中学生量化意识的培养途径初探(2)

　　3.通过化学习题，渗透量化意识
　　由定性向定量是化学学科一个合理的发展方向。在中学教学中，有不少习题的解决是需要通过定量计算来完成的。在解决问题的过程中，通过数学的抽象和简洁的文字叙述，培养学生的思维逻辑性的同时，也渗透了量化意识。我们来看看下面这个例题。
　　[案例1]有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K+、NH4+、Cl-、Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42-，现取三份100mL溶液进行如下实验：
　　（1）第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生；
　　（2）第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol；
　　（3）第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后沉淀质量为2.33g。
　　根据上述实验，以下推测正确的是（）
　　A.K+一定存在
　　B.100mL溶液中含0.01molCO32-
　　C.Cl-可能存在
　　D.Ba2+一定不存在，Mg2+可能存在
　　此题考查的是离子的检验。但是其中NH4+以及SO42-，CO32-的判断是通过定量计算来完成的，而且对于K+的判断，无法从定性的角度来完成，需要运用电荷守恒定量计算而得。类似的习题还有不少，这些习题的解答中往往伴随着定性和半定量相结合，这样的训练，是渗透量化意识的一个主要途径。
　　4.通过研究性学习，逐步建立量化意识
　　认识了定量思想的价值和意义，又具备一定的定量思想解决问题的方法和思路，就可以在教学中，结合教学实际，为学生提供一些必须需要用定量思想来解决的问题，让同学们在问题的解决中，体验这种科学思想的同时，学会定量地分析和解决问题，从而逐步具备起量化意识。
　　[案例2]食盐中混有了纯碱，请进行检验。如果有，怎样测定其质量分数。
　　【分析】完成此题要解决两个问题：第一，验证纯碱的存在，这个属于定性检验；第二，测定其中的纯碱的质量分数，属于定量分析的范畴。显然，这两个题目的难度上有着明显的区别。从定性分析到定量测定在认识的过程上是一个飞跃，这个飞跃最终由师生共同协作完成。相对第二个问题来说，第一个问题对于高中学生来说，还是比较容易解决的。
　　在课堂上学生分组讨论的同时，要求学生针对第二个问题，从反应原理，实验装置，实验步骤以及误差分析四个方面进行重点分析。同学们通过讨论，明确成败的关键是准确称取样品质量，准确测定反应生成的CO2气体的质量或者体积。首先，实验的收集装置就很重要。如果从质量的测定角度来讲，可能用到的收集装置有很多种，但是通过对吸收剂的能力，杂质气体干扰，装置内残余气体的充分吸收以及实验测量的操作方便等角度考虑，整套装置的雏形就已经完成（见图1）。面对所展示的装置，很多同学表示了满意的情绪，大家都认为这个装置能有效地防止误差的产生，可是仍有少数同学提出，空气中的CO2气体有可能进入干燥管以及鼓入的空气中的CO2都会影响测定结果的准确性。面对有些同学的担心，我们欣喜地看到，这些同学对于定量思想已经有了较深的理解，甚至已经具备了量化的意识。于是大家修正得到完整的装置（见图2）。
　　通过思考分析和比较，去伪存真，学生在进行研究学习、解决问题的过程中，逐步建立了定量思想，并且在这个过程中，培养了辨别分析能力。
　　反应装置图确定之后，引导学生对于实验步骤进行规划，同时也是在减少误差，保证实验数据准确的原则下优选步骤。讨论之后，引导学生对于刚才的实验设计进行回顾和反思。
　　[实验反思]定量实验相对于定性实验，误差更容易产生。引导学生从实验的原理、方法、操作过程等方面对可能引起的实验误差进行全面而彻底的分析，也是帮助学生提高量化意识的一个重要途径。反应不够完全，有无其他物质的干扰，实验操作不规范，仪器本身精确度低等因素是误差产生的主要原因。上述实验中，样品的量如果太多，则很可能出现碱石灰不足以吸收产生的气体，导致测定结果偏低，所以实验中样品的实际取量应该预以事先估算，放在一个比较恰当的范围。同时，为了保证实验的精确性，仪器应该选用精确度更高的较为合适，所以电子天平就更好一些。
　　除此之外，还可以指导学生通过测定气体的体积的方法来测定样品的质量分数。或者将上述习题进行变式训练。通过将样品中的食盐转化为氯化银沉淀，再准确测定沉淀的质量，来最后确定食盐的纯度。在以上实验方案的设计中，减少误差，保证实验的准确性都是非常重要的，量化意识在这个过程中发挥了强大的作用。这样的研究类型的学习很多。使带火星的木条复燃的就是纯净的氧气吗？在测定空气中氧气的含量的实验中，红磷熄灭后瓶内是否就没有氧气了？那么氧气和氮气的比例在大致何种范围就能明显地观察到木条的复燃？以上问题都是从不同角度培养学生的量化意识的合适选择。
　　值得我们注意的是，不少定量实验都涉及了实验探究问题，在师生共同解决的过程中，双方相互交流，相互启发，很容易地就形成了一个有利于知识生成的教学场。在这个教学场中，教师和学生分享彼此的思考，经验和知识，交流彼此的情感、体验和观念，促进知识有效地生成，使教学不断发展、增值。由于教学的过程在不断的动态生成中完成，教学过程中存在的很多间断点、奇异点等"非平庸行为"即意味着教学的跃迁和创造。在这个环节中，教师需要引导学生更多地关注误差分析，实验原理的优化，实验装置的改进和实验步骤的合理化，如果在这些环节上能精心预设，那么这类包含定量素材的研究型实验课题在解决中就有了思维的深度保障。

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