尋找生活中的酸堿指示劑

方 敏

上海市南洋模范初級(jí)中學(xué)(200030)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，實(shí)驗(yàn)探究對(duì)于學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提高無(wú)疑起了至關(guān)重要的作用?；瘜W(xué)學(xué)科素養(yǎng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)提出了明確的要求，即：能發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的化學(xué)問題；能依據(jù)探究目的設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)操作；能對(duì)觀察記錄的實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行加工并獲得結(jié)論；能和同學(xué)交流實(shí)驗(yàn)探究的成果，提出進(jìn)一步探究或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)想；能尊重事實(shí)和證據(jù)，不迷信權(quán)威，具有獨(dú)立思考、敢于質(zhì)疑和批判的創(chuàng)新精神。

傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)已難以達(dá)成化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)所提出的要求。因此，教師應(yīng)根據(jù)教材內(nèi)容，設(shè)計(jì)安全且易操作的課外拓展實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)與實(shí)際生活相結(jié)合，增加實(shí)驗(yàn)探索的機(jī)會(huì)。教師應(yīng)充分相信學(xué)生的能力并及時(shí)轉(zhuǎn)變觀念，從學(xué)生實(shí)驗(yàn)的指揮者變成學(xué)生實(shí)驗(yàn)的支持者、引導(dǎo)者與合作者，指導(dǎo)學(xué)生利用多種學(xué)習(xí)手段自主開展實(shí)驗(yàn)探究，并及時(shí)做好實(shí)驗(yàn)總結(jié)，促進(jìn)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ娜姘l(fā)展。

筆者結(jié)合上教版“溶液的酸堿性”一節(jié)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生“尋找生活中的酸堿指示劑”的實(shí)踐與思考。

1 重視選題，體現(xiàn)課題的合理性和可操作性

此次“尋找生活中的酸堿指示劑”實(shí)驗(yàn)課題是基于教材中“溶液的酸堿性”一節(jié)提出的，其中有關(guān)波義耳發(fā)現(xiàn)紫羅蘭花瓣能做酸堿指示劑的相關(guān)資料讓許多學(xué)生很感興趣，學(xué)生們對(duì)此次實(shí)驗(yàn)課題的熱情與參與度也超出了筆者的預(yù)期，究其原因與該實(shí)驗(yàn)課題的合理性和可操作性有很大關(guān)系，具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：①此類相關(guān)研究較多，可供查閱借鑒的資料較多；②實(shí)驗(yàn)原理相對(duì)簡(jiǎn)單，學(xué)生易于把握；③提取酸堿指示劑所用的植物來(lái)源于生活，可供借鑒的生活經(jīng)驗(yàn)較多，例如在滴有紫葡萄汁的衣服涂上肥皂時(shí)，紫色會(huì)變?yōu)樗{(lán)色；④實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所為家庭，實(shí)驗(yàn)儀器、藥品等來(lái)源廣泛，操作便捷；⑤實(shí)驗(yàn)操作安全性較高，學(xué)生不易產(chǎn)生畏懼心理。因此，選擇課題時(shí)要充分考慮實(shí)施的合理性和可操作性，這也是課題最終得以順利完成的必要前提。

2 重視合作，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的多樣化

課題的實(shí)施過(guò)程包括資料查閱、實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)、儀器藥品的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)的開展、反思總結(jié)等主要階段，這期間要倡導(dǎo)學(xué)生們自行分組，小組成員團(tuán)結(jié)協(xié)作開展研究。學(xué)生是研究的主體，作為指導(dǎo)教師，更多扮演的是組織者的角色。如學(xué)生們遇到一時(shí)難以解決的問題，教師會(huì)參與討論并給與適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，但不會(huì)參與具體實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)施等過(guò)程，鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的多樣化，這對(duì)于提升他們的學(xué)科素養(yǎng)有很好的促進(jìn)作用。同時(shí)，教師不要低估學(xué)生的能力，要充分信任他們，此次課題學(xué)生所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案就給了筆者很大的驚喜。表1是此次課題中學(xué)生們呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)方案。

3 重視態(tài)度，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、一絲不茍的科學(xué)精神

化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、現(xiàn)象觀察、記錄結(jié)果、分析討論等科學(xué)方法融為一體，也體現(xiàn)了嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、一絲不茍的科學(xué)精神，這些都是學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的重要組成部分。因此，教師不能只關(guān)注學(xué)生科學(xué)方法的實(shí)施情況，也要關(guān)注學(xué)生科學(xué)態(tài)度的提高。

此次課題有多組學(xué)生使用了薺菜作為提取酸堿指示劑的原料，但其中有一組學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告引起了筆者的注意。該組學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告中指出，薺菜提取液為綠色，分別在白醋和肥皂水中加入該提取液，并沒有明顯的顏色變化。而其他組的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中顯示薺菜汁在酸性溶液中呈紅色，在堿性溶液中呈黃綠色。筆者同該組學(xué)生討論原因，在確認(rèn)了現(xiàn)象記錄準(zhǔn)確無(wú)誤的前提下，贊揚(yáng)了他們堅(jiān)持實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。但要找到現(xiàn)象不一致的原因，筆者首先建議他們換做其他組的提取方法重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果仍然是薺菜汁在酸堿性溶液中顏色幾乎不變。那么，原因會(huì)不會(huì)出在選用的薺菜上？他們隨后又去菜場(chǎng)選購(gòu)薺菜，發(fā)現(xiàn)原來(lái)菜場(chǎng)里賣的薺菜有兩個(gè)品種，分別是板葉薺菜和散葉薺菜。再選用這兩種薺菜分別做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象的確不同，具體內(nèi)容見表2。

表1 學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案

表2 不同薺菜汁在酸堿性溶液中的變色

4 注重總結(jié)，完善實(shí)驗(yàn)分析與成果交流

分析總結(jié)與交流是課題研究中必不可少的組成部分，也是課題研究的最后一個(gè)階段。課題總結(jié)的形式是多樣的，此次總結(jié)的形式是讓學(xué)生們拍成小視頻，并形成小論文，最后在班級(jí)和校園網(wǎng)上做交流。學(xué)生在論文中指出，有些植物提取液遇到酸堿性溶液后變色并不明顯，因此不適合做酸堿指示劑，例如青菜、菠菜、胡蘿卜、橙子等。有些植物提取液遇到酸堿性溶液后有明顯的顏色變化，是非常好的植物酸堿指示劑。以下羅列了部分小組總結(jié)的植物酸堿指示劑，見表3。

對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析總結(jié)還要注重對(duì)一些特殊現(xiàn)象進(jìn)一步探究思考、總結(jié)規(guī)律。例如散葉薺菜可以作酸堿指示劑，而板葉薺菜為什么不可以？筆者和學(xué)生一起討論尋找原因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)板葉薺菜全株呈綠色，而散葉薺菜根莖部呈紫紅色，焯水后散葉薺菜根部的紫紅色幾乎全部褪去。散葉薺菜之所以能做酸堿指示劑，可能和這部分色素有關(guān)。通過(guò)查閱文獻(xiàn)，我們了解到，某些植物中含有豐富的花青素和其他有機(jī)酸堿，當(dāng)pH改變時(shí)，有機(jī)酸堿的結(jié)構(gòu)改變，致使其顏色發(fā)生變化，因而可以作為酸堿指示劑。

表3 部分植物酸堿指示劑的變色情況

不少小組在總結(jié)交流中還提出了今后實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)設(shè)想，主要包括以下方面：①指示劑提取的方案優(yōu)化，例如研究植物指示劑如何保存不變質(zhì)問題，探究不同植物的最佳提取方案和藥品用量問題等；②酸堿性溶液的選取，例如探究pH不同對(duì)植物指示劑變色的影響，“八四消毒液”作為堿性溶液使指示劑先變色再褪色的再探究等。

學(xué)生通過(guò)開展實(shí)驗(yàn)課題經(jīng)歷了合作探究，收獲了探究的成果，提高了自身的學(xué)科素養(yǎng)。筆者也在指導(dǎo)學(xué)生探究過(guò)程中看到了學(xué)生的巨大科研潛力，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)有了更深入的思考與啟發(fā)。