分。根据已有的知识经验，在教材中提到了碳酸钠和氢氧化钠都有“造纸”的用途，教师可引导学生对猜想进行检验。

环节二：利用学生已有知识经验，解决部分问题

学生活动一：设计实验方案，区分氢氧根离子和碳酸根离子。

学生结合课前任务，汇报氢氧化钠和碳酸钠能与哪些物质发生反应，并总结出相应的实验现象（见表1）。

表1 课前任务单

引导学生结合已有的知识和经验分析，对比它们的化学性质，哪些方法无须实验就能排除。预设学生的答案1：酸碱指示剂不可以——因为它们遇到两种溶液的现象相同。答案2：非金属氧化物不可以——CO2通入氢氧化钠溶液虽然能与它反应，但是没有明显现象，与碳酸钠溶液混合后也无明显现象。答案3：酸是一定能区分出这两种物质的，某些能与碳酸钠反应且产生明显实验现象。答案4：不确定某些可溶性的盐是否能区分。

环节三：深度思考，探究原理

教师带领学生结合教材第114 页的溶解性表找线索（见表2）。

表2 部分酸、碱和盐的溶解性表（室温）

在此过程中，教师要引领学生拆解表格提供的信息，并且能让学生从中总结日后分析表格的方法。学生通过对比分析了解表中的镁离子以下都不能区分，因为它们分别与这两种离子结合后产生的现象是相同的，进而得出只有钡离子和钙离子可以用于区分。教师继续发问：用含有钡离子和钙离子的哪些物质呢？学生再次利用表格找到六种含有钡离子和钙离子的溶液，即：氢氧化钙、氢氧化钡、氯化钡、氯化钙、硝酸钡和硝酸钙溶液。教师小结：区分氢氧根离子和碳酸根离子时，可以选择的试剂有：稀盐酸、稀硫酸，含有钡离子、钙离子的溶液，进而由学生亲自实验对比现象验证结论。

环节四：难度升级，区分混合离子成分

通过大家的合作，成功地检验出了A 造纸厂的水样中含有的物质是碳酸钠，而在下游处发现了另外的一处B 造纸厂，在它们的汇合处又取了水样，请学生继续猜想该溶液中溶质的成分。学生能想到两种结果：1.碳酸钠；2.碳酸钠和氢氧化钠。若想证明哪种猜想是正确的，只需要证明有无氢氧化钠存在即可，教师可请学生结合溶解性表和这两种物质的化学性质进行分析（见表3）。

表3 部分酸、碱和盐的溶解性表（室温）

学生在研讨中发现，证明氢氧化钠这种物质是否存在的方法中，碳酸根离子会对实验现象产生干扰。因此，必须要先检验碳酸根离子，并且把它除干净。在上一个问题的讨论中，学生积累了经验，知道了可以用含有钡离子和钙离子的溶液除去碳酸根离子，在这个问题中，这六种物质能否都用来区分呢？学生继续利用表格分析，含有氢氧根离子的物质不能用来区分。因为它会向溶液中引入氢氧根离子，对后续的判断有干扰。并且总结出加入的试剂的量要过量，才能将碳酸根离子完全除干净。学生实验，验证猜想，汇报交流。结合第二个区分实验总结出，加入的试剂要考虑以下因素：

1.试剂的用量。

我国企业的财务管理与内部控制工作，还存在着不少问题，比如内控管理制度不健全、会计审核不规范、固定资产管理不到位、财务人员素质不高等，为了改变这一现状，我们需要对症下药，强化会计内控管理的制度建设，强化会计管理基础工作，创新管理模式，注重固定资产的管理，同时，加强培训，全面提高会计内控管理人员的素质，从而有效保护企业资产，提高企业的竞争力。

2.所加入的试剂不能引入待检测的物质中所含的离子。

环节五：课堂反馈

请结合所学知识，设计实验区分氢氧化钠溶液与氢氧化钠、碳酸钠的混合溶液的方法。

环节六：课后延伸

根据课上分析得出了废水的主要成分，请学生进一步设计造纸厂废水的处理方案。

三、教学思考

（一）把握基于真实情境的活动设计的特点

一是真实性。在本课中，教师将“氢氧化钠的变质问题”换成了探究废水成分的问题，并且在课上训练和课下作业中将废水中另一种成分的探究和废水的处理都融合在其中，让学生能够在一个贴近生活的情境中体会化学学习源自于生活，又能服务于生活的本质。活动设计基于真实情境，使学生能够在实际场景中体验和应用所学知识和技能，这种真实性可以增强学生的学习效果和记忆力。

二是实践性。本次活动设计注重实践操作，学生不仅要在头脑中构思和猜想，还需要亲自动手完成任务或解决问题。通过实践，学生能更好地理解和掌握所学内容，并培养实际应用能力。通过符合学情的问题设计，深入浅出，启发思维，同时也对学生化学学科思想的建立具有引领性。

（二）搭建区分离子的方法体系

在初中化学中，教师可以引导学生使用以下方法来区分离子。

一是溶解性。观察离子化合物在水中的溶解性。一些离子化合物在水中能够溶解，形成溶液，而另一些离子化合物则不能溶解。例如，氯化钠（NaCl）和硫酸铜（CuSO4）能够溶解在水中，而碳酸钙（CaCO3）不能溶解。

二是气体的产生。观察离子化合物与酸或碱反应时是否产生气体。一些离子化合物与酸或碱反应时会产生气体，而另一些则不会。例如，碳酸氢钠（NaHCO3）与酸反应会产生二氧化碳气体，而氯化钠（NaCl）与酸反应则不会产生气体。

三是气味。一些离子化合物具有特殊的气味，可以通过嗅觉来区分。例如，氯化氢（HCl）具有刺激性气味，而硫化氢（H2S）具有臭鸡蛋味。

四是颜色变化。观察离子化合物在特定条件下的颜色变化。一些离子化合物在特定条件下会发生颜色变化，可以通过观察颜色来区分。例如，氯化铜（CuCl2）在水溶液中呈蓝色，而氯化铁（FeCl3）在水溶液中呈黄色。

这些方法可以帮助学生区分离子化合物，但需要注意的是，这些方法只是初步的区分方法，对于一些复杂的离子化合物，需要更多的实验和更严谨的分析才能进行准确的区分。

本课想重点突破的问题有两个：其一是让学生自己总结出区分碳酸根离子和氢氧根离子的方法，即总结出加酸、含有钡离子和钙离子的溶液的方法。其二是让学生自己总结出区分碳酸根离子和碳酸根离子、氢氧根离子混合的方法，既要能考虑用量，又要能考虑到不能引入干扰离子的问题。不是单纯地让学生去记忆只能加含有钡离子和钙离子的盐溶液，而是通过对溶解性表的分析，自己总结出正确的方法。在一层一层剥开迷雾，接近真相的过程中，学生从一开始找不到突破口，到最后结合了溶解性表自己探索出答案，这是一个很有成就感的过程。

（三）深入开发学生探究思维、逻辑思维

在学生的汇报中，教师没有马上评价学生的结论，而是让学生相互评价各自的特点及其合理性[2]。生生讨论和评价，发挥了合作学习和探究学习的作用，同时引发了学生的自我反思，在“感悟与反思”环节中，有两位学生都谈到了在实验中的互评、互学的收获与反思，学生的真实感受是对课堂效果的最有利的评价。