在“必做实验”教学中落实核心素养——以“配制一定物质的量浓度溶液”为例

在“必做实验”教学中落实核心素养——以“配制一定物质的量浓度溶液”为例

高丽丽

天津市南开中学滨海生态城学校

摘要：基于学生发展的视角，结合初高中对配制溶液的教学要求，以人教版九年级化学《配制一定质量分数溶液》的知识为基础，引导学生独立探索《配制一定物质的量浓度的溶液》实验步骤，创新实验仪器，体会各个实验步骤的内在联系和必然性，培养学生的参与意识、严谨求实的科学态度和社会责任感。

关键词：配制溶液；质量分数；物质的量浓度

本文以九年级化学《配制一定质量分数溶液》的知识为基础，以《配制一定物质的量浓度的溶液》的教学任务为载体，探索一条使每个学生化学学科的核心素养得到不同程度的发展，适应现代生活和未来发展的多样化需求的教学途径。

一、本节教学活动的设置从头到尾都从学生已有的真实生活经验出发。首先创设真实的情境，引出准确浓度的重要意义：列举生活中需要准确浓度的溶液，并说明摄入盐过高的弊端。通过生活经验，学生能够列举生活中要求准确浓度的例子：生理盐水、酒等。列举摄入盐过高的弊端：高血压、加重糖尿病、儿童呼吸道感染缺锌等。通过客观、真实的情境促进学生认识化学与人类生活的密切关系。能使他们真切的体会到准确配制一定物质的量浓度溶液在生产生活中的重要意义，培养学生的社会责任感和参与意识。对于后面实验步骤中溶解后能否直接转移到容量瓶中的问题，结合容量瓶上温度的精确要求，引发学生对溶解热的思考，第一章碳酸钠碳酸氢钠的性质对比实验教学中，学生通过家庭生活小实验已经有了碳酸钠溶于水放热的经验，学生自然能想到冷却至室温后再转移液体。而碳酸氢钠溶于水却没有明显的温度变化，是碳酸氢钠溶于水就没有热量变化呢？通过学生查阅资料发现有的物质溶于水后放热，而有的物质溶于水后吸热，自然就能归纳出要“恢复至室温后”再将溶液转移至容量瓶中。配制完溶液，对于误差分析部分的教学内容以前只局限于假设，如果所配制的溶液浓度高可能是哪些原因？低了又可能是哪些原因？没有准确的数据做支撑。而学生用盐度计准确测定氯化钠溶液的密度和质量分数后，可以算出溶质的物质的量浓度，可以有针对性的对误差进行分析，更能培养学生严谨求实的科学态度。作业部分为稀释消毒液，展示消毒液说明书：1、消毒饮食具：用原液按照1：9的比例兑水(半盆水倒入6盖）；2、瓜果、蔬菜：用原液按照1：29的比例兑水（半桶水倒入4盖）。请同学们想一想在每家所配制的溶液都一样吗?配制溶液的方法准确吗？怎样才能配制准确浓度的消毒液呢？学生自主调用初中浓硫酸配制一定质量分数的稀硫酸的实验过程，结合配制一定物质的量浓度溶液的方法，改进或评价问题解决方案，完成真实的任务。通过这种真实的情境，发展并诊断学生解决实际问题的能力和对化学价值的认识水平。从头到尾，无不是从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发，帮助学生认识化学与人类生活的密切关系，关注人类面临的与化学相关的社会问题。培养学生的参与意识和社会责任感。

二、基于学生的已有经验，培养学生创新设计实验仪器的能力。在设计配制一定物质的量浓度的溶液的实验步骤之前，要求学生回顾初中学过的配制一定质量分数溶液的步骤：计算、称量、量取、溶解、装瓶贴标签。计算、称量之后学生很容易想到确定溶液体积。学生通过观察两种常见的量取液体体积的仪器：烧杯和量筒。研究它们各自的结构特征，烧杯：内径较大，精确度低，盛装液体多。烧杯：内径小，精确度高，注明温度，盛装液体少。通过学生的观察和问题链的方式不断引发学生思考：量筒内径较小，相比较更准确，上面标有温度，意识到热涨冷缩问题。而烧杯内径较大，上面未表明温度，而量筒由于内径较小量取等量的液体就需要高度更高，烧杯的内径较大能够避免量筒过高的问题。结合烧杯和量筒的优点和不足，学生初步设计出这样的仪器： 。结合量筒的脖细精确的特征，又改成： 。问题：需不需要盖？如果需要，用玻璃片好吗？引出 。通过学生分析，认为玻璃片不严密，用塞子，磨砂的更严密。进一步改进为： 。问题：结合量筒的优点，还要注意哪些问题？学生意识到要注明温度，进一步改进成： 。问题：既然要准确量取体积，还要注意什么？学生能想到所量液体的体积，最终改进成： 。从学生已有认知出发，通过观察学生熟悉的实验仪器：烧杯和量筒，对比烧杯、量筒各自的优点与不足，让学生在观察与讨论中发现问题、提出问题、解决问题，从中培养科学观察、规范表达和分析问题的能力。最终展示容量瓶： 。学生发现自己设计的仪器百分之九十五都和容量瓶一致，强化科学探究的意识，逐步形成独立思考，勇于创新的精神。培养学习化学的兴趣。

三、在学习过程中，采取严谨求实、生生互评等多样的评价手段，更能激发学生学习的积极性、主动性和严谨性。配制完溶液，继续引发问题链，提问：同学们配制的生理盐水能直接使用吗？学生产生质疑，开始对实验误差产生思考。提问：有没有一种仪器能测定一下所配制的溶液浓度是否准确？此时，展示盐度计这一新仪器。通过观察盐度计的两个读数：密度、溶质质量分数，分析计算所配溶液的物质的量浓度：

C=n/V=（ω·ρ·V/M)/V=ω·ρ·V/MV=ω·ρ/M

在数据面前，与预期浓度值对比，学生之间互相评价产生误差的原因，归纳整理出误差产生的主要原因：溶质的物质的量和溶液的体积，引导学生重新思考实验的各个环节，有针对性地分析本组误差产生的原因，使学生养成注重实证、严谨求实的科学态度。在实验过程中，教师通过现场抓拍学生实验过程的错误或不规范操作，如：玻璃棒放在刻度线以上、移液时液体外溅、加水超过刻度线等，在投影上分别进行展示，展开生生互评、教师点评以及反思交流等活动，并要求学生以思维导图的形式整理出配制溶液过程中所有可能的实验误差，并交流展示，既能培养学生实验操作中严谨求实的态度，又能提升他们的实践能力。

四、知识的构建，尽量要在课堂上自然生成，而不是一味的灌输。在探究配制一定物质的量浓度溶液的实验步骤时，以配制一定质量分数溶液为基础，通过对比实验原理，不断分析完善出配制一定物质的量浓度溶液的实验步骤，实现初高中知识的自然衔接。而在称量时，并未就如何准确称量一定质量的NaCl固体做任何解释。而是在误差分析的时候，通过学生展示自己的所称NaCl的质量2.3g和2.250g的反差，引起学生对仪器准确性的注意。提前给其中一组用了电子天平，这样设计的“小秘密”更能激发学生的探究意识和对实验仪器准确性的认识。通过当场抓拍图片展示，对比所配制溶液的浓度与预期浓度的差别，能更加有针对性的对学生实验的操作进行点评。关于实验仪器，传统的教学方式都是由教师直接介绍容量瓶，学生一味的接受，并不能理解为什么要把容量瓶设计成大肚能容、脖细精确的造型，而通过烧杯和量筒的构造对比，学生能取长补短，独立设计出接近完美的实验仪器模型，能大大激发学生的创新意识，树立独立探索的自信心。

参考文献：

1. 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准.[M].北京：人民教育出版社，2017.

2. 孙重阳.哲学视野下的化学核心素养现状分析与培养策略研究.[J]中学化学教学参考,2018(5):5-8