徐愛華

新課標(biāo)指出：“評價設(shè)計(jì)與實(shí)施應(yīng)科學(xué)、簡潔易行；定性評價與定量評價相結(jié)合，能有效評價學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果；任務(wù)真實(shí)和公平，能提供給學(xué)生充分展示的機(jī)會，并符合學(xué)生不同階段心理發(fā)展的特征……”所以教學(xué)中不斷嘗試，加以設(shè)計(jì)中體現(xiàn)“真實(shí)、實(shí)驗(yàn)和有用的化學(xué)”理念，促進(jìn)初中化學(xué)教學(xué)朝著“在實(shí)驗(yàn)中學(xué)化學(xué)”加以改革。

許多教師認(rèn)為：化學(xué)方程式的計(jì)算屬于一種計(jì)算技能，所以教學(xué)中往往采用講原理、講例題、講解題格式與步驟，由學(xué)生模仿解題，再配以各種變式訓(xùn)練促進(jìn)學(xué)生熟練掌握這樣的設(shè)計(jì)思路。筆者查閱了不少雜志和網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于此課題的教學(xué)設(shè)計(jì)，核心內(nèi)容多是如此，不同之處在于導(dǎo)入情景和習(xí)題選擇上。

這樣的設(shè)計(jì)用于應(yīng)試教育能有效幫助學(xué)生解題、得分，不足之處在于：

在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面似乎有所欠缺?！耙罁?jù)化學(xué)方程式的計(jì)算”是為了解決實(shí)際生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)中的用量、產(chǎn)量問題?？墒菍W(xué)生學(xué)了之后有沒有真正運(yùn)用到實(shí)際中呢？沒有。初中階段幾乎沒有哪個實(shí)驗(yàn)真正用到依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算出的數(shù)據(jù)，也沒有真正驗(yàn)證過依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算得到的數(shù)據(jù)在實(shí)際中有多少誤差。學(xué)生只是在不斷變化的解題環(huán)境中運(yùn)用它，至于計(jì)算得到的數(shù)據(jù)符不符合實(shí)際情況，或?qū)?shí)際情況有多少指導(dǎo)價值不再關(guān)心、思考。長此以往學(xué)生只會紙上談兵，碰到實(shí)際問題缺乏變通和靈活，而且對自己所學(xué)知識有多少實(shí)用價值沒有深刻認(rèn)識，不會養(yǎng)成用書本知識解決實(shí)際問題的思維方式。

沒有考慮學(xué)生學(xué)習(xí)心理變化。一些基礎(chǔ)不太扎實(shí)、學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)的學(xué)生在經(jīng)歷“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！薄ⅰ敖M成物質(zhì)的化學(xué)元素”、“物質(zhì)的組成”再到“化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系”這些化學(xué)理論知識的輪番轟炸下，學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情已經(jīng)所剩無幾，此時“化學(xué)方程式的書寫與應(yīng)用”可能成為壓倒駱駝的最后一根稻草。因此在老師眼中“依據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算”這部分知識條理清晰，步驟簡單，計(jì)算也不復(fù)雜，在某些學(xué)生眼里卻成為跨不過的鴻溝，實(shí)在是之前的化學(xué)理論知識不夠扎實(shí)及消極學(xué)習(xí)心理問題的總爆發(fā)。此時老師在這里用題海戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算能力將是一項(xiàng)枯燥又低效的活動。我們能不能將這種課上得更生動一點(diǎn)呢？

為此，我們需要對這堂課重新設(shè)計(jì)，以彌補(bǔ)以上不足。筆者嘗試插入實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)“真實(shí)、實(shí)驗(yàn)和有用的化學(xué)”的理念。以“如何利用高錳酸鉀加熱分解順利收集三瓶氧氣？”作為貫穿整節(jié)課的線索，先由教師講解化學(xué)方程式中各物質(zhì)之間存在的質(zhì)量關(guān)系，再安排學(xué)生進(jìn)行計(jì)算，最后進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果而不是解題答案檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

一、用什么方式導(dǎo)入課題

學(xué)生在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)一“氧氣的制取與性質(zhì)”過程中普遍遇到一個問題，就是高錳酸鉀的用量問題。書本上的實(shí)驗(yàn)步驟是這樣寫的：“向試管中加入少量高錳酸鉀粉末……”“連續(xù)收集三瓶氣體，并使其中一瓶存留少量水”。（2）當(dāng)時學(xué)生認(rèn)為固體沒有具體說明用量時應(yīng)當(dāng)取蓋滿試管底的量，后經(jīng)老師提醒大約取三藥匙的量，但大部分學(xué)生還是不敢多取，結(jié)果沒收集到三瓶氣體反應(yīng)就結(jié)束，最后只能重新添加高錳酸鉀再次收集，耽誤了不少時間。這件事很多學(xué)生都有印象，教師告訴他們，以后有辦法解決這一問題。所以將這件事作為新課導(dǎo)入：“同學(xué)們還記得上次做高錳酸鉀分解制氧氣的實(shí)驗(yàn)嗎？有些同學(xué)高錳酸鉀放少了，結(jié)果收集不滿三瓶氧氣，還有的同學(xué)后來又加多了，導(dǎo)致三瓶氧氣收滿了還在不斷放出氧氣，造成高錳酸鉀浪費(fèi)。要想正好收集到三瓶氧氣到底需要分解多少克高錳酸鉀呢？掌握一定計(jì)算方法完全可以在實(shí)驗(yàn)前把所需的高錳酸鉀預(yù)算出來。今天我們就來學(xué)習(xí)這種計(jì)算方法，并且你是不是‘精算師通過實(shí)驗(yàn)就能進(jìn)行檢驗(yàn)?！边@樣的導(dǎo)入給學(xué)生明確的、富有挑戰(zhàn)性的、與學(xué)生經(jīng)歷有關(guān)系的學(xué)習(xí)任務(wù)，更好地激起他們的學(xué)習(xí)興趣和解決問題的迫切愿望。

二、為什么選擇高錳酸鉀分解實(shí)驗(yàn)

這節(jié)課該安排哪個實(shí)驗(yàn)？很多老師選擇以下反應(yīng)作為本課插入實(shí)驗(yàn)，但是幾乎沒有老師真正愿意將實(shí)驗(yàn)中的質(zhì)量關(guān)系測量給學(xué)生看。原因是：鎂條燃燒由于產(chǎn)物有大量白煙生成，不容易收集會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。鎂條和稀硫酸反應(yīng)制氫氣，反應(yīng)速度夠快，但是由于氫氣密度太小，要有明顯的質(zhì)量差需生成的氫氣體積太大，對收集造成麻煩。雙氧水分解制氧氣，石灰石和稀鹽酸制二氧化碳，這兩個反應(yīng)都是速度越來越慢，反應(yīng)終點(diǎn)難以判斷，耗時太多。生成沉淀的反應(yīng)要把沉淀進(jìn)行過濾、洗滌、干燥、稱重，更是操作復(fù)雜。經(jīng)實(shí)驗(yàn)認(rèn)證加熱堿式碳酸銅、高錳酸鉀制氧氣和氯酸鉀制氧氣這幾個反應(yīng)較適合用來驗(yàn)證化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量關(guān)系，它們都符合實(shí)驗(yàn)裝置簡單、實(shí)驗(yàn)快速、誤差合理這樣幾個特點(diǎn)。因?yàn)橹皩?shí)驗(yàn)中學(xué)生對高錳酸鉀制氧氣有過困惑，將它作為教學(xué)情境會對學(xué)生更具吸引力。

三、做實(shí)驗(yàn)會浪費(fèi)時間嗎

有教師認(rèn)為插入一個學(xué)生做過的實(shí)驗(yàn)會耗費(fèi)時間，壓縮學(xué)生做課堂練習(xí)的時間，降低整節(jié)課的教學(xué)效率。其實(shí)安排實(shí)驗(yàn)充分體現(xiàn)了化學(xué)的真實(shí)性、實(shí)用性，它能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使乏味的計(jì)算變得實(shí)實(shí)在在，變得輕松愉快。這樣設(shè)計(jì)滲透了更多的學(xué)科思想，不僅提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，還為學(xué)生終身發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。這節(jié)課中學(xué)生有更多機(jī)會體驗(yàn)探究過程，豐富的探究活動能促進(jìn)學(xué)生多方面能力發(fā)展，啟發(fā)學(xué)生將書本知識和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。另外，整個實(shí)驗(yàn)從稱取裝置和藥品的質(zhì)量到搭好裝置進(jìn)行加熱，到排水法收集氧氣完畢，最后稱取裝置和固體殘留物質(zhì)量，總計(jì)耗時不超過十分鐘，動靜相宜，確保課堂時間的高效利用。

四、如何保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性

可計(jì)量和準(zhǔn)確性是定量實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，實(shí)驗(yàn)室里有量筒和精確度達(dá)0.01克的電子天平，基本能滿足測量精度要求。本實(shí)驗(yàn)圍繞“如何利用高錳酸鉀加熱分解順利收集三瓶氧氣”開展計(jì)算，只有用計(jì)算所得的高錳酸鉀加熱恰好收集到三瓶氧氣才能讓學(xué)生信服這種化學(xué)計(jì)算的巨大應(yīng)用價值。首先要計(jì)算出三瓶氧氣的總體積，使用的方法是水替代法，利用量筒量出集氣瓶中水的總體積。再從書上查出氧氣的密度，算出三瓶氧氣的總質(zhì)量，這里純在誤差，但不大。利用方程式計(jì)算出所需的高錳酸鉀質(zhì)量并利用電子天平稱取，為準(zhǔn)確收集到氧氣，必須采用排水法，準(zhǔn)確判斷開始收集的時機(jī)，為防止換瓶時有氣體逸出，筆者采用一個約350毫升的礦泉水瓶裝上與三瓶氧氣等體積的水進(jìn)行排水法收集。理論上當(dāng)瓶中水排盡時恰好是反應(yīng)停止時，實(shí)際操作效果很好，給學(xué)生不小的震撼，堅(jiān)定他們化學(xué)是“真實(shí)的、有用的”這樣的思想。

五、學(xué)生會有更多收獲嗎

因?yàn)榘才艑?shí)驗(yàn)演示而放棄更多學(xué)生練習(xí)的機(jī)會，學(xué)生學(xué)到的東西會減少嗎？實(shí)際上圍繞做實(shí)驗(yàn)這一環(huán)節(jié)學(xué)生學(xué)習(xí)了如何測量集氣瓶容積，如何將氣體體積換算成質(zhì)量，如何稱出裝置中藥品的質(zhì)量，如何通過裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量差算出生成氣體質(zhì)量。實(shí)際操作中學(xué)生還發(fā)現(xiàn)電子天平的讀數(shù)是跳動的，帶裝置稱量要比將藥品取出稱更簡便準(zhǔn)確，這些經(jīng)驗(yàn)的獲得都是紙上演算達(dá)不到的。由此實(shí)驗(yàn)還可引出延伸思考：為什么實(shí)際制氧氣中高錳酸鉀用量比理論計(jì)算的多一些？如何計(jì)算并驗(yàn)證反應(yīng)中生成的二氧化錳的質(zhì)量？如果所用高錳酸鉀中含有不分解的雜質(zhì)，該如何計(jì)算雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？