基于化学学科理解的“溶液”...习课——认识碳酸钠的溶解性_徐祝林.pdf

*浙江省衢州市徐祝林名师工作室研修成果;衢州市第7届名师课题“基于课标的科学本质试题编制策略研究”(Q Z M 7 0 1 7)*通信联系人,E-m a i l:q z k h x z l 1 6 3.c o m优质课例基于化学学科理解的“溶液”复习课*认识碳酸钠的溶解性徐祝林*(衢州正谊学校 浙江衢州 3 2 4 0 0 0)摘要 文章基于化学学科理解的视角以“认识碳酸钠的溶解性”为例,基于研究碳酸钠在不同溶剂中的溶解性情况、碳酸钠溶于水的吸放热情况、碳酸钠的溶解性随温度的变化情况以及比较碳酸钠和氢氧化钠的溶解性与应用等本原性问题进行学科理解的复习,帮助学生对“溶液”核心概念进行结构化思维,以达到提升核心素养的目的。关键词 化学学科理解 溶液 复习课 碳酸钠D O I:1 0.1 3 8 8 4/j.1 0 0 3-3 8 0 7 h x j y.2 0 2 1 1 2 0 0 2 7 1 教学主题内容及教学现状分析“溶液”是浙教版八年级 科学上册第1单元的内容,包含物质在水中的分散状况、物质的溶解、物质的分离等,共3节课。科学课程标准关于该节的内容要求如下:区别悬浊液、溶液和乳浊液;了解水及其他常见的溶剂;区别饱和溶液与不饱和溶液,知道溶解度的意义;能进行溶质质量分数的简单计算,初步学会配制一定溶质质量分数的溶液;了解溶液在日常生活中的应用,并根据实验了解饱和溶液的定义与配制1。教材中关于物质溶解性的核心概念的建构学习是选择不同物质进行研究的。关于“溶液”单元复习的文献资料,主要通过对知识结构化处理以帮助学生复习“溶液”的核心概念。李斌2创设“海水晒盐”情境,在解决挑战性问题任务的过程中,促进“溶液”知识结构化、功能化、素养化。范铭杰3通过建构“无土栽培液”项目化学习,对“溶液”知识进行整合复习。崔鹏4以“汽水中的化学”为主题,在问题情境中,创设“任务或项目”以及“问题链”对溶液知识结构化教学。林丰5以“冰红茶的秘密”为例结合溶液部分核心知识进行整合项目化复习。李少坤6巧用图表促进学生厘清饱和溶液与浓溶液之间的关系,理解饱和溶液与不饱和溶液的转化以及结晶方法,理解溶解度与溶质质量分数之间的关系,从而增强对溶液概念的整体认知。郑晓明7提出以氢氧化钠为教学主线,在知识之间进行整体性联通,引导学生深度思考,提高多学科知识的整合能力。2 教学思想与创新点虽然众多课例文献,都试图通过创设真实情境(活动或项目等),以“结构化方式”帮助学生超越具体概念,但没有从“化学学科理解”视角对该物质的溶解性进行整体理解建构,达到“温故而知新”的目的。且由于氢氧化钠具有强腐蚀性,溶解度大等,不宜作为复习课时的分组实验教学。另外由于浙教版 科学教材对溶解度曲线不作要求。鉴于此,本课例的创新设计为:(1)以“碳酸钠”为载体,对碳酸钠的溶解性进行重构,从整体上认识碳酸钠的溶解性,从而达到对“溶液”核心概念的深度理解。另外由于碳酸钠的溶解性在教材中没有介绍,且碳酸钠腐蚀性小,可以在复习课中用于分组实验。(2)基于对化学学科知识及其思维和方法的本原性、结构化认识8,融入学科思维。据此对“溶液”复习课的教学内容归纳见图1。3 教学目标3.1 知识与技能(1)通过研究碳酸钠的溶解性特点,理解影响物质溶解性的因素和溶液的特点,理解饱和溶液和不饱和溶液的概念及转化方法、溶解度、溶质质量分数和结晶的方法。(2)通过研究碳酸钠的溶解性特点的相关实验,达到对温度计、天平、量筒等仪器以及溶解等熟练操作的技能。522 0 2 3年第4 4卷第5期 化 学 教 育(中英文)(h t t p:/w w w.h x j y.c h e m s o c.o r g.c n)F i g.1 I n d u c t i o n o f t e a c h i n g c o n t e n t b a s e d o n c h e m i c a l s u b j e c t u n d e r s t a n d i n g图1 基于化学学科理解的教学内容归纳3.2 过程与方法(1)通过研究碳酸钠的溶解性的相关实验的设计,结合溶液的已学知识,培养学生设计方案、实施实验、获取证据等科学探究能力。(2)通过研究碳酸钠的溶解性的相关实验的设计,培养学生控制变量、定性定量研究、分类等思维方法。3.3 情感态度和价值观通过研究碳酸钠的溶解性特点,帮助学生发展严谨求实的科学态度,增强合作探究意识,并形成微粒观、能量观以及树立结构决定性质、性质决定应用等化学学科核心观念。4 教学流程基于上述分析,本课例的教学流程见图2。F i g.2 T e a c h i n g p r o c e s s图2 教学流程5 实验器材药品:碳酸钠、水、氢氧化钠的酒精溶液、无水酒精。器材:烧杯(2个2 5 0 m L、2个1 0 0 m L)、量筒2个(5 0 m L和1 0 0 m L)、温度计(2支)、玻璃棒、药匙、长玻璃管、托盘天平(带砝码)、药匙、滤纸(4张)、胶头滴管、试管及试管架。6 教学实录6.1 引课聚焦碳酸钠的溶解性【教师】P P T展示教材“几种盐的性质”中碳酸钠的介绍9,见图3。并设问:关于碳酸钠的溶解性,根据已学知识,可以从哪些角度进行研究认识?【学生1】碳酸钠在不同溶剂中的溶解性是否相同?F i g.3 I n t r o d u c t i o n t o s o d i u m c a r b o n a t e图3 碳酸钠介绍【学生2】碳酸钠溶解于水中的吸放热情况如何?【学生3】碳酸钠的溶解性随温度如何变化?6.2 研究碳酸钠在不同溶剂中的溶解性情况【教师】P P T展示:碳酸钠在不同溶剂(以溶剂水和酒精为例)中的溶解性是否相同?请设计实验方案说明。(作图并配以文字说明)62化 学 教 育(中英文)(h t t p:/w w w.h x j y.c h e m s o c.o r g.c n)2 0 2 3年第4 4卷第5期【学生】小组合作讨论,并设计实验方案。【教师】巡视,对有问题的小组进行指导。如发现有一小组是通过在水和酒精中加入等质量的碳酸钠粉末,直到不再溶解,然后观察碳酸钠的溶解情况来判断。此时教师肯定用转换法可以判断碳酸钠的溶解情况,且在本实验可以采用,是因为碳酸钠在水和酒精中的溶解性相差很大。但如果碳酸钠在水和酒精中的溶解性相差不大,这种方法就不适合,难以观察,就需要定量判断碳酸钠的溶解情况。【学生】实物投影见图4。取相同的烧杯加入等体积的水和酒精,然后分别加入一药匙的碳酸钠粉末,用玻璃棒搅拌,观察溶解情况。F i g.4 S t u d y t h e s o l u b i l i t y o f s o d i u m c a r b o n a t e i n w a t e r a n d a l c o h o l图4 研究碳酸钠在水和酒精中溶解性设计图【教师】帮助学生对控制变量法中自变量、因变量和控制变量等进行指导。在研究碳酸钠在水和酒精中溶解性大小时,自变量是溶剂的种类不同,因变量是溶解性大小情况,控制变量是等质量的溶质碳酸钠、等质量的水和酒精等。同时修正学生的实验方案:把等体积的水和酒精改为等质量的水和酒精。【学生】学生分组实验,观察到碳酸钠在水中完全溶解,得到澄清的混合液体,而在酒精中得到混浊的混合液体。从而得出结论:碳酸钠在水和酒精中的溶解性不同。【教师】展示学生的分组实验,见图5。问这2杯分散系有什么特点?F i g.5 D i s p e r s i o n s y s t e m图5 分散系【学生】碳酸钠能溶解于水中形成均一稳定的混合物,属于溶液。而碳酸钠分散在酒精中,静置一段时间后,碳酸钠沉淀于烧杯底部,见图6,属于悬浊液。F i g.6 S t a t e o f s o d i u m c a r b o n a t e a f t e r s t a n d i n g i n a l c o h o l图6 碳酸钠在酒精中静置后的状况【教师】教师补充复习分散系中还有乳浊液以及常见的乳浊液类型。6.3 研究碳酸钠溶解于水的吸放热情况【教师】P P T展示:如何证明碳酸钠溶解于水的吸放热情况?请设计实验方案说明。【学生】小组合作讨论,并设计实验方案。【教师】巡视,对有问题的小组进行指导。如发现有一小组的实验方案:取一支试管,加入适量的水,并套上装有碳酸钠的气球。然后把碳酸钠加入试管中,观察气球是膨胀还是缩小,见图7。此时教师用实物投影把实验方案展示给学生,思考该方案是否有不足之处?F i g.7 E x p e r i m e n t a l s c h e m e图7 实验方案【学生】很多学生提出不足意见,如:若放热少,则气球的变化不明显;没有设置对照组等。【学生】实物投影见图8。并解说实验方案及步骤:(1)取一个烧杯加入一定体积的水,用温度计测出温度,记为t1;(2)加入适量的碳酸钠,充分溶解后再用温度计测出温度,记为t2;(3)分析数据得出结论。【教师】帮助学生树立对照的思维方法,并指出对照有空白对照、前后对照等。图8的实验方案是通过测量碳酸钠溶于水的前后温度变化来进行对照,因此该方案属于前后对照。也可以设计实验方722 0 2 3年第4 4卷第5期 化 学 教 育(中英文)(h t t p:/w w w.h x j y.c h e m s o c.o r g.c n)F i g.8 T h e h e a t a b s o r p t i o n a n d r e l e a s e o f s o d i u m c a r b o n a t e d i s s o l v e d i n w a t e r w e r e s t u d i e d图8 研究碳酸钠溶于水吸放热情况案:(1)取2个相同的烧杯,加入等体积的水;(2)一个烧杯中不加碳酸钠,另一个烧杯中加入一定质量的碳酸钠;(3)分别用温度计测出2个烧杯中的液体的温度,记为t1和t2;(4)分析数据得出结论。此方案采用了空白对照,其中不加碳酸钠的烧杯组是对照组。【学生】学生分组实验,并展示实验结果。【学生1】我们小组在1 0 0 m L水中加入3药匙碳酸钠,用玻璃棒充分搅拌,溶解前后的温度分别为t1=1 7.2;t2=1 7.9。从数据分析可知,碳酸钠溶于水放热。【学生2】我们小组在5 0 m L水中加入4药匙碳酸钠,用玻璃棒充分搅拌,溶解前后的温度分别为t1=1 7.3;t2=1 9.6。从数据分析可知,碳酸钠溶于水放热。【学生3】我们小组在6 0 m L水中加入3药匙碳酸钠,用玻璃棒充分搅拌,溶解前后的温度分别为t1=1 7.2;t2=1 8.8。从数据分析可知,碳酸钠溶于水放热。【学生4】我们小组在8 0 m L水中加入2药匙碳酸钠,用玻璃棒充分搅拌,溶解前后的温度分别为t1=1 7.2;t2=1 8.2。从数据分析可知,碳酸钠溶于水放热。【教师】结合4位同学的总结,我们可以归纳出:碳酸钠溶于水放热。其实质是化学能转化为热能。同时指出物质溶于水有吸热或放热的现象,属于化学学科观念中的能量观。然后从分组实验中展示2杯碳酸钠溶液,见图9。问从是否饱和的角度思考,这2杯溶液分别是什么溶液,并说出判断依据。【学生】左手拿着的烧杯内是饱和溶液,因为烧杯底部有没有溶解的碳酸钠。右手拿着的可能是饱和溶液,也可能是不饱和溶液。【教师】设问:右手的烧杯内是不是饱和溶液,如何判断?F i g.9 S o d i u m c a r b o n a t e s o l u t i o n图9 碳酸钠溶液【学生】通过加碳酸钠,观察能否继续溶解。【教师】设问:左手拿着的烧杯内的溶液如何转化为不饱和溶液?【学生】加溶剂水,或升高温度。6.4 研究碳酸钠的溶解性随温度变化的情况【教师】P P T展示:请设计实验方案说明碳酸钠的溶解性随温度的变化情况。【学生】小组合作讨论,并设计实验方案。【教师】巡视,对有问题的小组进行指导。如发现有一小组设计的实验方案为:(1)配