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“饱和溶液与不饱和溶液”课例研究

2019-03-30高阳阳孙东红

黑龙江教育·中学 2019年2期
关键词:饱和溶液硝酸钾氯化钠

高阳阳 孙东红

【主题与背景】

“饱和溶液与不饱和溶液”是人教版九年级《化学》第二单元课题②的第一课时,教学的重难点是饱和溶液与不饱和溶液的概念及其相互转化方法。在目前的教学中,教师常把基本概念和基本观念当做静态知识进行教学,用教材中的实验做演示实验,用大量的习题训练来落实内容……教师绞尽脑汁地想让学生在有限的时间内获得更多的知识,却忽略了对学生能力、思想水平与品质的培养。

中国学生发展核心素养以培养“全面发展的人”为核心,分为文化基础、自主发展、社会参与三个方面,综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养,充分反映了新时期经济社会发展对人才培养的新要求。将核心素养贯彻落实到初中化学学科中,我们认为应重视其“启蒙”的基本属性,着力培养学生学习化学的兴趣。既然是启蒙,就应该重视学科最基础的知识和最基本的能力,如“变化守恒”“宏观微观”“化学用语”“实验探究”等,在学习中引领学生初步学会从化学视角看待物质世界,主动运用化学知识与科学思想分析问题、解决问题。

综上,为了适应教育改革的现实需要,以提升学生的化学学科素养为教学依据和出发点,我们对本节课进行了如下设计,力求让每名学生都在原有的基础上得到发展。

激发问题的生命力。“氯化钠能无限溶解在水中吗”是这节课设计的第一个问题,由这个问题引发出了一系列的新问题。学生一路过关斩将,直至把最后一个问题“人们是如何从海水中获得氯化钠的”解决,学生发现,这个问题并不是知识的终点,于是下一个问题应运而生——“为什么我们通过蒸发溶剂得到食盐晶体而不用冷却热饱和溶液的方法”。整堂课由“教师给出的问题”开始,以“学生自发提出的问题”结束,问题好似有了繁殖能力,源源不断地引导学生进行深层思考。

发挥课堂学习共同体的力量。每名学生的接受能力是不一样的,如何尊重学生的个体差异,在有限的时间内让各个层次的学生都能有所发展,一直是困扰教师的问题。现代教育心理学认为,中学生的感情胜于理智,更容易听进同学的意见。所以我们在设计学生活动时,将学生按其专长、性格、基础知识情况等进行组合,让每个小组中的每个成员都有事可做,成为小組不可或缺的一员,增加其在活动中的责任感和使命感,促进其主动性和积极性,最大限度地提高学生的课堂参与度。

课堂上,教师有意识地鼓励学生交流讨论、合作探究,为学生提供相对开放的学习环境。小组各成员在交换意见、主张、看法和情感的过程中,理解力强的学生的想法促进了理解力差的学生对知识的理解,理解力差的学生的困惑又引发了理解力强的学生的深入思考……学生互相取长补短,为了共同的学习目标,发挥群体的力量,构建了课堂学习共同体。

发掘化学实验的无限潜能。学习兴趣能使学生对学习保持良好的心理状态并在其中获得乐趣和满足感。丰富多彩的化学实验可以为培养学生的学习兴趣创造独特的教学情境,这节课我们充分利用了化学实验这一优势,教师的教学活动和学生的学习活动设计都围绕实验进行。我们将教材实验进行了改进,淡化了演示实验与学生实验的界限,让学生在实验的过程中收获知识,锻炼观察能力、实验能力、思维能力、自学能力、表达能力,体验科学过程,培养科学的思维习惯。

【情景与描述】

实验准备——

教材实验所用药品溶解时间长,可视性弱,不利于演示。为便于操作、缩短实验时间、提高课堂效率,将实验进行了如下改进:将氯化钠、硝酸钾按要求称好、分包,以节约称量时间。按比例减少药品用量。将实验容器换成介于试管和烧杯之间的小药瓶,瓶身细便于溶解时振荡,瓶口粗便于多次添加固体药品。将量筒换为注射器,便于取用少量液体。

小组实验用具准备:废液缸、氯化钠(3包,每包1g)、硝酸钾(3包,每包1g)、氯化钠饱和溶液1瓶、高锰酸钾粉末、硫酸铜粉末,蒸馏水适量、5mL注射器、酒精灯、三脚架、石棉网、火柴、胶头滴管、小药瓶2个、小烧杯1个。

调味佳品,来自海中;清水一冲,无影无踪。

谜底:氯化钠

师:这个谜语中其实包含着很多化学知识,“清水一冲,无影无踪”说明氯化钠能溶于水,那么,氯化钠能无限地溶解吗?氯化钠来自海水中,人们是如何从海水中获得氯化钠的?我们带着这两个大问题开始今天的学习。

设计意图:用谜语作导语,以生活经验为基础,使学生感到自然亲切,着力激发学生兴趣。两个联系生活实际、看似简单的问题符合学生最近的发展区,学生跳一跳就能摘到“果实”,过程不算艰难,会让学生获得发自内心的满足感,使学习过程成为一种享受。

问题设计一:氯化钠能无限溶解于水吗?

师:请同学们记录实验现象并讨论问题。

问题突破·学生活动:学生以小组为单位,活动包含交流讨论与实验探究两部分。课前精心分组,务必使小组成员分工明确,例如,胆大心细的学生适合操作,善于表达的学生适合汇报交流,基础不好的学生适合记录实验现象,等等,要让每个成员感到自己是不可或缺的一部分。

实验步骤:

①向盛有4mL水的小瓶中加入1g氯化钠,震荡;

②再加1g氯化钠,震荡;

③加入3mL水,震荡。

交流讨论:

1.你都观察到了哪些现象?

2.比较①②,你能得到什么结论?

3.比较②③,你又能得到什么结论?

生1:步骤①的现象是1g氯化钠全部溶解;步骤②的现象是后加入的氯化钠没有全部溶解,药瓶底部还有剩余的白色固体;步骤③的现象是剩下的白色固体全部溶解了。

生2:我们发现4mL水不能全部溶解2g氯化钠。所以我们认为氯化钠不能无限溶解在水里。

生3:我们增加了水的质量,原来没溶解的氯化钠又全都溶解了。所以如果想多溶解一些氯化钠的话,就要多加点水。

师:通过实验我们发现,无论如何振荡,步骤②中的氯化钠一直无法全部溶解。这时候的溶液就好像“吃饱了”一样,不能再继续溶解溶质。我们给这样的溶液取个名字,叫做饱和溶液。而像步骤①这样,溶质还能继续溶解的溶液,就叫做不饱和溶液。

板书:溶质不能继续溶解——饱和溶液

溶质还能继续溶解——不饱和溶液

师:我们从刚刚的实验中已经发现了,如果增加水的质量,原来不能溶解的氯化钠又继续溶解了,所以,大家看看,我们得到的定义是不是应该加上什么限制条件?

生:溶剂的质量得限制。

板书:在一定量溶剂里

师:除了溶剂质量以外,还有什么因素能够影响物质的溶解量?

问题设计二:影响溶质溶解量的因素有哪些?

问题突破·学生活动:

实验步骤:

①向盛有4mL水的小瓶中加入1g硝酸钾,震荡;

②再加1g硝酸钾,震荡;

③将2中的药品加热一段时间;

④向2中再加入1g硝酸钾,震荡。

交流讨论:

1.你都观察到了哪些现象?

2.比较步骤①②,你能得到什么结论?

3.比较步骤③④,你又能得出什么结论?

生1:步骤①的现象是加入的硝酸钾全部溶解;步骤②后加入的硝酸钾没有全部溶解;步骤③加热后剩余的硝酸钾全都溶解了;步骤④后加入的硝酸钾粉末也全都溶解了。

生2:4mL水不能把2g硝酸钾全都溶解,但是升高温度后,硝酸钾全都溶解了,说明温度升高,硝酸钾的溶解能力变强了。

师:所以通过这个实验,大家看看我们的定义还应该加上什么限制条件?

生:需要加上“一定温度下”。

板书:一定温度下

问题设计三:饱和溶液就是在一定量的溶剂里,在一定温度下不能再溶解任何物质的溶液吗?

师:事实胜于雄辩,实验就知答案,请同学们利用实验桌上提供的药品来设计实验,回答这个问题。

问题突破·探究实验:多数学生都能够找到提供给他们的氯化钠饱和溶液,向小烧杯中加入少量饱和氯化钠溶液,之后随机加入硫酸铜粉末或高锰酸钾粉末,发现溶液变色,硫酸铜或高锰酸钾溶解。

生:通过观察我们发现,氯化钠的饱和溶液虽然不能继续溶解氯化钠,却可以溶解硫酸铜,或者高锰酸钾。

师:所以我们的定义中还需要加上一个限制条件,那就是在说饱和溶液、不饱和溶液时都应该指明是“该溶质的”饱和溶液、不饱和溶液。

板书:该溶质的

至此,我们终于逐层递进地建立了完整的有关饱和溶液与不饱和溶液的概念。

问题设计四:饱和溶液与不饱和溶液的相互转化。

问题突破·交流讨论:

交流讨论:根据定义判断氯化钠实验所得的溶液①②③以及硝酸钾实验所得溶液①②③,哪些是饱和溶液,哪些是不饱和溶液?

生1:①是不饱和溶液,②是饱和溶液,③是不饱和溶液。

师:你的依据是什么呢?

生1:①能继续溶解一些氯化钠,所以是不饱和的。②的小瓶底下还有不溶的氯化钠,说明已经饱和了。③中的氯化钠又全部溶解了,是不饱和的。

生2:不对,③有可能是饱和溶液。

师:看来大家对③的状态有不同看法。不如先请另一组同学来说说硝酸钾实验中各个溶液的状态。

生3:①是不饱和溶液,②是饱和溶液,③是不饱和溶液。

师:同学们同意第三组的结论吗?

生:同意!

师:氯化钠实验的③溶液究竟是不是饱和的,请利用你们学过的知识,自己设计实验进行验证。

学生活动·实验探究:学生经过讨论,决定向③的溶液中再次加入1g氯化钠固体,振荡,发现氯化钠部分溶解。

师:③是饱和溶液还是不饱和溶液呢?

生1:确实是不饱和溶液。

师:你们小组是如何设计实验的?判断依据是什么呢?

生1:我们又往③里加了氯化钠,发现这些氯化钠溶解了一部分,所以③还能继续溶解氯化钠,是不饱和溶液。

師:通过刚才的讨论和同学们自己设计的实验,我们发现饱和溶液和不饱和溶液并不是一成不变的,它们能够相互转化,下面大家一起来总结饱和溶液与不饱和溶液都可以通过什么方法转化?

问题设计五:怎样从溶液中获得晶体?

问题突破·回归教材:

试一试:将桌上硝酸钾实验所得的溶液④的小瓶放到装有冷水的烧杯里,你能看到什么?如何解释这种现象?

学生观察现象,发现烧杯底部出现很多白色固体。

师:请大家翻开教材找一找,为什么会出现这种现象?这种现象被叫做什么?

生:因为在冷却过程中,硝酸钾不饱和溶液变成了饱和溶液,温度继续降低,过多的硝酸钾会从溶液中以晶体的形式析出,这一过程叫做结晶。

师:像我们刚刚做的实验一样,将热的硝酸钾饱和溶液冷却而得到硝酸钾晶体的方法属于冷却结晶。现实生活中还有另外一种得到晶体的方法,就是通过蒸发溶剂得到晶体。这种方法最典型的应用就是海水晒盐(播放海水晒盐视频)。

观看视频之后,请学生用简洁的语言概括海水晒盐的步骤。

师:通过这部分的学习,我们解决了上课伊始所提出的第二个问题——人们是如何从海水中获得氯化钠的。

设计意图:让本节课学到的知识回归到实际生活中。通过教材及可视性极强的教学视频,帮助学生更好地理解海水晒盐的过程,同时让学生意识到化学是一门与生活实际联系非常紧密的学科,化学对社会发展做出了重大的贡献。

作业设计:

1.思考为什么要通过蒸发溶剂的方法从海水中得到食盐晶体而不用冷却热饱和溶液的方法?(为下节课的溶解度及其影响因素的讲解埋下伏笔。)

2.搜集资料,看看生活中还有哪些结晶的例子,工业生产中又有哪些方面用到了结晶的原理?(加深学生对“化学是门与生活联系紧密的学科”的印象,学以致用。)

3.课外实验,自制白糖晶体。(家庭小实验是学生对课堂知识的延伸,教材中提供的小实验具有操作简便、趣味性强的优势,能够激发学习兴趣,提高学生动手能力、实验能力以及分析问题的能力。)

【问题与讨论】

本篇教学设计经过了几轮修改、备课、研讨、实践、再修改的过程,备课组对本节课的许多环节进行了多次改进,集中讨论的问题主要有以下几点。

概念给出的时机。“饱和溶液与不饱和溶液的概念在课程伊始给出还是在最后给出”是我们遇到的第一个问题。由于两种方式各有利弊,经过实践和资料参考,最终决定将概念分层次给出。我们将完整的概念拆分成几个模块,让学生从容易与日常经验联系的基础概念“溶质还能继续溶解的溶液叫不饱和溶液”“溶质不能继续溶解的溶液叫饱和溶液”入手,再通过实验逐步将概念补充完整。

科学研究表明,人类获得概念的过程是一个不断拼接的过程。当新概念形成的时候,人的大脑要把新概念同已有知识进行比较与联系,然后将新概念拼合到旧概念上去。如果跳过这个过程,直接灌输给学生大量的新概念,学生必定难以接受。这种逐层获得概念的方式,一方面便于学生对概念进行同化,另一方面也让其亲身体验了获得科学概念的完整过程,体会了学习过程中运用的思维方法,更重要的是能将这种思维运用到今后的学习中。实践证明,这节课之后,大多数学生并不需要特意记忆就能够对概念的几个要素脱口而出,并且能够熟练运用。

“海水晒盐”素材的使用。化学教材中的每一章节几乎都为我们提供了可以引起学生兴趣、便于教学的素材,但是如何运用这些素材却是一个值得讨论的问题。“海水晒盐”就是这样一个可以从不同角度,用不同形式使用的素材。讨论中有人认为可以将其作为引课材料使用,便于将化学知识与生活实践联系起来,引起学生的学习兴趣。但是经过仔细分析我们发现,该素材出现的位置是在介绍完“饱和溶液”“不饱和溶液”的定义乃至“结晶”现象之后。这样一来,可以避免知识过于跳跃给学生造成负担,在知识积累之后,让学生通过分析“海水晒盐”的过程,将知识应用于实践,在其中获得乐趣和满足感。

【课后反思】

初中阶段是化学学科的启蒙阶段,这一阶段从化学知识水平上看教学难度较低,但是从启蒙功能上看,教学难度却非常大。这节课是对贯彻落实化学学科核心素养的全新尝试,我们以课堂学习共同体为依托,围绕问题的发现、提出、分析、解决,循环往复,完成学习任务的同时产生新的学习任务。让学生带着问题走进教室,带着更多的问题离开教室。这样做的成效是显著的,但在教学中也出现了一些问题。

好的情境是学生开启课堂的良方,能够激起学生兴趣,拉近学生与知识的距离。最开始我们设计的教学情境是单一的,通過复习提问来引入新课,结果发现学生从一开始就对课程内容提不起兴趣,更不要提参与讨论了。学生仅仅把这些知识当做考试的题目,并不觉得知识具有实用性。我们改进了策略,设计与生活相关的题目引入新课,设计学生实验,让学生亲自动手,课堂立即生动起来。

了解学生情况,经常交流是成功的保证。这节课的学生活动都是以小组为单位进行的,要掌握学情甚至学生的性格,才能在分组时有据可依,最大限度地让学生参与活动。这要求教师在课前课后要经常与学生交流,观察学生、研究学生,根据学生的情况调整分组,这是课堂学习共同体成功的保证。

精心设计实验,充分发掘实验的用途。以前我们在设计实验时,一个实验只能解决一个问题,经过课后反思讨论,我们深入挖掘了教材实验,使之更加高效。如氯化钠溶解实验③的溶液可以进一步用来探究溶液是否是饱和溶液。硝酸钾溶解实验的④溶液实际上是硝酸钾的热饱和溶液,可以继续利用,让学生学会结晶的方法。同一个实验多次利用,让学生很自然地将所学知识串联起来。

编辑/王一鸣 E-mail:51213148@qq.com

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