力排众异培养“科学精神”核心素养 论文.docx

力排众“异”，培养“科学精神”核心素养摘要：初中化学实验中出现的异常现象应该合理处理，如氯化铜溶液并不一定 像硫酸铜溶液那样呈蓝色，而是由于Cu(HO)和CuCI的存在可能呈绿色。针对这一 现象设计一次溶液颜色的实验探究，可激发学生的学习兴趣，锻炼学生的动手能力, 培养学生科学精神核心素养。关键词：异常现象；络合离子；溶液颜色；核心素养引言：在教授九年级化学酸的化学性质这一内容时，对演示实验生锈铁钉与稀 盐酸、稀硫酸反应进行拓展，用氧化铜代替生锈铁钉实验时，发现氧化铜与稀硫酸 反应后溶液为蓝色，与稀盐酸反应后溶液为绿色。为探究溶液为绿色的原因，笔者 设计了一次实验探究，对氧化铜与稀盐酸反应后的绿色溶液加以处理使之变为蓝色 和黄色，明确了是Cu(HO)和CuCI的存在使溶液变为绿色，进一步培养了学生科学 探究的核心素养。2016年9月，中国学生发展核心素养联合课题组发布学生六大核心素养，其中 文化基础素养中的科学精神格外受重视。科学精神主要是学生在学习、理解、运 用科学知识和技能等方面所形成的价值标准、思维方式和行为表现。具体包括理性思维、批判质疑、勇于探究等基本要点。化学是一门以实验为基 础的科学，但初中化学由于教学内容相对浅薄等原因，常出现课本叙述现象与实验 操作现象不一致的情况，俗称异常现象。能否正确及合理处理这些异常现象，对培 养学生理性思维、批判质疑、勇于探究的素养至关重要。双减政策落地后，如何 在课堂上提高教学效率，以较轻的课业负担收获较好的教学效果更是每一位教师需 要思考的问题。如果我们能将实验中的异常现象正确处理，并以科学探究的形式再 呈现在课堂上，即能培养学生批判探究的素养，又能在实验中高效收获知识，可谓 一举两得。那么，如何正确处理实验异常现象并开展探究呢？笔者以一次九年级化学实验探究过程为例略作讨论。一、探究课题：氯化铜溶液颜色的影响因素。探究背景：人教版九年级化学下册第10单元常见的酸和碱一节中酸的化 学性质教学内容中的演示实验，是用生锈铁钉(含氧化铁)和稀盐酸、稀硫酸反应 来验证酸可与金属氧化物反应这一化学性质。为了让学生能更深入掌握酸的这一化 学性质，可用其他金属氧化物与稀盐酸、稀硫酸反应多做几次实验，以加深学生的 印象。在此基础上，选择氧化铜与稀盐酸、稀硫酸反应就是一次符合要求的探究。探究导入：我们通过生锈铁钉与稀盐酸、稀硫酸反应的实验了解到酸可以与金 属氧化物反应。那么稀盐酸、稀硫酸可否与其他金属氧化物反应？这次我们用氧化 铜粉末代替生锈铁钉进行探究。1 .稀硫酸与氧化铜反应。实验步骤：取约半药匙氧化铜粉末于大试管中，加入5mL稀硫酸，振荡后放在 酒精灯上加热。现象预测：铁钉与稀盐酸、稀硫酸反应后，溶液均变为棕黄色，这是因为反应 生成了氯化铁、硫酸铁，这两种物质在溶液中均可电离出铁离子(Fe),铁离子可 让溶液呈棕黄色。根据酸的这一化学性质，氧化铜与稀硫酸反应可生成硫酸铜，硫 酸铜在溶液中可电离出铜离子(Cu),铜离子会让溶液呈蓝色，所以预测反应后溶 液呈蓝色。实验现象：黑色粉末逐渐消失，溶液变为蓝色。图1氧化铜与稀硫酸反应2 .稀盐酸与氧化铜反应。实验步骤：取约半药匙氧化铜粉末于大试管中，加入5mL稀盐酸，振荡后放在 酒精灯上加热。现象预测：根据酸的化学性质，氧化铜与稀盐酸反应可生成氯化铜，氯化铜在 溶液中也可电离出铜离子，所以预测反应后溶液也为蓝色。实验现象：黑色粉末逐渐消失，溶液变为绿色。提出问题：溶液为何会变为绿色呢？图2氧化铜与稀盐酸反应3 .氧化铜与稀盐酸反应后溶液为何呈绿色。查阅资料：溶液的颜色与离子的种类有关，铜离子通常可使溶液呈蓝色的原因 是因为铜离子与水分子形成了一种络合离子：Cu(HO)。同理，铜离子还可以与其他 粒子形成络合离子，如铜离子可与氯离子形成络合离子：现象推导：既然铜离子可与氯离子形成络合离子CuCI。那是否CuCI”会让溶液呈绿色，所以氧化铜与稀盐酸反应后溶液才为绿色？查阅资料：CuCI会让溶液呈黄色。现象推导：Cu(HO)可让溶液呈蓝色，而CuCI可让溶液呈黄色。那么是什么原 因让溶液呈绿色？.混合蓝色和黄色溶液。实验步骤：将容器中少量蓝色和黄色溶液进行混合。实验现象：一段时间后，溶液变为绿色。图3蓝色溶液与黄色溶液混合现象推导：氧化铜与稀盐酸反应后的溶液中既存在能让溶液变蓝色的Cu(HO), 也存在能让溶液变黄色的CuCI,两种离子混合，才让溶液呈绿色。.如何让氧化铜 与稀盐酸反应后的绿色溶液变为蓝色或黄色理论分析：根据前面的推导，氧化铜与 稀盐酸反应后溶液呈绿色是由于CU(H0)和CuCI两种离子同时存在。那么设法增加 其中一种离子的浓度，溶液的颜色就会改变。Cu(HO)是铜离子与水分子大量结合后 形成的，那么在溶液中加入过量的水，Cu(HO)的浓度就会增加。CuCI是铜离子与 氯离子大量结合后形成的，那么在溶液中加入过量的氯离子，CuCI的浓度就会增加。实验步骤：向反应后的绿色溶液中缓慢加入适量水，直至出现明显现象。实验现象：溶液由绿色逐渐变为蓝色。图4向反应后的绿色溶液中加水实验问题：如何增加氯离子的浓度，使溶液颜色变为黄色?实验分析：由于实验中会多次用到稀盐酸，故有学生会提出向溶液中加入稀盐 酸而增加氯离子溶液。而实际操作后会发现，向绿色溶液中加入稀盐酸之后，溶液 颜色并不会发生明显改变。这是为什么？原来重点在于所加溶液为稀盐酸。稀盐酸 中氯离子浓度并不大，而且含有大量水，加入反应后的绿色溶液中并不会有效增加 CuCI的浓度。为了有效增加CuCI的浓度我们应该向溶液中加入浓盐酸。实验步骤：向反应后的绿色溶液中缓慢加入适量浓盐酸，直至出现明显现象。实验现象：溶液由绿色逐渐变为黄色。图5向反应后的绿色溶液中加浓盐酸实验反思：除了加入浓盐酸以外，还可以加别的物质增加CuCI的浓度，如氯化 钠固体，来让溶液变为黄色。可在课后思考更多使溶液变为黄色的物质，在下次实 验中进行验证。6.实验结论：影响氯化铜溶液颜色的因素主要为离子的种类和离子的浓度，Cu(HO)P可让溶 液呈蓝色，CuCI可让溶液呈黄色。如果两种离子浓度均不可忽略，溶液会呈绿色。图6氯化铜溶液的三种颜色二、对化学实验异常现象处理的建议本次实验探究的灵感来源于一次演示实验的异常现象，笔者在教授酸的化学性 质这一内容时，对氧化铁与稀盐酸、稀硫酸反应实验进行拓展，结果发现氧化铜与 稀盐酸反应后溶液为绿色。课后对这一异常现象进行了资料查阅、探究构思和反复 验证后，最终敲定了这样一节实验探究课。探究课后的事实证明效果尚佳，学生的 参与积极性很高，也如期掌握了教学目标，最重要的是较好培养了研究化学需要的 科学精神这一核心素养。由此可见，正确处理实验中的异常现象，对提高学生化学 学习兴趣，培养学生核素养有着积极的意义。笔者认为要想有效处理化学实验异常 现象，应注意以下几点：1 .不惧质疑勇于挑战化学实验异常现象一般都来得令人猝不及防，尤其是课堂演示实验中出现异常 现象，非常考验一个教师的临场应变能力，因为我们难免会碰到求知欲旺盛、喜欢 刨根问底的学生对异常现象进一步追问。这时，不排除有少部分教师会因专业知识 的欠缺或应变能力的不足武断的阻止学生进一步追问，这样容易打击学生的学习兴 趣，降低教师在学生心中的地位。此时首先应不惧质疑，肯定学生的探究欲。再者 要勇于挑战，与学生一起分析出异常现象的原因。如果确因专业知识不足而无法立 即回答，也应巧妙将问题进行处理，比如布置为思考题，待课后查阅资料了解原因 后，于下一节课进行详细讲解和探究。2 .加强学习丰富自我化学是一门以实验为基础的自然科学，需要教师有比较扎实的专业功底甚至是 人文素养。然而，由于初中化学书本知识难度相对较低，导致部分教师会渐渐将所 学的高等化学知识遗忘，再加上疏于继续学习，导致这部分教师多年后再拿起高中 课本甚至大学课本会对里面的内容非常生疏，这是不利于解决实验异常现象的。以 笔者这次探究为例，整个探究过程是建立在Cu(H0)+4Ci=CUCl+4H0的离子平衡基础 上，涉及高中离子平衡甚至大学络合离子形成等知识。如果没有很好的专业知识作 为依托，就很难对溶液变为绿色这一异常现象进行解释，更不要提设计一次完整的 实验探究了。因此，即使是初中化学教师，也要不断加强学习，丰富自己的专业知 识，这样才能在课堂上更有自信。3 .合理构思层层推进在进行一次异常现象的实验探究时，要注意课程设计的完整性和逻辑的严谨性, 即构思要合理。要考虑到这次实验探究是否符合当前学生的学情，如果为了强行进 行实验探究而设计过于困难和繁琐的环节，反而不利于学生能力的培养。最好在课本实验内容的基础上进行拓展，让探究的难度不会跨越式增长，让学 生觉得探究过程能易上手，学得会。另外，在设计实验时要层层推进，一环扣一环, 并对探究过程中学生提出的观点加以利用，如笔者提问什么物质可以使反应后的绿 色物质变为黄色时，对学生回答的稀盐酸就没有放过，这其实是一个错误答案， 但恰恰是让学生加入了这种错误物质后，才能更好好引导学生推导出浓盐酸这一正 确物质，起到事半功倍的效果。4 .注意收集不断收获对于初中化学实验中出现的异常现象要学会收集，不要轻易放过。每一次对异 常现象的收集，都是一次自我学习的过程。笔者在教学中就注意对异常现象的解释 进行整理，如氢氧化钠溶液不一定让会让酚献溶液变红，是因为酚献在pH<O溶液 中为桔红色结构，PH为0-8.2溶液中为无色结构，PH为8.2-12溶液中为粉红色结构, pH>12溶液中为无色结构；氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应不一定出现蓝色沉淀， 是由于氢氧化钠和硫酸铜加入的量不同可能形成碱式硫酸铜这一亮蓝色沉淀。即使 不能把每一个异常现象都设计为实验探究课，也可以为学生解释这些现象的原因， 拓宽学生的知识面，让学生面对中考实验探究题时更有自信。总之，在初中化学教学中要做到力排众异，即对实验中异常现象进行合理的处 理。这样可以促进我们在双减政策落地的情况下更好的提高课堂教学效率，培养和 提高学生科学精神的核心素养，为学生长远的发展打下坚实的基础。