數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在化學(xué)概念教學(xué)中的應(yīng)用

高偉

摘要：化學(xué)基本概念教學(xué)是中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)理論教學(xué)的重要內(nèi)容。其中復(fù)分解反應(yīng)這一概念是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要反應(yīng)類(lèi)型，復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件又是初中化學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，本節(jié)課通過(guò)對(duì)物質(zhì)變化現(xiàn)象的分析、比較、抽象、概括等認(rèn)識(shí)過(guò)程，形成概念，以數(shù)字化實(shí)驗(yàn)所得曲線為分析模板，使學(xué)生體會(huì)將化學(xué)反應(yīng)及變化映射到曲線的過(guò)程，通過(guò)曲線讓學(xué)生更加直觀清晰地掌握概念和原理，再把宏觀現(xiàn)象與微觀探析聯(lián)系起來(lái)，突出概念的本質(zhì)特征促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化實(shí)驗(yàn);基本概念;復(fù)分解反應(yīng)

文章編號(hào)：1008-0546（2021）01-0083-02

中圖分類(lèi)號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.01.023

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是由數(shù)據(jù)采集器、傳感器和配套的軟件組成的定量采集各種常見(jiàn)數(shù)據(jù)并能與計(jì)算機(jī)連接的實(shí)驗(yàn)技術(shù)系統(tǒng)。能即時(shí)收集數(shù)據(jù)和自動(dòng)生成曲線，為適時(shí)定量研究實(shí)驗(yàn)成為可能。

化學(xué)基本概念教學(xué)是中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)理論教學(xué)的重要內(nèi)容。其中復(fù)分解反應(yīng)這一概念是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要反應(yīng)類(lèi)型，復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件是初中化學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，對(duì)復(fù)分解反應(yīng)這一概念的掌握程度直接影響到學(xué)生對(duì)酸、堿、鹽這一初中化學(xué)核心知識(shí)的學(xué)習(xí)…。本節(jié)課通過(guò)對(duì)物質(zhì)變化現(xiàn)象的分析、比較、抽象、概括等認(rèn)識(shí)過(guò)程，形成概念，以數(shù)字化實(shí)驗(yàn)所得曲線為分析模板，使學(xué)生體會(huì)將化學(xué)反應(yīng)及變化映射到曲線的過(guò)程，通過(guò)曲線讓學(xué)生更加直觀清晰地掌握概念和原理，再把宏觀現(xiàn)象與微觀探析聯(lián)系起來(lái)，突出概念的本質(zhì)特征促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)。具體流程如下：

一、宏觀辨識(shí)結(jié)合微觀探析初步認(rèn)識(shí)復(fù)分解反應(yīng)

按圖1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并設(shè)問(wèn)：

同學(xué)們觀察到了什么現(xiàn)象？（一問(wèn)學(xué)生注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并能準(zhǔn)確描述）。

開(kāi)始時(shí)酚酞溶液變紅說(shuō)明溶液中存在什么離子？（二問(wèn)從對(duì)宏觀現(xiàn)象的辨識(shí)引向微觀粒子的探析，并為探討反應(yīng)實(shí)質(zhì)做鋪墊）

滴加鹽酸后，紅色消失說(shuō)明溶液中的離子發(fā)生的怎樣的變化？（三問(wèn)從宏觀辨識(shí)和微觀探析，認(rèn)識(shí)鹽酸和氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)）

還有什么方法能證明鹽酸和氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)了呢？

二、引入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，通過(guò)宏觀曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行微觀實(shí)質(zhì)的探討

通過(guò)pH傳感器和滴數(shù)傳感器，完成以下實(shí)驗(yàn)：向40mL溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%氫氧化鈉溶液中逐滴滴人稀鹽酸，測(cè)定溶液pH變化。（通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，感受復(fù)分解反應(yīng)數(shù)據(jù)的變化。）（圖2）

根據(jù)圖像，pH=7時(shí)，消耗稀鹽酸的體積為_(kāi)__ mL。

請(qǐng)根據(jù)剛才的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用化學(xué)方程式計(jì)算稀鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（氫氧化鈉溶液和稀鹽酸的密度近似為1g/cm3）（四問(wèn)通過(guò)曲線的分析，從定量的角度認(rèn)識(shí)復(fù)分解反應(yīng)，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。）

分析曲線中不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶質(zhì)是什么，它們?cè)谒芤褐幸允裁葱问酱嬖?？（五?wèn)通從對(duì)宏觀曲線各點(diǎn)的分析，引入微觀實(shí)質(zhì)的探析）

通過(guò)以上分析，在上述反應(yīng)過(guò)程中哪些離子發(fā)生了變化？如何表示出來(lái)？（六問(wèn)通過(guò)微觀探析，認(rèn)識(shí)復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的原因，并用離子方程式表示。）

通過(guò)離子表達(dá)式，可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)反應(yīng)為什么可以發(fā)生？（七問(wèn)通過(guò)符號(hào)表達(dá)式，認(rèn)識(shí)這個(gè)反應(yīng)發(fā)生的原因）

結(jié)合下面兩個(gè)反應(yīng)分析，除了生成水會(huì)導(dǎo)致離子濃度減小，還有哪些情況也會(huì)導(dǎo)致離子濃度減?。?/p>

由此，得出復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)為：酸、堿、鹽溶液中某些“特殊”的陰、陽(yáng)離子相互結(jié)合，形成沉淀、氣體或水，導(dǎo)致溶液中離子的濃度減小。

（八問(wèn)通過(guò)符號(hào)表達(dá)式，從鹽酸和氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)的原因引申探討復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的實(shí)質(zhì)）

義務(wù)教育階段的化學(xué)教育就是要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學(xué)的基本觀念;啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，理解科學(xué)的本質(zhì)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)[2]。本節(jié)課由于引入了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，使看不見(jiàn)的溶液中離子濃度的變化，通過(guò)曲線和曲線中各點(diǎn)所含溶質(zhì)的分析，直觀地展現(xiàn)給學(xué)生。學(xué)生不僅能通過(guò)對(duì)圖線的分析，獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了從定性定量?jī)蓚€(gè)角度認(rèn)識(shí)復(fù)分解反應(yīng)，而通過(guò)結(jié)合曲線并對(duì)曲線中各點(diǎn)溶液中溶質(zhì)的分析討論，實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，成功地實(shí)現(xiàn)了從宏觀辨識(shí)結(jié)合微觀探析全面，正確理解復(fù)分解反應(yīng)這一化學(xué)基本概念。

參考文獻(xiàn)

[1]楊劍春等著.基于學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)評(píng)價(jià)引領(lǐng)[M].南京：南京師范大學(xué)出版社，2019

[2]楊劍春.課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)解析和實(shí)施建議[M].南京：江蘇教育出版社，2012