论文部分内容阅读
【摘要】众所周知，初中化学教师虽然能认识到实验的重要性，但是在具体操作中，实验一直处于被忽视的状态，对于学生实验，有些教师包办代替过多，照方抓药的实验过多，验证性实验过多，严重挫伤了学生的学习积极性与创新精神。针对上述现象，笔者在多年的初中化学教学实践中摸索出一套“五环式探究实验”模式，在此与大家共同探讨。
【关键词】五环式探究 实验探究 有效性
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）01-0166-02
所谓“五环”指在探究实验教学中，按“提出问题”、“作出猜想”、“设计实验方案”、“动手操作”、“得出结论并总结”这五个环节进行教学。下面以学生探究性实验《氢氧化钠变质的探究》一课为例，谈谈“五环式探究实验”教学模式的操作与实施。
教师在实验课一开始，创设教学情景：我们常会在化学实验室中看到长久放置的氢氧化钠溶液的试剂瓶口和胶塞上出现了白色粉末。同学们，这种白色粉末是怎样形成的，它的成分是什么？
按照教师的设计，按照以下两个问题展开探究：氢氧化钠是否变质和氢氧化钠是否完全变质。
探究一：氢氧化钠是否变质？
1.提出问题：
氢氧化钠是否变质？
2.作出猜想：
经过同学们讨论得出氢氧化钠溶液因长期吸收空气中的CO2气体而变质，并根据讨论对白色粉末的成分做出以下猜想：
猜想一：氢氧化钠已变质;
猜想二：氢氧化钠没有变质。
3.设计实验方案：
将检验氢氧化钠有无变质的问题转化为检验碳酸钠或碳酸根离子的有无了，那么怎么检验碳酸钠的有无呢？收集学生找到的方法为以下两种方案：
方案一：气体法
根据碳酸盐和稀酸反应能生成二氧化碳气体 CO32-+2H+=H2O+CO2 ↑，可以采用取样加稀酸观察有无气泡产生的方法检验碳酸钠的有无。
方案二：沉淀法
根据可溶性的碳酸盐能与含钙钡离子的碱溶液反应生成难溶的碳酸钙，碳酸钡CO32-+Ca2+=CaCO3↓，CO32-+Ba2+=BaCO3↓，可以取样加氯化钙或氯化钡溶液，观察是否有白色沉淀生成的方法检验碳酸钠的有无。
4.动手操作
根据设计两种方案进行如下操作：
取少量待测液于试管中，向其中滴加足量的稀盐酸观察是否有气泡产生。
取少量待测液于试管中，向其中滴加少量的CaCl2溶液（或BaCl2溶液），观察是否有白色沉淀产生。
5.得出结论并总结
气体法：
沉淀法：
探究二：氢氧化钠是否完全变质？
1.提出问题：
氢氧化钠是否完全变质？
2.作出猜想：
猜想一：氢氧化钠已部分变质;（白色粉末是Na2CO3 和 NaOH的混合物）
猜想二：氢氧化钠完全变质。（白色粉末是Na2CO3）
分析：检验氢氧化钠是否完全变质的关键是检查白色粉末中是否有NaOH是第二个环节问题解决十分关键的一步，有NaOH说明部分变质，没有说明完全变质。
3和4.设计实验方案和动手操作：
那么怎么检验氢氧化钠的有无呢？取样，加酚酞溶液。因为氢氧化钠是碱溶液，会使酚酞变成红色，如果酚酞加入，溶液变红，则证明有氢氧化钠;无变色，则没有氢氧化钠。
说明：不能用酚酞检验，因为碳酸钠溶液也是碱性的。也会使酚酞变成红色。经过讨论，碳酸钠干扰了我们检验氢氧化钠的有无，因此我们可以想办法将它除去。于是重新设计方案。
方案与操作一：取少量白色粉末于试管中，加水溶解，然后向其中滴加过量的CaCl2溶液。（检验并除尽碳酸钠），再向其中加入酚酞试液（或硫酸铜溶液等），观察。
方案与操作二：取少量白色粉末于試管中，加水溶解，然后向其中滴加过量的BaCl2溶液。（检验并除尽碳酸钠）， 再向其中加入酚酞试液（或硫酸铜溶液等），观察。
5.得出结论并总结
根据观察到的现象交流总结出结论，详见下表。
拓展：能否将变质的氢氧化钠溶液转化为纯净的氢氧化钠溶液，以此实现化学药品的最大节约化。进而展开第三个探究问题。
探究三：能否除去变质的氢氧化钠溶液中的杂质？
1.提出问题：
能否除去变质的氢氧化钠溶液中的杂质？
2.作出猜想：
猜想一：能将杂质碳酸钠除去，并可以将碳酸钠转化成氢氧化钠。
猜想二：不能将碳酸钠转化成氢氧化钠。
3.设计实验方案
根据前面的探究，很容易想到可以利用试剂CaCl2或BaCl2溶液来除去杂质碳酸钠，但是如果选择上述试剂，无法得到纯净的氢氧化钠。通过以上分析，不难发现：除去碳酸根离子需加入钙离子或钡离子，CO32-+Ca2+=CaCO3↓，CO32-+Ba2+=BaCO3↓。同时，还要保证生成氢氧根离子。所以，只能选择试剂Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液。
设计具体方案：用Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液来除去变质，并将杂质还原成原溶液。
4和5.动手操作和并总结
根据设计方案进行如下操作，向溶液中加入Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液至不再产生沉淀为止，再过滤，装瓶。详见下表。
反思：对于图片的分析，创设了真实情景;通过小组讨论收集问题，再由学生分组讨论解决问题的方法，设计具体实验并分工合作完成实验，学生的探究兴趣浓厚，思维活跃，参与的积极性高，难点得以突破，学生对于氢氧化钠变质的相关问题也有了系统的认识;学生亲历探究的过程，再次体验科学探究的方法，理论联系实际，端正了学生尊重事实的科学态度;分组实验锻炼了学生的动手能力，促进学生具备乐于学习、敢于探究、勇于表现自我、善于合作的品质。
第斯多惠曾说：“教学的艺术不在传授本领，而在于激励、呼唤。在化学教学过程中必须重视引导学生开展讨论和交流活动，这样才能调动学生思维的积极性，使智力从“常态”跃迁到“激发态”，迸发出创造性思维的火花。而实验探究为同学之间进行思想的交流提供了平台和机遇。通过“五环式”探究实验教学，让学生学会用科学的方法去探究大自然的奥妙，培养了学生的学习兴趣和探究精神，提高了学生分析问题、解决问题的能力，对于学生的创造性思维形成和科学素养的形成具有积极作用。
参考文献：
[1]义务教育教科书化学，九年级上册，实验6-5，人民教育出版社，北京，2012-06，118.
[2]王有明，五环式探究实验在初中化学教学中的实施[J]. 教育革新，甘肃，总第139期，2012-10，50.
【关键词】五环式探究 实验探究 有效性
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）01-0166-02
所谓“五环”指在探究实验教学中，按“提出问题”、“作出猜想”、“设计实验方案”、“动手操作”、“得出结论并总结”这五个环节进行教学。下面以学生探究性实验《氢氧化钠变质的探究》一课为例，谈谈“五环式探究实验”教学模式的操作与实施。
教师在实验课一开始，创设教学情景：我们常会在化学实验室中看到长久放置的氢氧化钠溶液的试剂瓶口和胶塞上出现了白色粉末。同学们，这种白色粉末是怎样形成的，它的成分是什么？
按照教师的设计，按照以下两个问题展开探究：氢氧化钠是否变质和氢氧化钠是否完全变质。
探究一：氢氧化钠是否变质？
1.提出问题：
氢氧化钠是否变质？
2.作出猜想：
经过同学们讨论得出氢氧化钠溶液因长期吸收空气中的CO2气体而变质，并根据讨论对白色粉末的成分做出以下猜想：
猜想一：氢氧化钠已变质;
猜想二：氢氧化钠没有变质。
3.设计实验方案：
将检验氢氧化钠有无变质的问题转化为检验碳酸钠或碳酸根离子的有无了，那么怎么检验碳酸钠的有无呢？收集学生找到的方法为以下两种方案：
方案一：气体法
根据碳酸盐和稀酸反应能生成二氧化碳气体 CO32-+2H+=H2O+CO2 ↑，可以采用取样加稀酸观察有无气泡产生的方法检验碳酸钠的有无。
方案二：沉淀法
根据可溶性的碳酸盐能与含钙钡离子的碱溶液反应生成难溶的碳酸钙，碳酸钡CO32-+Ca2+=CaCO3↓，CO32-+Ba2+=BaCO3↓，可以取样加氯化钙或氯化钡溶液，观察是否有白色沉淀生成的方法检验碳酸钠的有无。
4.动手操作
根据设计两种方案进行如下操作：
取少量待测液于试管中，向其中滴加足量的稀盐酸观察是否有气泡产生。
取少量待测液于试管中，向其中滴加少量的CaCl2溶液（或BaCl2溶液），观察是否有白色沉淀产生。
5.得出结论并总结
气体法：
沉淀法：
探究二：氢氧化钠是否完全变质？
1.提出问题：
氢氧化钠是否完全变质？
2.作出猜想：
猜想一：氢氧化钠已部分变质;（白色粉末是Na2CO3 和 NaOH的混合物）
猜想二：氢氧化钠完全变质。（白色粉末是Na2CO3）
分析：检验氢氧化钠是否完全变质的关键是检查白色粉末中是否有NaOH是第二个环节问题解决十分关键的一步，有NaOH说明部分变质，没有说明完全变质。
3和4.设计实验方案和动手操作：
那么怎么检验氢氧化钠的有无呢？取样，加酚酞溶液。因为氢氧化钠是碱溶液，会使酚酞变成红色，如果酚酞加入，溶液变红，则证明有氢氧化钠;无变色，则没有氢氧化钠。
说明：不能用酚酞检验，因为碳酸钠溶液也是碱性的。也会使酚酞变成红色。经过讨论，碳酸钠干扰了我们检验氢氧化钠的有无，因此我们可以想办法将它除去。于是重新设计方案。
方案与操作一：取少量白色粉末于试管中，加水溶解，然后向其中滴加过量的CaCl2溶液。（检验并除尽碳酸钠），再向其中加入酚酞试液（或硫酸铜溶液等），观察。
方案与操作二：取少量白色粉末于試管中，加水溶解，然后向其中滴加过量的BaCl2溶液。（检验并除尽碳酸钠）， 再向其中加入酚酞试液（或硫酸铜溶液等），观察。
5.得出结论并总结
根据观察到的现象交流总结出结论，详见下表。
拓展：能否将变质的氢氧化钠溶液转化为纯净的氢氧化钠溶液，以此实现化学药品的最大节约化。进而展开第三个探究问题。
探究三：能否除去变质的氢氧化钠溶液中的杂质？
1.提出问题：
能否除去变质的氢氧化钠溶液中的杂质？
2.作出猜想：
猜想一：能将杂质碳酸钠除去，并可以将碳酸钠转化成氢氧化钠。
猜想二：不能将碳酸钠转化成氢氧化钠。
3.设计实验方案
根据前面的探究，很容易想到可以利用试剂CaCl2或BaCl2溶液来除去杂质碳酸钠，但是如果选择上述试剂，无法得到纯净的氢氧化钠。通过以上分析，不难发现：除去碳酸根离子需加入钙离子或钡离子，CO32-+Ca2+=CaCO3↓，CO32-+Ba2+=BaCO3↓。同时，还要保证生成氢氧根离子。所以，只能选择试剂Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液。
设计具体方案：用Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液来除去变质，并将杂质还原成原溶液。
4和5.动手操作和并总结
根据设计方案进行如下操作，向溶液中加入Ca（OH）2或Ba（OH）2溶液至不再产生沉淀为止，再过滤，装瓶。详见下表。
反思：对于图片的分析，创设了真实情景;通过小组讨论收集问题，再由学生分组讨论解决问题的方法，设计具体实验并分工合作完成实验，学生的探究兴趣浓厚，思维活跃，参与的积极性高，难点得以突破，学生对于氢氧化钠变质的相关问题也有了系统的认识;学生亲历探究的过程，再次体验科学探究的方法，理论联系实际，端正了学生尊重事实的科学态度;分组实验锻炼了学生的动手能力，促进学生具备乐于学习、敢于探究、勇于表现自我、善于合作的品质。
第斯多惠曾说：“教学的艺术不在传授本领，而在于激励、呼唤。在化学教学过程中必须重视引导学生开展讨论和交流活动，这样才能调动学生思维的积极性，使智力从“常态”跃迁到“激发态”，迸发出创造性思维的火花。而实验探究为同学之间进行思想的交流提供了平台和机遇。通过“五环式”探究实验教学，让学生学会用科学的方法去探究大自然的奥妙，培养了学生的学习兴趣和探究精神，提高了学生分析问题、解决问题的能力，对于学生的创造性思维形成和科学素养的形成具有积极作用。
参考文献：
[1]义务教育教科书化学，九年级上册，实验6-5，人民教育出版社，北京，2012-06，118.
[2]王有明，五环式探究实验在初中化学教学中的实施[J]. 教育革新，甘肃，总第139期，2012-10，50.