换种思路学溶液

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  溶液是初中化学非常重要的内容之一,传统的教学是以具体的溶液为研究对象,讨论溶质的质量分数计算、溶解度概念等,总体呈现出教学实验相对较少、抽象,并且计算内容较多,学习过程比较枯燥的現状。能否让学生在一个贴近生活、生动有趣的情境下完成这部分内容的学习呢?笔者尝试在“从自然界中的盐到餐桌上的盐”这一项目学习中,探讨溶液的教学是如何开展和落实的。
  在本项目中,溶液知识的学习主要体现在任务一“如何从自然界中得到粗盐”和任务二“如何从粗盐中提纯氯化钠”这两个部分。
  一、项目教学
  任务1 :如何从自然界中得到粗盐?
  任务1以“怎样分离海水中的盐和水”的活动作为开端,活动前的三段导语主要具有三个功能,即:明确基本任务是实现混合物到纯净物的分离;呈现古代分离技术,了解食盐文化,感受技术发展;通过对古代靠自然条件获得食盐和煮熬海水技术的分析获得海水中盐、水分离的基本思路。有了上述的知识背景后,学生便设计实验方案,将食盐从食盐水中分离出来,进行实验探究。学生通过蒸发的实验操作,掌握操作程序和要点。通过活动前导语以及设计提示,学生能够顺利地理解蒸发实验和“天日映成”“煮熬海水”之间的共同特征,能够基于成分性质差异分析蒸发为什么能从溶液中分离食盐和水。
  在实验后,进行实验反思。合理追问,加热煮沸食盐水的过程中食盐水发生了怎样的变化,食盐中的水和氯化钠又发生了怎样的变化。从物质变化的角度对实验反思,促进学生对实验过程的理解。对溶液沸腾前后,食盐析出的变化及原因进行追问,促进学生对实验现象的回顾与反思。在实验时,除了使用蒸发皿进行蒸发外,再补充使用小烧杯盛装食盐水,隔石棉网加热。透过透明的小烧杯,学生能够观察到溶液从不饱和到饱和的整个过程,通过这样生动的直接经验,学生初步对“饱和溶液”这一理解难点有了感性认识。最后从溶液成分、通过蒸发实现物质分离的基本原理、溶液的饱和状态三个角度对实验探究活动进行梳理总结。
  接下来进行第二个活动“分离海水能得到多少盐”。本活动主要培养学生形成定量分析溶液组成的视角,学习用溶质的质量分数表示溶液浓度的方法。在交流研讨环节中,首先结合活动1思考食盐水和海水有什么不同,如果煮熬的是海水,分离过程会有什么不同,并进行实验验证猜想。在此处结合后文中给出的溶质的质量分数的含义、表达、计算示范,利用这部分内容解决后面的问题。之后抛出用汉代牢盆煮熬海水这一实际问题让学生解决,学生在此利用溶质的质量分数完成“问题解决”的过程,这一过程既是对知识的落实,也是对古代制盐工艺的进一步了解。最后,提出更为宏观的问题进行研讨。为了对海水制盐过程进行优化设计,学生就要结合蒸发海水操作和海水浓度的知识,实现将原理与技术相结合的目标。
  在交流研讨环节后,通过对交流研讨活动“为什么知道了浓度就可以计算含盐量”的反思,体会浓度概念的价值。在此,明确饱和溶液和未饱和溶液的浓度关系,体会通过改变溶质、溶剂的量改变溶液浓度,进而实现溶液的溶解结晶调控,初步感受溶液浓度可以改变,但是在一定条件下有改变的极限。
  之后,是“析出晶体时氯化钠溶液的浓度有多大”的实验探究。这是一个综合性活动,具有多重功能:一是训练溶液配制的基本操作;二是初步建立饱和溶液浓度和相同条件下溶质、溶剂比值的关系,形成对溶解度的感性认识;三是再次利用改变溶质、溶剂的量实现对溶液调控的思路,明确溶质、溶剂的量的改变方法。实验探究活动后的合作学习活动“了解分离食盐和水的生产工艺”。这是促进“分离”技术发展的学习活动:通过阅读资料拓展视野,了解盐、水分离的技术进步;从原理和操作角度分析不同技术间的共性和差异;基于上述分析及前面积累的活动经验概括物质分离的基本思路。
  最后是知识归纳和能力发展环节,呈现出本项目在任务1阶段需要落实的知识是:溶液是混合物,溶质、溶剂、溶液的质量关系,溶质的质量分数计算等。落实的方法是混合物分离的思路方法。在项目学习开始前,学生就应明确需自主达成的项目成果。随着项目的推进,学生成果也在不断推进。此阶段,学生应完成自己的成果建设过程策划,或者提出相关问题(这些问题在检查进度环节中提出)。
  任务2 :如何从粗盐中提纯氯化钠。
  任务2一开始便全面地展示出海水成分,使盐水分离从简单的食盐与水的关系发展到有难溶物和多种可溶物的复杂情境。接下来的交流研讨“从粗盐中分离氯化钠需要考虑哪些问题”是任务2的主活动,也是本项目知识理解和应用的难点所在。在此活动中,学生应达成四个主要目标:一是粗盐中难溶物的去除;二是利用不同物质的溶解差异去除粗盐中的可溶杂质;三是形成溶解度概念,知道概念存在的价值;四是应用上述学习成果分析解释生产流程中的实际问题。那么,如何促进学生实现以上学习目标呢?主要是通过学生在交流后,需要回答的三组问题来实现。第一组问题:“如何将粗盐中难溶于水的物质与氯化钠分离?分离的思路是什么?可以怎样操作?”通过该组问题使学生明确对粗盐中难溶杂质的去除,分离思路是利用食盐和难溶物溶解性的差异,分离方法是过滤。第二组问题:“如何将可溶于水的物质与氯化钠分离?是让氯化钠留在溶液中,还是其他可溶于水的物质留在溶液中?为什么?如何操作?”如要解决该问题,学生需经历如下推理:首先,要实现食盐和其他溶质分离,就需要确定将食盐结晶出来,还是让其他物质结晶;其次,确定的方法是比较哪种物质先达到溶解极限;再有,判断哪种物质先达到溶解极限既要考虑该物质溶解能力的大小,又要考虑溶液中该物质的含量,即需要对资料一和资料二综合判断。第三组问题:“在盐田中蒸发海水获得盐时,工人们不会等海水全部晒干才收集盐,而是有盐析出,畦田内还有部分水的时候就已经收盐了。技术人员为什么会选择这样的时机收盐呢?”这组问题是对问题二结论的直接应用,让可溶杂质留在溶液中,对于高水平学生,可以进一步估算大约留下多少海水,估算出体积比。   交流研讨环节后,基于前面多项活动中关于物质溶解性的认识,概括出溶解度概念和表达式。
  最后,是“調控物质的溶解与结晶”的实验探究。通过此实验探究活动,学生应达到四个学习目标:一是认识溶解度曲线,通过溶解度曲线能够看出硝酸钾随着温度升高溶解能力增强的趋势,以及能够找到某个温度下对应的溶解度数值;二是根据溶解度数据配制一份饱和溶液;三是通过改变温度进而改变溶解度的方法调节溶质的溶解情况,体会温度改变物质的溶解极限,但是在未达到饱和时溶液浓度不变;四是通过调控温度、溶质、溶剂等多种方法控制溶液的溶解、结晶,建立对溶液溶解过程的系统思考。
  和现行教材相比,这个探究实验是一个全新的内容。在以往的教学中,教师主要关注溶解度概念的建立。而在项目学习中更关注溶解度概念及其价值的应用,要求学生自主运用溶解度知识、依据溶解度曲线调控硝酸钾溶液的溶解和结晶。学生通过小组讨论,找到本组解决问题的方法并实施。教师引导学生通过对各组的方案比较,概括出问题解决的核心就是控制温度、溶质、溶剂三个变量中的两个。实验实施的过程是学生自主应用溶解度知识的过程,这本身就是学习能力发展的重要环节。教师引导学生基于各组实验结果的概括,又进一步提升了学生的认识,使学生在丰富的变式的学习资源中对相关知识有了更本质更概括的认识。
  二、教学反思及活动建议
  至此,该项目中对于溶液知识的落实全部完成。通过对这一过程的详尽分析,不难发现,在项目学习过程中,学生是课堂的主角,而教师则是学生的高级伙伴,知识和过程是学习的工具,而非被动接受的任务。最重要的是,学生通过这样的活动,能够逐步养成独立思考的习惯,在面临一个陌生任务时想到的是积极寻求多种解决问题的方法,而不是等待教师的标准答案。我想,通过这样的思路去学习溶液知识,会使溶液这一初中化学的难点知识变得有理有据,有法可循。
  但不得不说的是,通过本项目在一些学校的试行,以及试行后进行的学生访谈和教师访谈,还是能够发现在项目实施过程中存在一些问题。笔者根据学生反馈以及课堂效果总结出几点活动建议:
  首先,教师要学会放手。此处的放手既是要放手让学生独立去研讨,也是要对传统教学模式放手。要尽量摆脱传统教学的模式,将重点仍放在习题解答上,而不是思维的建立和过程的探讨上。
  其次,不要怕学生出错。只要及时地纠正学生的错误,并在之后的实验探究中关注易出错的地方,错误就能得到改正,操作就会逐步规范起来。
  最后,如何划分小组是十分重要的。建议按性别、性格、能力等多方面因素进行搭配,尽量做到小组成员彼此相互欣赏、乐于交流分享。随着项目活动的推进,小组成员间会越来越默契,小组合作会越来越愉快,项目活动会越来越有趣,溶液知识的学习会越来越容易。
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