初三學(xué)生化學(xué)研究性學(xué)習(xí)研究

黎宙 黃晏萍 朱惠芳

【關(guān)鍵詞】 ?初三學(xué)生 我與化學(xué) 研究性學(xué)習(xí) 研究

【中圖分類號】 ?G633.8 ? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】 ?A ? 【文章編號】 ?1992-7711（2019）23-077-03

廣州市中學(xué)生“我與化學(xué)”活動己開展了18年，廣州市教育研究院把優(yōu)秀的學(xué)生作品編成[“我與化學(xué)”活動論文選編]進行出版，己出版至第五冊。通過獲獎作品統(tǒng)計，本地區(qū)初三化學(xué)教師指導(dǎo)初三學(xué)生參與“我與化學(xué)”活動的作品很少，原因有多方面：一是初三升學(xué)的壓力造成師生沒有過剩精力用于“我與化學(xué)”活動的開展;很多老師提出，學(xué)生每天忙于學(xué)業(yè)，老師每天忙于備課，沒有過多時間用于研究性學(xué)習(xí);二是對“我與化學(xué)”活動的開展缺少經(jīng)驗和方法;本地區(qū)初三教師年齡普遍偏大，沒有接觸過研究性學(xué)習(xí)教材，因此，指導(dǎo)學(xué)生進行研究性學(xué)習(xí)缺少辦法;三是初三化學(xué)教師普遍覺得廣州市開展“我與化學(xué)”活動時間己久，很多研究性的課題要么己做過，要么高大上，很難找到可做的課題。因此，很多初三化學(xué)教師放棄了指導(dǎo)學(xué)生進行研究性學(xué)習(xí)，專心于教學(xué)工作。

化學(xué)是一門科學(xué)，科學(xué)需要構(gòu)建科學(xué)研究的方法，初三又是剛開始接觸化學(xué)的第一個年頭，如果能利用“我與化學(xué)”活動，做好研究性學(xué)習(xí)指導(dǎo)，讓學(xué)生像科學(xué)家一樣去做研究，無疑讓學(xué)生終生受益，對學(xué)生的學(xué)習(xí)和成長都有重要意義;因此，如何指導(dǎo)初三學(xué)生進行研究性學(xué)習(xí)，成了課題組的研究目標。

做過初三化學(xué)研究性學(xué)習(xí)的老師都認為，初三化學(xué)研究性學(xué)習(xí)最難的是選題，因為研究性學(xué)習(xí)的題目不好找，要不別人己做過研究，己沒有新的內(nèi)容可寫;要不沒有研究價值，研究開展不下去;要不研究的內(nèi)容高大上，己超出了初三化學(xué)研究水平。其實，初三學(xué)生在化學(xué)方面的課題研究是志在參與，使學(xué)生在知識與能力方面得到提高，在化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)方面得到加強才是目的。初三學(xué)生的化學(xué)研究性學(xué)習(xí)，鑒于他們的基礎(chǔ)知識和水平，一般不要求有完整的、科學(xué)性的結(jié)果，重在過程參與和成長。所以，只要學(xué)生覺得有興趣，即可拿來進行研究性學(xué)習(xí)，研究的過程中可以做前人做過的課題，在研究過程中完善知識，只要有創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)，即為不錯的研究性學(xué)習(xí)。因此，在不影響學(xué)生學(xué)習(xí)的情況下，對學(xué)生選題和如何進行研究可以做以下的工作：

一、把教材中的探究性課題為研究性學(xué)習(xí)課題

九年級上冊第一單元課題2探究活動《觀察和描述——對蠟燭及其燃燒的探究》，教材從蠟燭燃燒前、燃著時、熄滅后進行探究，讓學(xué)生眼界大開，從一根生活中不起眼的蠟燭變成一支緼含著眾多化學(xué)知識的神奇物質(zhì)，學(xué)生的探究欲望被充分激發(fā)出來了，這里還有沒有可探究的內(nèi)容呢？研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)了新的探究內(nèi)容，一支蠟燭很容易就燃燒完了，有沒有方法可以使蠟燭燃燒時間延長呢？根據(jù)這個問題，研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)上網(wǎng)搜索到食鹽能使蠟燭燃燒時間延長，食鹽是生活中的日用品，那么，生活中還有什么物質(zhì)能讓蠟燭燃燒時間延長呢？研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在廚房找到了食鹽、味精、發(fā)酵粉、胡椒、蔗糖等，取相同質(zhì)量的上述物質(zhì)放入相同規(guī)格的燃燒著的蠟燭油里，記錄蠟燭燃燒時長來進行對比，發(fā)現(xiàn)生活中這些物質(zhì)幾乎都能延長蠟燭的燃燒時間，但燃燒的時長不一樣。

研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)又提出新的問題，什么原因?qū)е氯紵龝r間不一樣？通過網(wǎng)絡(luò)查詢，熔沸點高的物質(zhì)能延長蠟燭燃燒時間;進而把燃燒時長與熔沸點進行對比（能查到的物質(zhì)），得出了相同的結(jié)論。進而又提出新的問題，是否溶沸點越高的物質(zhì)能使蠟燭燃燒時間更長？研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)找到氧化鎂、氯化鋁等一些熔沸點較高的鹽，與氯化鈉進行對比實驗，驗證了自己的猜想，發(fā)現(xiàn)溶沸點更高的氧化鎂使蠟燭燃燒的時間更長。那么，是不是在蠟燭里加入氧化鎂來延長燃燒時間呢？通過實驗發(fā)現(xiàn)，答案是否定的，因為加了氧化鎂的蠟燭火焰的亮度不夠，不適合作為延長蠟燭燃燒時長的物質(zhì)。

研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在探究過程中，因為聞到生活中的物質(zhì)加入蠟燭后發(fā)出了不同的氣味，或愉悅、或難聞、或清香，聯(lián)系到現(xiàn)階段的蠟燭己失去了日常生活中照明的功能，更多的是創(chuàng)造浪漫環(huán)境中去應(yīng)用，因此又有了進一步的想法，進行了DIY制作，制作多功能蠟燭。如在熔化的蠟燭里添加各種精油，制成不同香味，不同形狀，不同作用的蠟燭，并介紹它們在不同方面的應(yīng)用，讓同學(xué)們一塊來體驗新制蠟燭的奇妙之處。

這樣的研究性學(xué)習(xí)無疑達到了效果，讓學(xué)生像科學(xué)家一樣學(xué)習(xí)研究，創(chuàng)造新用途的蠟燭，形成了化學(xué)學(xué)習(xí)造福人類的良性循環(huán)。

教材中的探究性內(nèi)容很多，除了《觀察和描述-對蠟燭及其燃燒的探究》以外，還有《人體吸入的空氣和呼出氣體有什么不同》、《分解過氧化氫制取氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的作用》、《水的組成》、《反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量的關(guān)系》等等，這些探究要繼續(xù)深入探究的話，看似無從下手，但經(jīng)過改變角度看問題，深入挖掘，又會有新的發(fā)現(xiàn)。

二、把教材中易出問題的實驗為研究性學(xué)習(xí)課題

九年級化學(xué)上冊第二單元課題3探究活動《分解過氧化氫制氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的作用》，研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)憶起，老師在演示“分解過氧化氫制取氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的作用”的實驗，往5ml5%的過氧化氫中加入二氧化錳，試管中立即產(chǎn)生大量白霧，用帶火星的小木條檢驗，小木條的火星只是變得更旺，并沒有復(fù)燃，實驗失敗。隨后老師重復(fù)做這個實驗，結(jié)果還是沒有成功。當時資詢老師得知，多年來這個實驗有時成功，有時不成功，原因是什么沒搞清楚。研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)提出第一個問題：什么原因使教科書中的重要實驗不易成功，能否找到新的催化劑，使實驗效果變得更好。另外，研究性學(xué)習(xí)小組又發(fā)現(xiàn)，實驗室用二氧化錳催化過氧化氫溶液制取氧氣并做氧氣性質(zhì)實驗時，反應(yīng)過于劇烈，不易收集，又產(chǎn)生大量白霧，影響氧氣性質(zhì)實驗現(xiàn)象的觀察，提出第二個問題：有沒有新的催化劑，能得到平穩(wěn)的氧氣流，能否不產(chǎn)生白霧，使氧氣的性質(zhì)實驗不受影響。

研究性學(xué)習(xí)小組通過討論認為：在“分解過氧化氫制取氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的作用”的實驗，小木條沒有復(fù)燃可能與二氧化錳的量有關(guān)或與過氧化氫溶液的濃度有關(guān)。因此設(shè)計了兩組實驗：一是用不同濃度的過氧化氫溶液如：1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%分別與少量二氧化錳（用藥匙的小匙來?。┻M行實驗，觀察能否使帶火星的小木條復(fù)燃。另外，用5%的過氧化氫與不同質(zhì)量的二氧化錳0.1g、0.3g、0.5g、0.7g、0.9g、1.1g進行實驗。得出了如下結(jié)論：一是如果二氧化錳取的量較少（用小匙來?。?，不管過氧化氫的濃度是多少，小木條都可能復(fù)燃，但過氧化氫濃度超過15%時，不夠穩(wěn)定，有時復(fù)燃，有時不能復(fù)燃。二是過氧化氫濃度為5%時，二氧化錳小于0.3g（約一小匙）時，小木條基本上能復(fù)燃，超過0.3g時則不穩(wěn)定，有時能復(fù)燃，有時不行。因此，實驗小組的同學(xué)分析老師演示失敗的原因，存在二種可能：

（1）可能配制的過氧化氫溶液的濃度高于5%，反應(yīng)太劇烈，白霧多，火星不易復(fù)燃。

（2）可能加入的二氧化錳的量太多，反應(yīng)太劇烈，白霧多，火星不易復(fù)燃。

研究性學(xué)習(xí)小組對“分解過氧化氫制取氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的作用”的實驗提出解決問題的方案：過氧化氫溶液的濃度不超過5%，二氧化錳用小匙來?。s0.3g），如果一次不行，重做一般可達實驗效果。

5%的過氧化氫分解制取氧氣除了二氧化錳外還有什么物質(zhì)適合做催化劑，并用于實驗室制取氧氣和在催化劑探究實驗中代替二氧化錳呢？

尋找新的催化劑研究性學(xué)習(xí)小組按物質(zhì)的分類，如單質(zhì)、氧化物、酸堿鹽與有機物來找，實驗室的藥品盡量每一類找三種，以達到尋找新的催化劑的目的。通過實驗研究，學(xué)生得出如下結(jié)論：能使5%過氧化氫發(fā)生快速催化作用的是氯化銅和氯化鐵，由于實驗室的氯化鐵儲存時間太長，己經(jīng)變成溶液，溶液中的固體結(jié)塊很難取出，故推薦使用氯化銅固體。按照實驗室制取氧氣的實驗操作，在5%的過氧化氫溶液中加入氯化銅固體，能產(chǎn)生大量氣泡，沒有白霧產(chǎn)生;用帶火星的小木條來檢驗，火星復(fù)燃;再進行氧氣收集，反應(yīng)速率適中，效果非常理想;把實驗后的溶液蒸干，出現(xiàn)了細細的淺綠色粉末，證明氯化銅只是起催化作用，并沒有生成新物質(zhì)。故研究性學(xué)習(xí)小組建議教科書采用氯化銅做5%的過氧化氫的催化劑，效果更理想。

尋找新的催化劑找出了新的意義，是在實驗中防止實驗失敗和實驗效果更好的角度來進行，這對學(xué)生的成長有較大幫助。教材中易出問題的實驗比較多，如木炭還原氧化銅、氫氧化鈉滴入酚酞、面粉爆炸等，只要易出錯，不易成功的實驗等都可以拿來指導(dǎo)學(xué)生進行研究性學(xué)習(xí)，只要有新的發(fā)現(xiàn)，即為不錯的研究性學(xué)習(xí)課題。

三、對一些爭議性較多的問題進行研究性學(xué)習(xí)

例如.（廣州市2016年中考）27.（10分）實驗室部分裝置如下圖所示，回答下列問題（制取時將A中的藥品混合）。

（1）制取并收集不同氣體，填寫下表空白。

（2）收集干燥的CO2還需要用裝置E，E中盛裝的試劑為。

（3）用上述裝置A制取O2時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

答案提示：收集二氧化碳的方法選C不選B。這符合教科書中氣體收集方法中排水法的適用條件，排水法適用于不易溶于水、不與水反應(yīng)這一條件的氣體，如二氧化碳。在全國各地的不同類型的考卷中二氧化碳的收集都是采用向上排空氣法，而不采用排水法。但初三化學(xué)教科書《人體吸入的空氣與呼出氣體有什么不同》的探究中，用排水法收集呼出氣體，再用澄清石灰水檢驗，澄清石灰水變渾濁，說明呼出氣體中二氧化碳含量比空氣中的二氧化碳多。也就是說，用排水法收集呼出氣體時水對二氧化碳的收集影響并不大，還能夠收集到較多的二氧化碳，說明二氧化碳用排水法收集還是可以收集到的。研究性學(xué)習(xí)小組討論分析認為：雖然CO2可溶于水，但CO2在常溫下的溶解度僅為1：1，對收集的影響并不大;雖然二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，但碳酸不穩(wěn)定，容易分解成CO2和水，因此，CO2應(yīng)該是可以用排水方法收集的。

研究性學(xué)習(xí)小組用相同的藥品，30ml的稀鹽酸和15g的大理石分別用排水法和向上排空氣法收集二氧化碳，得出了如下的結(jié)論：

1.排水法和向上排空氣法集滿三瓶二氧化碳所需的時間：向上排空氣法1分56秒;排水法為2分06秒，向上排空氣法用時較短。

2.使用排水法最多可收集到三瓶多一點二氧化碳，而向上排空氣法可收集到5瓶多一點二氧化碳。

研究性學(xué)習(xí)小組又提出了疑問：同樣的藥品，向上排空氣法收集的二氧化碳比排水法收集多，除了一部分CO2溶于水外，是否還有其它原因，如：向上排空氣法收集的CO2不純，排水法收集時因為集氣瓶有一部分在水面下，水壓導(dǎo)致氣體被壓縮。因此，根據(jù)猜測內(nèi)容重新設(shè)計實驗：

1.用飽和碳酸氫鈉溶液代替水進行排水法收集，排除二氧化碳溶于水的干擾;

2.排水時，瓶口與液面基本持平，排除水壓對收集二氧化碳的干擾;

3.用排水法和向上排空氣法各收集一瓶二氧化碳，再倒插入足量氫氧化鈉溶液里，在充足的時間里通過液面上升高度來比較二氧化碳的純度，用具體的數(shù)值來排除向上排空氣法收集二氧化碳不純的干擾。

通過排除干擾后發(fā)現(xiàn)，用排水法和向上排空氣法收集的二氧化碳體積基本上相同。

通過這次實驗，研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)歸納了幾種收集二氧化碳方法各自的優(yōu)點：

對此，研究性學(xué)習(xí)小組提出了幾個建議：

如果需要大量純度高的CO2，使用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法會更好;如果需要少量純度高的CO2，使用排水法會更好;如果想要節(jié)省藥品，且CO2的純度要求不高，則可以使用向上排空氣法。

“他山之石，可以攻玉”，研究性學(xué)習(xí)的道路確實荊棘當?shù)溃y尋捷徑;但魯訊先生的說過：世上本沒有路，走的人多了，也就成了路。前面十八屆的同學(xué)和老師己趟出了路，其中還有很多同學(xué)是高中學(xué)生，他們的知識面比較寬，能力比較強，因此，把路走得特別寬敞。對于剛走進化學(xué)大門的初三學(xué)生來說，在化學(xué)研究性學(xué)習(xí)一知半解的情況下，可以先進行模仿，再把路走得更好。俗話說，“他山之石，可以攻玉”，站在巨人的肩膀上更容易觸摸到天空。因此，建議初三化學(xué)老師指導(dǎo)初三學(xué)生進行研究性學(xué)習(xí)時，找到了感興趣的問題后，學(xué)習(xí)前十八屆同學(xué)的相關(guān)優(yōu)秀作品，感受他們在前進的道路上摸索前進時留下來的寶貴財富，在問題的提出，實驗探究、數(shù)據(jù)分析、研究報告的書寫、參與答辨等方面進行模仿，完成研究性學(xué)習(xí)。

【課題編號】GDXKT17569

[ 參 ?考 ?文 ?獻 ]

[1]廣州市教育局教研室化學(xué)科、廣州市化學(xué)化工學(xué)會中教專業(yè)委員會主編.廣州市中學(xué)生“我與化學(xué)”活動論文選編·1.

[2]廣州市教育局教研室化學(xué)科、廣州市化學(xué)化工學(xué)會中教專業(yè)委員會主編廣州市中學(xué)生“我與化學(xué)”活動論文選編·2.

[3]廣州市教育局教研室化學(xué)科、廣州市化學(xué)化工學(xué)會中教專業(yè)委員會主編廣州市中學(xué)生“我與化學(xué)”活動論文選編·3.

[4]廣州市教育局教研室化學(xué)科、廣州市化學(xué)化工學(xué)會中教專業(yè)委員會主編廣州市中學(xué)生“我與化學(xué)”活動論文選編·4.

[5]李南萍，丁革兵.廣州市中學(xué)生“我與化學(xué)”活動課程的建構(gòu).中學(xué)化學(xué)參考2011年05期.

[6]廣東省教育研究院教研室.綜合實踐活動（必修）研究性學(xué)習(xí).