走进真实情境的初中化学教学——溶液的形成_高薛琴.pdf

*江苏省教育科学“十四五”规划课题“初中自然科学课程综合化实践研究”(课题编号:D/2 0 2 1/0 2/5 7);江苏省中小学研究室第十二期立项课题“中学化学教学关键问题的实践研究”(课题编号:2 0 1 7 J K 1 2-L 0 8 5)*通信联系人,E-m a i l:1 1 9 7 3 9 4 2 4 7 q q.c o m走进真实情境的初中化学教学*溶液的形成高薛琴*(无锡市江南中学 江苏无锡 2 1 4 0 0 0)摘要“溶液的形成”是初中化学学习物质的多样性的典型性内容。通过“制奶茶探奶茶品奶茶”3个环节使学生设计实验,运用手持数字化实验、模型示意图等多种手段,观察、比较、分类、推理,从多角度认识溶液,建构溶液的宏观特征与微观本质的关联。在真实的生活情境中转变实验策略,改变学习方式,完成具有挑战性的任务,逐步加深对溶液这一核心知识的理解和迁移应用。在“做中学”“用中学”中领悟学科观念、方法和价值。关键词 生活情境 初中化学 溶液的形成 手持技术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 2 1 0 0 0 6 3 义务教育化学课程标准(2 0 2 2年版)提出:“选择有意义的探究问题,引导学生经历真实的探究过程,注重运用现代化技术手段,加强探究活动中的科学思维,基于科学探究与实践活动建构化学观念,增进对化学科学及科学探究本质的理解,发展科学探究能力与创新意识”1。因此在初中化学教学中走向真实的生活情境,使学生在解决问题中不断提升自己的科学素养有着现实意义。下面以“溶液的形成”为例谈谈相应的教学探索。1 教学主题内容与教学现状分析本课时选自人教版九年级化学下册第九单元“溶液”课题一“溶液的形成”2。在 义务教育化学课程标准(2 0 2 2年版)主题2物质的性质与应用中关于溶液的要求是:知道水是一种常见的溶剂,溶液是由溶质和溶剂组成的,具有均一性和稳定性,体会溶液在生产生活中的应用价值。本课时的主要内容包括:(1)判断浊液与溶液的方法;(2)溶液定义的引出;(3)溶液特征的理解;(4)溶液中溶质溶剂的判断;(5)影响物质溶解能力大小的因素;(6)生活中配制溶液及浊液的目的。对于本课时内容的学习,学生已经知道物质可以分为纯净物和混合物。知道很多物质可以在水中溶解,能列举出生活中常见的溶液如澄清石灰水、硫酸铜溶液、稀盐酸、稀硫酸等。学生经过一学期的学习已经具备了一定的观察能力、实验探究能力和思维能力3。从查阅与本课时相关的文献来看,随着新课标的实施,教师的理念逐渐变化。在课堂上,很多教师开始尝试基于真实情境的教学。如在本课时的教学中,杨香涛采用“白衬衫的控诉”3;张军、吴永才使用“护手霜的制作”4;商建波、杨玉琴用“盐汽水”作为情境5等等。但是对于物质在水中分散后的混合物如何区分,鲜有文献提到,学生往往会存在迷思概念,如:只要是澄清的液体就是溶液等。对于溶液的均一性,教师们大多设计的是观察、品尝等没有足够说服力的实验,或者直接让学生记忆了事。很少有教师从数字化实验的角度来探究。因此,学生只是被动地接受,并没有主动地探究。对于教材上的实验9 2,探究物质溶解性的影响因素,及9 3乙醇与水的混合实验,教师们基本是按照教材上要求直接演示实验,这种验证性实验束缚了学生的思维,不利于学生科学素养的落实。因此能否设计走进真实情境的教学,在完成任务中,讲究实证,用科学的态度来对待实验,分析实验,促进学生深度学习和高阶思维的发展,是这节课能否成功的关键4。2 教学思想与创新点(1)创建真实情境,让学生通过“制奶茶、探奶茶、品奶茶”3个环节在实践体验中通过观察、比较、分类、概括,查阅资料等多种方法逐步建构溶液和浊液的概念、特征;胶体与溶液的鉴别方法。体悟溶液、浊液在生活生产中的价值。(2)通过设计实验,运用现代化技术手段测23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期折光性、测甜(或盐)度、测电导率、测密度等多角度探究溶液的均一性,使学生借助宏观现象及对现象的分析来帮助学生获取更多的感性认识,在深度交流、多样展示中加深学生对概念的理解。(3)从“做中学”“用中学”“创中学”中宏观理解溶液的状态,再从微观本质上用宏观显现的方式,使学生打破微观理解的思维障碍,引导学生理解溶液的特征、溶液的组成、溶液命名以及溶质和溶剂的判断。(4)从分析奶茶中奶、糖、芋圆在水中分散的情况,学会知识的迁移类比。结合给定药品:高锰酸钾、碘、汽油、乙醇、水,自己设计实验探究影响溶解的因素,加深对溶液的理解。3 教学目标(1)通过奶茶的制作及分析奶茶中不同成分在水中分散的情况,比较得出悬浊液、乳浊液和溶液之间的区别和共通之处,并能说出溶液由溶质和溶剂组成,会判断溶质与溶剂,能对溶液进行命名。(2)通过手持数字化技术及设计对比实验深刻理解溶液的特征,并能初步运用模型示意图表示溶液的宏观特征与微观本质的关联。能用生活实例举例说明影响物质溶解能力大小的因素。(3)通过品尝奶茶,联系生活,能够列举溶液在生产、生活及科学实验中的应用,体悟学科价值。(4)通过奶茶的“制、探、品”,感受生活中的化学,发展学生学习化学的兴趣,培养学生的科学素养。4 教学流程(表1)表1 教学流程T a b l e 1 T e a c h i n g p r o c e s s教学环节教师行为学生活动设计意图环节1 制奶茶(探究不同物质在水中的分散情况)设计情境,分析引导小组实验、交流讨论让学生亲身感受不同物质在水中的分散情况不同,发展学生对溶液的宏观辨识。通过自己动手实验,学会运用比较、分类、类比的方法自主得出浊液与溶液的区别,及如何辨别真溶液与胶体,发展学生的证据推理能力环节2 探奶茶(探究溶液的特征)提供材料,组织探究、指导操 作、结合实验现象引导讨论合作探究、交流讨论、解 释现象、得出结论通过多角度探究溶液的均一性的实验,使学生在同伴互助、思辨中寻求解决问题的最优方式。提升解决实际问题、设计初步方案的能力,及与他人分工协作、沟通交流、合作解决问题的能力。在实践中敢于提出自己的见解,勇于修正和放弃错误的观点环节2 探奶茶(从微观角度再探溶液的形成)提供材料,布置任务搭建结构模型,解释实验现象结合宏观现象,从微观角度认识溶液的形成过程,加深对溶液概念的理解,培养学生透过现象看本质的能力以及从物质的微粒构成解释宏观现象的能力环节2 探奶茶(探究影响物质溶解的因素)设计实验、组织探究、结合实验现象引导讨论、总结与评价小组合作设计实验让学生运用控制变量法选择合适的溶质、溶剂进行实验。分析实验现象,得出影响溶解性的因素,通过真实验、真思考发展落实学生的科学探究素养环节3 品奶茶(体悟溶液的价值)分析引导,感悟价值制作完成奶茶并品尝奶茶讨论溶液在生产生活中的重要用途,感受生活中的化学,体会化学与我们的生活密不可分,帮助学生増强社会责任感5 教学实录5.1 制奶茶(探究不同物质在水中的分散情况)【情境】教师展示生活中的奶茶,明确本节课的任务是制作奶茶。【学生实践】在4个透明一次性水杯中分别加入红茶包、糖、奶粉、木薯珍珠,见图1,然后分别倒入准备好的热水,观察现象,并在表格中记录相关内容。【学生】讨论交流逐步完成表格(见表2)。【师】这4份物质从组成上来说,都含有2种及2种以上的物质,都是属于?(生:混合物)如果请你对这几份混合物进一步分类,你会如何分呢?你的理由是?【生】奶水和木薯水归为一类,因为都浑浊。茶水、糖水归为另一类,都是澄清的。【师】这是从浑浊和澄清的角度,也就是通过观察外观来进行简单的区分。【师】为何物质在水中分散后形成的混合物有的是浑浊的,有的却是澄清的呢?请从微观粒子的角度来分析。【生】分散在水中的颗粒大小不同。【师】查阅资料:教材第3 1页。浊液:分散在332 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 R a w m a t e r i a l s f o r m a k i n g m i l k t e a图1 制作奶茶的原材料表2 各物质在水中的分散T a b l e 2 D i s p e r s i o n o f s u b s t a n c e s i n w a t e r 实验现象类别名称举例糖+水糖完全分散在水中,澄清混合物糖水澄清石灰水、硫酸铜溶液茶叶+水茶叶中有物质分散于水中,澄清混合物(取出茶包后的剩余物质)茶水奶粉+水呈奶白色,浊状,见不到底混合物奶水油水混合物木薯珍珠+水木薯珍珠沉到杯底,浊状混合物木薯水泥浆水、洪水水中的颗粒大于1 0 0 n m;溶液:分散在水中的颗粒小于1 n m。我们又根据分散到液体中的物质的状态把浊液分成悬浊液和乳浊液。固体小颗粒分散到液体里形成的混合物叫作悬浊液。小液滴分散到液体里形成的混合物叫作乳浊液。【师】引导学生举例说出生活中的悬浊液和乳浊液并分析它们的特征:一般是不稳定、不均一的。悬浊液常会有沉淀析出,乳浊液常会出现分层现象。【资料】分散在水中的颗粒若介于1 n m 与1 0 0 n m之间的分散系,是胶体。胶体的稳定性介于溶液和浊液之间,在一定条件下能稳定存在。常利用丁达尔效应(胶体粒子对光线散射而形成光亮的“通路”的现象,叫作丁达尔现象)来鉴别胶体和溶液。【师】根据以上资料,你能设计实验对茶水和糖水这2种都是“澄清”的混合物进行鉴别吗?【学生实验】用光照射2种混合物,观察是否有“通路”(见图2)。【师】经过实验,你能得到哪些启示?【生1】茶水虽然看上去是澄清的,但并非是溶液,而是胶体。可见,澄清的液体不一定是溶液。【生2】我觉得溶液很容易与胶体混淆,所以采用丁达尔实验可以轻松地把它们区分开来。F i g.2 I r r a d i a t e s u g a r w a t e r a n d t e a w a t e r r e s p e c t i v e l y w i t h l a s e r图2 用激光分别照射糖水和茶水5.2 探奶茶5.2.1 探究溶液的特征【师】你有哪些办法可以证明溶液是均一的、稳定的?【生1】把糖水长期放置,也不会有糖析出。【师】需要在外界条件不变的情况下。比如我们可以用保鲜膜封住。【师】如何证明溶液是均一的?【生1】可以看颜色是否均匀。【生2】如果无色的溶液就无法看颜色了。我觉得可以尝味道,当然是可以食用的才行。用吸管分别吸不同部位的糖水。【生3】我觉得尝味道不行。因为人对味道的感知不精确。【生4】可以借助于仪器,比如测不同位置的密度。43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【生5】还可以用甜度仪测甜度。【生6】可以取不同部分的等质量糖水,分别蒸发水分,再测析出固体的质量。【师】也就是测它们的质量分数。(溶液的浓度)【师】如果溶解在水中的物质是由离子构成的话,还可以测离子的浓度。【师】还有其他办法吗?【资料1】光在同一均匀的介质中是沿直线传播的。【资料2】溶解在水中的物质是离子构成的话,还可以测溶液的电导率。【学生】交流讨论,设计实验方案并分组实验,提供糖度仪及原有器材完成实验,探究溶液的均一性。(见图3-图1 1)F i g.3 C o n d u c t i v i t y s e n s o r图3 电导率传感器F i g.4 M e a s u r i n g t h e c h a n g e o f c o n d u c t i v i t y o f s a l t i n w a t e r图4 测食盐放入水中的电导率变化F i g.5 M e a s u r i n g t h e c o n d u c t i v i t y o f