許杰峰

摘 要：“變式教學(xué)法”在高中化學(xué)教學(xué)中有重要的應(yīng)用價值。結(jié)合教學(xué)實踐，通過具體的教學(xué)案例，闡述“變式教學(xué)法”在高中化學(xué)教學(xué)中的實施過程及其所帶來的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；基本理論；復(fù)習(xí)教學(xué)

“變式教學(xué)法”是一種以現(xiàn)代教育理論和新課程理念為導(dǎo)向而創(chuàng)設(shè)的新型教學(xué)方法，在高中化學(xué)基本概念和基本理論教學(xué)、習(xí)題教學(xué)、復(fù)習(xí)教學(xué)中，乃至在高中化學(xué)實驗教學(xué)中，都有重要的應(yīng)用價值。

一、“變式教學(xué)法”在高中化學(xué)基本概念和基本理論教學(xué)中的應(yīng)用

【案例1】蘇教版《化學(xué)反應(yīng)原理》專題3 第二單元 溶液的酸堿性之pH的計算可設(shè)計如下“概念性”變式：

問題1：求常溫下0.01 mol/L的鹽酸溶液的pH。

變式1：常溫下，0.1 mol/L NH3·H2O溶液，其電離度為1%，求其pH。

變式2：常溫下，pH=1的鹽酸與pH=3的鹽酸等體積混合，求混合后溶液的pH。

變式3：常溫下，pH=13和pH=11的NaOH溶液等體積混合，求混合后的pH。

變式4：常溫下，將100 mL 0.1 mol/L HCl和100 mL 0.3 mol/L的NaOH溶液混合，求混合后溶液的pH。

變式5：常溫下，將pH=2的HCl和pH=12的NH3·H2O等體積混合后，判斷溶液的酸堿性。

變式6：常溫下，將pH=2的鹽酸稀釋10倍后，求其pH。

變式7：常溫下，將pH=12的NaOH溶液稀釋100倍后，求其pH。

變式8：常溫下，將pH=5的鹽酸稀釋1000倍后，求其pH。

教學(xué)評析：通過這一變式題組，可使學(xué)生充分體會到不同情景下pH計算的方法，從而加深對溶液pH的計算這一基本概念的理解，也能很好地實現(xiàn)課前所設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)。

二、“變式教學(xué)法”在高中化學(xué)習(xí)題教學(xué)中的應(yīng)用

在高中化學(xué)習(xí)題教學(xué)中，“變式教學(xué)法”主要有一題多解、一題多變、多題一解等形式。

【案例2】有NaCl和NaBr混合物16.15 g，溶于水配成溶液，向溶液中加入足量的AgNO3溶液，得到33.15 g沉淀。則原混合物中鈉元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（ ）

A.28.5% B.50%

C.52.8% D.82.5%

解法1：設(shè)NaCl的物質(zhì)的量為x，NaBr的物質(zhì)的量為y。

58.5x+103y=16.15143.5x+188y=33.15

解得：

x=0.1000 moly=0.1000 mol

原混合物中鈉元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

■×100%=28.5%

答案A。

解法2：

■

以上過程實際上是將NaCl和NaBr中的Na+全部換成Ag+，這是導(dǎo)致反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量變化的原因，可依此用差量法解題。

■

解得：x=4.6 g

原混合物中鈉元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

■×100%=28.5%

答案A。

教學(xué)評析：解法1思路很清晰，只是解方程組要耗費一些時間，而且有可能出錯。相比較而言，解法2著眼于固體質(zhì)量發(fā)生變化的本質(zhì)原因，思想較為深刻，解題過程也較簡單。當(dāng)然解法1也有它的優(yōu)點，那就是學(xué)生很容易想到，因此兩種方法各有特色。

【案例3】2005年高考理科綜合能力測試（天津卷）第28題第（4）小題：測試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量的方法是：準(zhǔn)確稱取純堿樣品Wg，放入錐形瓶中加蒸餾水溶解，加1～2滴酚酞指示劑，用物質(zhì)的量濃度為c（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色（指示CO32-+H+=HCO3-反應(yīng)的終點），所用HCl溶液的體積為V1 mL，再加1～2滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，所用HCl溶液總體積為V2 mL。寫出純堿樣品中NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算式：NaHCO3%= 。

答案：■×100%。

學(xué)生的錯解多為：（1）■×100%

（2）■×100%

（3）■×100%

分析：錯解（1）將總體積V2當(dāng)成了后滴加的體積，錯解（2）（3）將樣品當(dāng)成了只含有Na2CO3和NaHCO3。

（1）發(fā)現(xiàn)問題，引發(fā)思考

老師啟發(fā)，提出以下幾個問題：

①依題意，能否判斷樣品中除Na2CO3和NaHCO3外，還有其他雜質(zhì)？

②若不含有其他雜質(zhì)，本實驗可進行哪些簡化或去除哪些多余的條件？

③若有其他雜質(zhì)，是否會對本實驗產(chǎn)生影響？

④若其他雜質(zhì)存在會影響本實驗的測定，你認(rèn)為應(yīng)補充怎樣的說明才使此高考題更科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)？

（2）共同探討，明辨是非

學(xué)生進行認(rèn)真的思考和激烈的討論，形成以下共識：

①如沒有其他雜質(zhì)，稱取樣品Wg，只要用甲基橙或酚酞一種指示劑進行一次滴定就可求出NaHCO3%。若用兩種指示劑兩次滴定，則不需稱樣品的質(zhì)量就可得出結(jié)果。因此，從該實驗的設(shè)計原理來看，應(yīng)含有其他雜質(zhì)。

②若含有能與酸起反應(yīng)的其他雜質(zhì)，則本實驗不能計算最終結(jié)果。該題對雜質(zhì)未加任何說明，不夠嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)。題中應(yīng)加上“含有不與酸起反應(yīng)的其他雜質(zhì)”的說明。

（3）變式訓(xùn)練，激活思維

根據(jù)以上分析和上題的錯解情況，設(shè)計如下變式訓(xùn)練，激活思維、加深理解：

變式1：某Na2CO3樣品中只含有NaHCO3雜質(zhì)，溶于水后滴加酚酞指示劑1～2滴，用c（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由紅色變?yōu)闊o色，所用HCl的體積為V1 mL，再加1～2滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，所用HCl溶液的體積為V2 mL。求ω（NaHCO3）。

ω（NaHCO3）=■×100%

變式2：某Na2CO3樣品中只含有NaHCO3雜質(zhì)，取一定量的樣品溶于水，若滴入酚酞指示劑，用c（mol/L）的HCl溶液滴定至終點，消耗HCl溶液的體積為V1 mL；若滴入甲基橙指示劑，用c（mol/L）的HCl溶液滴定至終點，消耗HCl溶液的體積為V2 mL。求ω（NaHCO3）。

ω（NaHCO3）=■×100%

變式3：某Na2CO3樣品中只含有NaHCO3雜質(zhì)，稱取Wg樣品溶于水，滴加酚酞指示劑1～2滴，滴加c（mol/L）的HCl溶液V mL剛好反應(yīng)完全。求ω（NaHCO3）。

ω（NaHCO3）=■×100%

變式4：將上題中的酚酞換成甲基橙，寫出求解n（Na2CO3）和n（NaHCO3）的方程組。

2n（Na2CO3）+n（NaHCO3）=■106n（Na2CO3）+84n（NaHCO3）=W

變式5：某Na2CO3樣品中除含有NaHCO3雜質(zhì)外，還含有不與酸反應(yīng)的不溶性雜質(zhì)。現(xiàn)稱取樣品Wg，溶于水后滴加酚酞指示劑，用c（mol/L）的HCl溶液滴定至終點，消耗HCl溶液的體積為V1 mL；再加入甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至終點，消耗HCl溶液的總體積為V2 mL。求不溶性雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

ω（雜質(zhì)）=■×100%

教學(xué)評析：在習(xí)題教學(xué)中，通過一題多解、一題多變等“變式教學(xué)”，打破學(xué)生腦海中固定的解題模式，避免傳統(tǒng)教學(xué)“題?！睉?zhàn)術(shù)引發(fā)的思維僵化和思維定式，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度、不同方向思考問題，尋找多種多樣的問題解決途徑，尋找多種可能的答案，有利于培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性和創(chuàng)造性。

三、“變式教學(xué)法”在高三化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用

高三化學(xué)復(fù)習(xí)的主要目的是幫助學(xué)生使知識網(wǎng)絡(luò)化，思考問題更嚴(yán)密、迅速，解題能做到觸類旁通、舉一反三，并能熟練把握各個知識點在各模塊中的呈現(xiàn)方式和特點。

【案例4】高三離子濃度的大小比較復(fù)習(xí)：

問題1：10 mL 0.1 mol/L氨水中存在哪些離子？比較其大小順序。

變式1：10 mL 0.1 mol/L NH4Cl溶液與5 mL 0.2 mol/L NaOH溶液混合，這時溶液中存在哪些離子？比較其離子大小順序。（NH4Cl改為CH3COONa，NaOH改為HCl又如何？）

變式2：向10 mL 0.1 mol/L氨水中逐滴加入少量的稀鹽酸，這時溶液中存在哪些離子？比較其離子大小順序。

變式3：向10 mL 0.1 mol/L氨水中逐滴加入稀鹽酸至中性，這時溶液中存在哪些離子？比較其離子大小順序。

變式4：向10 mL 0.1 mol/L氨水中逐滴加入稀鹽酸至恰好反應(yīng)，這時溶液中存在哪些離子？比較其離子大小順序。

變式5：25℃時將pH=11的氨水與pH=3的稀鹽酸等體積混合后，溶液酸堿性如何？這時溶液中存在哪些離子？比較其離子大小順序。

變式6：如果已知某無色透明的溶液中所含的離子僅是NH4+、Cl-等4種離子，除上述兩種外，還應(yīng)有哪兩種離子？該溶液中溶質(zhì)成分可能是什么？比較其離子大小順序。

變式7：常溫下將0.01 mol NH4Cl和0.004 mol NaOH溶于水，配制成1 L混合溶液。判斷：溶液中共有多少種粒子？溶液中有哪兩種粒子的物質(zhì)的量之和一定等于0.010 mol？并計算溶液中：n（NH4+）+n（H+）-n（OH-）？

變式8：問題1：10mL 0.1mol/L醋酸中存在哪些離子？比較其大小順序。

變式1：10 mL 0.1 mol/L CH3COONa溶液與5 mL 0.2 mol/L HCl溶液混合，這時溶液中存在哪些離子？比較其離子大小順序。

變式2：向10 mL 0.1 mol/L醋酸中逐滴加入少量的稀氫氧化鈉溶液，這時溶液中存在哪些離子？比較其離子大小順序。

變式3：向10 mL 0.1 mol/L醋酸中逐滴加入稀氫氧化鈉溶液至中性，這時溶液中存在哪些離子？比較其離子大小順序。

變式4：向10 mL 0.1 mol/L醋酸中逐滴加入稀氫氧化鈉溶液至恰好反應(yīng)，這時溶液中存在哪些離子？比較其離子大小順序。

變式5：25℃時將pH=11的NaOH與pH=3的CH3COOH等體積混合后，溶液酸堿性如何？這時溶液中存在哪些離子？比較其離子大小順序。

變式6：如果已知某無色透明的溶液中所含的離子僅是Na+、CH3COO-等4種離子，除上述兩種外，還應(yīng)有哪兩種離子？該溶液中溶質(zhì)成分可能是什么？比較其離子大小順序。

變式7：常溫下將0.010 molCH3COONa和0.004 molHCl溶于水，配制成1 L混合溶液。判斷：溶液中共有多少種粒子？溶液中有哪兩種粒子的物質(zhì)的量之和一定等于0.010mol？并計算溶液中：n（CH3COO-）+n（OH-）-n（H+）？

教學(xué)評析：通過創(chuàng)設(shè)這樣一組變式問題組，能夠引導(dǎo)學(xué)生思考的方向和探索問題的進程。該題組問題多且有層次性，入手相對容易，坡度適中、排列有序，形成有層次結(jié)構(gòu)的開放系統(tǒng)。學(xué)生思維與創(chuàng)造的空間較大，不僅可以使學(xué)生產(chǎn)生“有梯可上、步步提高”的成就感，而且在層層問題的設(shè)計中體現(xiàn)了一些重要的化學(xué)思想方法。通過這樣一組變式題組的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生對“離子濃度的大小比較”這一內(nèi)容在“縱向”上得到非常深刻的理解。

【案例5】高三化學(xué)小專題——“Fe3+”專題復(fù)習(xí)

問題1：如何證明FeCl3發(fā)生了水解反應(yīng)？并書寫水解的化學(xué)方程式。

問題2：如何證明FeCl3的水解反應(yīng)是一個吸熱反應(yīng)？

問題3：配制和貯存FeCl3溶液時，常加入少量鹽酸的原因是什么？

問題4：FeCl3與NaHCO3、Na2CO3、NaAlO2不能共存的原因是什么？寫出相關(guān)的離子方程式。

問題5：Fe3+為什么只能存在于pH<4的溶液里？

問題6：直接加熱FeCl3溶液得到什么，再灼燒得到什么物質(zhì)，如要由FeCl3溶液得到FeCl3固體需要如何操作？

問題7：在FeCl3溶液中加入下列物質(zhì)：Fe、Cu、H2S溶液、Na2SO3溶液、KI淀粉溶液，寫出會出現(xiàn)的現(xiàn)象及離子方程式，并說明體現(xiàn)了什么性質(zhì)。

問題8：往過氧化氫中加入FeCl3，有什么實驗現(xiàn)象？如何運用對比實驗證明Fe3+起到催化作用？還可以加入哪些物質(zhì)？

問題9：往沸騰的蒸餾水中滴加飽和的FeCl3溶液，有什么實驗現(xiàn)象？寫出化學(xué)反應(yīng)方程式和離子反應(yīng)方程式。

問題10：如何驗證所得液體是膠體？

問題11：所得膠體中有何雜質(zhì)？如何證明？

教學(xué)評析：通過以上11個問題的“變式”導(dǎo)學(xué)，集鹽類的水解、水解平衡的移動及應(yīng)用、沉淀溶解平衡、氧化還原反應(yīng)、實驗化學(xué)中離子的檢驗和鑒別、催化劑的選擇和驗證、膠體的制備與性質(zhì)于一體，使學(xué)生對“Fe3+”有了一個更全面、更深刻的再認(rèn)識。傳統(tǒng)小專題課都是先羅列知識，再列舉例題，使學(xué)生思維自始至終處于被動狀態(tài)。通過以問題“變式”出現(xiàn)，使學(xué)生有一種主動去解決的欲望。對于高三復(fù)習(xí)課，教師在備課中一定要注意不同知識間的聯(lián)系。教師不僅要在每一個知識點上設(shè)計問題，還必須從不同的知識點的銜接處去設(shè)計問題。多從知識交匯點處設(shè)計問題，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并有效提高學(xué)生知識理解的系統(tǒng)性和在“橫向”上的完整性。

四、“變式教學(xué)法”在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

所謂變式實驗教學(xué)是指通過實驗來進行的一種變式教學(xué)，它是科學(xué)探究在化學(xué)實驗教學(xué)中的具體化，是在化學(xué)實驗教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，落實培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)目標(biāo)的重要途徑。

根據(jù)實驗的內(nèi)容和作用，可把變式實驗分為以下幾種類型：

變式實驗分類及界定

■

將“變式教學(xué)法”應(yīng)用于高中化學(xué)實驗教學(xué)時，應(yīng)著重把握以下幾點：

①充分挖掘課本中理論與實驗的結(jié)合點；

②進一步增加實驗的科學(xué)性和研究性；

③加強實驗的設(shè)計性和探索性。

【案例6】“為什么硝酸銅溶液呈藍(lán)色，而銅與濃硝酸反應(yīng)溶液呈綠色？”實驗教學(xué)過程設(shè)計如下：

【發(fā)現(xiàn)問題】無論是以往的教材還是高中新課程都安排了銅與濃硝酸反應(yīng)的實驗。硝酸銅溶液呈藍(lán)色，為什么銅與濃硝酸反應(yīng)溶液呈綠色？

【提出假設(shè)】可能是因為生成的NO2氣體在溶液中呈黃色，與藍(lán)色硝酸銅溶液混合在一起而呈綠色。

【實驗探究】可設(shè)計如下實驗進行研究：

變式實驗一：在反應(yīng)后的溶液中加少量的水，觀察溶液是否變藍(lán)色。

變式實驗二：將反應(yīng)后的溶液加熱，觀察溶液是否變藍(lán)色。

變式實驗三：對比實驗：取純硝酸銅藍(lán)色溶液，向其中通入NO2，觀察溶液是否變綠色。

【得出結(jié)論】實驗結(jié)果顯示：

①隨著水的加入溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色；

②加熱后，溶液也逐漸變?yōu)樗{(lán)色；

③在硝酸銅藍(lán)色溶液中通入NO2，溶液將逐漸變?yōu)榫G色。

教學(xué)評析：這是一個探索性變式實驗，通過這樣一個探索性實驗的“變式”學(xué)習(xí)，能夠讓學(xué)生充分體會到探究性學(xué)習(xí)的快樂和意義。在化學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)盡可能對學(xué)生進行各種變式訓(xùn)練，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，充分挖掘?qū)W生的思維潛能，促進學(xué)生的發(fā)散思維不斷得到啟發(fā)和深化，從而為他們創(chuàng)新能力的發(fā)展、創(chuàng)新性人格的養(yǎng)成打下堅實的基礎(chǔ)。

在實施變式教學(xué)中，我們應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和課題特點選擇合適的教學(xué)方法，變式是為教學(xué)目的服務(wù)的，不能為了“變”而變。在化學(xué)教學(xué)中，恰當(dāng)合理的變式能營造一種生動活潑、寬松自由的氛圍，能開拓學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生的思維，有助于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神與創(chuàng)新意識。同時，教師應(yīng)重視分析學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)任務(wù)，運用變式進行教學(xué)時要符合學(xué)生的認(rèn)識發(fā)展規(guī)律，在了解學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的前提下精心設(shè)計變式問題，所設(shè)計的變式情境要符合學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，“變”后教師要及時引導(dǎo)學(xué)生進行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律并使學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的方式方法，使之逐步成為學(xué)生的自覺行為。

參考文獻(xiàn)：

[1]王樂堯.新課程化學(xué)教學(xué)中有效問題的創(chuàng)設(shè)與案例分析[J].杭州化學(xué)年會論文，2010.

[2]喬瑞英.變式在高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計中的應(yīng)用[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)出版社，2011.

[3]丁中霞.變式在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的理論與實踐研究[D].華中師范大學(xué)出版社，2008.

（作者單位 浙江省杭州市余杭第二高級中學(xué)）

？誗編輯 劉莉琴