深度实验探究,培养化学核心素养
---记一节让我很满意的课
马鞍山二中实验学校 孙同杰
【摘要】
培养学生化学核心素养是化学教师教学的重要内容。笔者通过对九年级化学课本实验的深度改进探究,激活学生思维,打造了一节成功的课,同时对如何在化学课堂中培养学生的核心素养做一次探索。
【关键字】 实验探究
化学 核心素养
中学化学核心素养的第四条是“实验探究与创新意识”。“培养学生科学探究能力”也是义务教育化学课程标准的核心目标之一。作为一名初三化学教师,以课本实验为基础,改进实验为抓手,深度探究找原因,从细微处提升学生的化学素养。
让我们一起回到那天的化学课堂:本节课是人教版九年级化学上册第二单元课题三《氧气的制法》中的一个演示实验。
实验分为三步:第一步,在试管中加入一定量的过氧化氢溶液,然后用带火星的小木条深入试管中检验,发现木条不复燃,这说明过氧化氢在常温下分解很慢。第二步,再向试管中加入二氧化锰,试管里产生大量气泡,然后再次使用带火星的小木条检验,发现木条复燃,说明过氧化氢分解加快了,产生大量氧气。第三步,向已不再出现气泡的试管中继续加入过氧化氢溶液,发现试管中再一次出现大量气泡,用带火星木条检验,木条再一次复燃,这说明试管中仍存在着二氧化锰,剩余的二氧化锰仍能催化过氧化氢分解。
课本上的这个实验是用的浓度为5%的过氧化氢溶液,那天我在演示的时候选取的是浓度为10%的过氧化氢溶液,等我做到第三步,也就是再一次向试管中加入过氧化氢溶液后,用带火星的木条伸入试管。这个时候我抛出了一个问题:“带火星的木条遇到氧气一定能复燃吗?”同学们先是一愣,然后看着那只试管中不断闪着火星的小木条(未复燃),都茫然了。
显然,实验结果和他们想象的完全不一样!我大声问道:“为什么木条没有复燃呢?哪位同学可以帮助我们分析一下?”同学们安静了下来,面面相觑。面对突如其来的新问题,大家显然课前没有预料到。一时的沉默之后,我听到有位同学在下面小声的说:“是不是药品变质了?”我鼓励他站起来大声的向全班同学讲述了他的看法,并且表扬了他回答问题的勇气。正当我要对这位同学的意见做点评时,另一位同学举手并站起来表示反对,他说:“前一步的实验中木条是复燃的,说明这瓶过氧化氢溶液没有变质。”接下来又有几位同学站起来发表各自意见……。
讨论的气氛愈加热烈,为了不让讨论偏离正确方向,我提示道:“同学们,请仔细观察试管中有什么现象,该现象能说明其中有什么物质?哪个最先回答出来有奖励哦!”
刚才第一个举手回答问题的同学再一次站了起来道:“我看到试管中有白雾!”。
“对!这个白雾的出现说明了什么?”我追问道。
“说明反应产生了水蒸气!”他继续道。
“方向对了,继续说”我鼓励道。
“试管中产生了大量水蒸气,影响了木条的复燃!”经过积极地思考,他果真找到了正确的答案,其他同学听到以后也恍然大悟,随即,响起了一片掌声……
我表扬了这位同学,并肯定了他的思考方向。然后,我紧接着又抛出了下一个问题:“为什么水蒸气的存在会影响带火星的木条复燃?水蒸气的存在改变了什么因素?”学生们又进入了激烈的讨论中,经过认真分析和讨论,同学们一致认为是氧气的浓度的原因,也就是水蒸气的存在降低了试管中氧气的浓度,氧气浓度过低,无法让带火星的木条复燃。
讨论到这,我又适时地补充了一个中考试题:
例题:小亮发现:收集的氧气占集气瓶容积的60%(空气占40%)时,能使带火星的木条复燃。那么,使带火星的木条复燃的氧气浓度的最低值是多少呢?小亮对此展开探究:
第一组实验:取5只集气瓶,编号为①、②、③、④、⑤,分别装人其总容积10%、20%、30%、40%、50%的水。用排水法收集氧气,恰好把5只集气瓶中的水排去。将带火星的木条依次插入①~⑤号瓶中,记录实验现象。
小亮在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验,三组实验的数
据和现象见下表。
|
第一组 |
第二组 |
第三组 |
集气瓶编号 |
① |
② |
③ |
④ |
⑤ |
① |
② |
③ |
④ |
⑤ |
① |
收集的O2占容积的体积分数(%)
|
l0 |
20 |
30 |
40 |
50 |
3l |
33 |
35 |
37 |
39 |
34 |
带火星木条的状况 |
微亮 |
亮 |
很亮 |
复燃 |
复燃 |
很亮 |
很亮 |
复燃 |
复燃 |
复燃 |
很亮 |
请根据实验回答下列问题:
⑴
写出一个实验室制取氧气的化学方程式 。
⑵
使用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠: (填“是”或“否’')。
⑶
集气瓶中氧气的体积分数= 收集的氧气占容积的体积分数
+ 瓶中空气占容积的体积分数 × %。
⑷
收集的氧气占容积的体积分数最低为
%时,可使带火星的木条复燃,这时集气瓶中氧气分数是 %(计算结果保留整数)。
注意:若答对⑸、⑹两小题将奖励4分,但化学试卷总分不超过60分。
⑸
用带火星的木条直接检验双氧水受热分解产生的氧气时,往往难以复燃,这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸汽所致,此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如右下图所示。若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响,欲使带火星的木条复燃,应将加热双氧水的最高温度控制在
℃。
⑹ 采取“半值法”探究能减少实验次数。例如:第一组实验若按③、④的编号顺序进行实验,即可确定下一组实验收集的氧气占容积的体积分数应在30%~40%之间,从而省去编号为①、②、⑤的实验。同理,第二组实验可以省去的实验编号为 。
通过认真地读题可知收集的氧气占容积的体积分数最低为35%时,可使带火星的木条复燃,学生们通过计算可知这时集气瓶中氧气的体积分数近似为49%。
最后我补充了一个实验,借助氧气传感器直接测出了试管中氧气的浓度为41%,再一次证明了同学们的猜想,看到现代化的数字实验仪器,同学们都很兴奋!
这一节课,借助对这一个实验的深度探究,不仅让学生明白木条是否复燃的决定因素是氧气的浓度,还让学生认识到反应物的量不同实验效果不同,初步体会量变会引起质变的哲学思想;拓宽了学生的眼界,提高了学生学习的深度和广度。
本节课的设计灵感是源于我之前的一次失败的实验经历。后来经过认真反思,精心的设计,才有了这次成功的实验探究课。所以,在日常教学中,我们要善于发掘教学中的点点滴滴,仔细思索,认真提炼,才会找到最优质的素材,从而找到培养学生探究意识和能力的最好的方法! |