一定物质的量浓度溶液配制的探究性教学实践

一定物质的量浓度溶液配制的探究性教学实践_崇思教学论

一定物质的量浓度溶液配制的探究性教学实践

陈蔚菁

（本文已发表于《徐汇教育》）

一、问题的提出

物质的量浓度，是学生学习了溶质的质量分数表示方法及一定溶质质量分数溶液的配制的基础后，接触到的又一种极为重要的表示溶液浓度的方法，一定物质的量浓度溶液配制实验是集计算、操作、分析于一体的精确度要求较高的实验之一，是高中阶段最重要的实验之一，也是学生进入高中后，遇到的第一个定量化学实验。(www.guayunfan.com)

对于该实验的教学，过去惯常的方法是：告知实验步骤，介绍定量仪器容量瓶，演示实验步骤，强调操作中的注意事项，指出操作过程中易引起误差之处，最后安排时间由学生动手实践。在经历了这样的教学过程后，笔者从学生实验操作过程的表现以及作业情况发现，大部分学生对于实验中涉及的容量瓶、洗涤等仪器或操作环节记忆深刻，但是对于为什么要使用容量瓶、为什么要洗涤、为什么必须经历这样的操作程序等问题认识模糊，只知其然而不知其所以然。显然，这样的教学流程仅仅展示了该定量实验的“形”而未揭示其“魂”。

反思原来的教学模式，笔者认为过去的教学设计把教学重点放在动手操作的要点上，经历教学过程后，学生确实可以掌握操作技能，知道溶液的配制过程。但是对于一些没有很透彻理解物质的量浓度概念的学生来说，完成这个实验并没有帮助他们对这一概念有进一步地认识，具体的表现是：这些学生在面对“取1L水配制成溶液”或“配制成1L溶液”的问题、容量瓶不经干燥就配制溶液是否会产生误差等问题感到十分困惑。而配制一定的物质的量浓度溶液的实验原理正是物质的量浓度的概念，学生的困惑证实学生并未通过以上教学过程理解实验原理，深化对物质的量浓度概念的理解。因此，笔者感到原教学仅仅设置实验技能的教学目标过于单一，没有充分挖掘该教学内容应该具有的多方位的功能，以至于教学效果事倍功半。

二、对教学任务的再分析

根据二期课改精神以及中学化学二期课改课程标准，笔者对该教学内容根据三维教学目标进行了多角度挖掘，认为该内容可以帮助学生理清以下四个问题：

●定量实验的原理

定量实验设计必定依据原理。配制一定浓度溶液的实验原理就是依据计算公式，根据公式来看，需要哪些量，然后怎样得到这些量。为学生今后设计定量实验指明了思考方向，也使得“量”成为定量实验的灵魂和关注点。

●概念的问题

物质的量浓度的溶液配制过程中，学生常犯的错误是：取溶剂的量还是取溶液的量？通过解决配制物质的量浓度溶液时溶剂量是如何被确定的问题，让学生知道为什么配制溶液时不关注溶剂的确切用量，以理清关于物质的量浓度的溶液配制的一些概念。

●定量化学实验仪器的原理

化学仪器的形状是多种多样的，但每一种仪器的产生必然出于某种需求，而不是凭空想象而来的。这为学生在今后化学实验选择仪器乃至设计仪器装置提供一种思维的指向。

●科学方法和科学态度

定量实验的操作步骤取决于需要获取哪些“量”以及如何准确地获取这些“量”，分析实验中的问题和解决问题的过程是培养学生定量分析问题的能力及严谨的科学态度的很好载体。

从这四个问题出发，笔者制定了以下教学目标。

●知识与技能目标：

1.认识容量瓶及使用方法。

2.会配制一定物质的量浓度的溶液。

●过程与方法目标：

1.在对比质量百分比浓度溶液和一定物质的量浓度的溶液的配制方法相同与差异的过程中，感悟定量浓度溶液配制的思维方法。

2.通过对溶质的质量分数与物质的量浓度的对比，提高运用比较、归纳、推理的能力。

●情感态度和价值观目标：

1.通过溶液组成的不同表示方法之间的关系，渗透“物质是相互联系的”辩证唯物主义观点。

2.通过对配制方法的设计和定量仪器的设计，提高学习兴趣，感受成功的喜悦。

3.通过设计定量仪器的过程，认识仪器原理，感受科学的严谨。

三、实施过程及思考

事实上完成上述目标并非易事。因为目标的多元化必然导致教学方式的多元化——不同维度的目标需要通过不同的学习方式才能取得效果，需要感受和感悟的目标只有通过学生的积极参与和亲身体验才能达成，而学生的参与必须用相关的载体搭建起一定的平台才能进行，知识技能、过程方法、情感态度必须有机结合。显然，必须在教学过程中设计合理的活动，为学生的参与创设时空，以达成多元教学目标。据此，笔者设计了以下教学流程：

续　表

在教学实践中，笔者首先带领学生回顾了质量百分比浓度溶液的配制过程，引导学生利用浓度的计算公式来设计溶液的配制方法。作为高一的学生，很快对知识进行了迁移，利用物质的量浓度的计算公式对实验方法进行了设计，在学生中出现了两种方案。

【教学实录片断一】不同配制方案的评价——实验原理的清晰化

（在学生讨论、教师巡视并与学生交流之后）

讲述：经过大家的讨论，设计方案基本上可分成两类：

学生一：先算氢氧化钠的质量1克，再算出水的质量（250ρ－1）克，接下来称量氢氧化钠，量取水，在烧杯中溶解。

讲述：在这里我们虽然需要的是溶质的物质的量，但真正操作的时候要转换成可称取的质量。

板书：方法一的步骤及所需仪器

学生二：算出氢氧化钠的质量1克，称量后放入烧杯中溶解，后直接加水到250mL。

提问：怎样控制使加水到250mL呢？

学生回答：利用烧杯上的刻度。

展示：250mL烧杯

板书：方法二的步骤及所需仪器。

提问：哪种方法更加简单有效？

学生讨论并回答：（略）

小结：第一种方法的困难在于溶液密度不知，每次配制前必须去查阅相关浓度溶液对应的密度，假如查不到密度操作便无法进行。而第二种方法则巧妙运用了烧杯刻度，从而避免通过密度计算水的质量。另外，从物质的量浓度的计算公式来看，配制时需要测量的“量”是溶质的物质的量（因为不能直接量取，所以这里转换为溶质质量）和溶液的体积，只要正确控制了溶液的体积就能正确配制，并不需要知道到底要加入多少水。因此，只要有合适的仪器，使用第二种方法操作，就可以完成配制了。

在这段教学过程中，学生加深了对物质的量浓度的概念的认识，很多同学在通过讨论肯定了第二种实验方案后，有“恍然大悟”的表情：其实一定物质的量浓度溶液中直接涉及的“量”是溶质的质量和溶液的体积，只需在配制过程中不断加水直至达到溶液的体积即可，而不需要知道到底加了多少水。通过这个过程，学生加深了对物质的量浓度这个概念的理解。

在设计方案上取得共识后，笔者转入选择实验仪器的教学。过去，教师常常直接拿出容量瓶，告知学生这是所需使用的仪器。然而笔者感到这样的教学方法，使学生对化学仪器感到陌生和疏离，学生不知道为何容量瓶被设计成如此形状且在使用时又有诸多要求，只是接受这个实验必须用容量瓶这一事实。长此以往，由于学生缺乏对仪器原理的认识和理解，在面对具体问题能动地选用化学仪器、或者在遇到情况时选择替代仪器等的方面的能力必然十分欠缺。而容量瓶作为学生升入高中阶段后第一次接触的新仪器，又由于其原理简单易懂，笔者认为是进行仪器原理教学的很好的载体，因此在教学中安排了设计容量瓶这一环节，帮助学生认识定量实验仪器的原理。

【教学实录片断二】引导设计容量瓶——仪器原理的清晰化

讲述：物质的量浓度关注的是溶液中溶质的微粒数，可以说对溶液的浓度要求很精确。像这样的烧杯，多加一滴水或少加一滴水，液面刻度的变化会很明显吗？

学生回答：不明显。

讲述：烧杯的口径很大，口径大的话液体量的微小变化是反应不出来的。换句话说就是这个仪器的精密度不够。如果我们换一个更精密的仪器，就可以将此溶液配得更精确。那么用什么仪器呢？

学生回答：量筒。

展示：250mL量筒。

讲述：现在我们有更精确的量筒了，那么实验步骤要调整吗？

学生讨论：（略）

讲述：也有两种意见。

方法一：氢氧化钠称好放到量筒里，加入一定量溶剂，小于250mL，用玻棒搅拌，用滴管加到250mL。

讲述：这种操作方法已经注意到精度问题了，但是有没有问题呢？

学生回答：量筒是不能用来溶解药品的，而且量筒太长，玻棒太短，搅拌不充分。

方法二：在烧杯中加水溶解，然后倒入量筒，再用滴管定容。

讲述：氢氧化钠溶解时要放热，所以不能在量筒中溶解，即：如果溶解有热效应，那么对量筒量取的溶液体积的准确性有影响，因此我们在烧杯中溶解，冷却后将烧杯中溶液放入量筒中，这个过程在化学中称为转移。

板书：完善步骤和仪器。

演示：溶解，转移，一次转移后举起烧杯展示。

提问：烧杯中的液体全部转入量筒了吗？

学生回答：没有。

讲述：从微粒数的角度计算，这里的残余微粒不计其数，怎么办？

学生回答：再加一些水，转移。

讲述：这个过程我们称为洗涤转移。在操作过程中往往需要洗涤2～3次才能保证溶质全部转移，最后再定容就比较精确了。

讲述：但是这样配溶液也有问题，我们一次次加入液体，浓度最大的在哪里呢？

学生回答：下面。

提问：有办法让它均匀吗？

学生回答：搅拌，振荡。

讲述：玻璃棒较短无法搅拌，而250mL液体也很难振荡了。所以量筒其实也不太适合。首先口径仍然较大，其精确度只到0.1mL，其次溶液在其中不均匀。所以要找一个更精确的仪器。其实换一个更细一点口径的容器就可以了。另外此容器必须要有250mL容量。那么是什么形状能符合这两个要求呢？

学生回答：上口细，下面容器容积要大。

学生活动：大致画出形状。

展示：容量瓶。

回顾这段教学过程，笔者最大的体会是真正感受到了学生在看到容量瓶时所表现出的喜悦。学生在化学学习的过程中，通常经历最多的是服从：诸如写方程式时不要漏调……，装配实验仪器时一定要先……后……，做计算题时一定要按……的格式，否则得到的是全部否定。长时间后，学生把在初识化学时留下的好奇、兴趣全部都消耗掉了，学习的过程不再令人期待。而在这里笔者再次体会到了学生真正地投入，以及其展现出的浓厚的兴趣。这也让笔者感到了很大的喜悦。相信这也为学生在今后化学实验选择仪器时，提供了思维的指向。

同时，在上述教学过程中，笔者和学生一直围绕着“量”及其如何准确获取“量”，来对实验步骤和实验仪器做设计。定量实验最大的要点是要讲究严谨的科学态度，通过这次教与学的过程，笔者和学生一起感受了科学的严谨。

【教学实录片断三】洗涤三次的原因——操作原理的清晰化

讲述：（演示操作）这个过程我们称为洗涤转移。在操作过程中往往需要洗涤2～3次才能保证溶质全部转移，最后再定容就比较精确了。那为什么要洗2～3次呢？我们来看一个小实验。

演示：在洁净小烧杯中加入所配制的氢氧化钠溶液，全部转移入一空的大烧杯。然后在小烧杯中用事先滴有酚酞试剂的蒸馏水洗涤一遍。

提问：同学们看到什么现象？为什么？

学生回答：蒸馏水变红了，因为小烧杯中有氢氧化钠溶液残留。

演示：将洗涤液倒出后，继续用事先滴有酚酞试剂的蒸馏水洗涤小烧杯第二遍。

学生观察：小烧杯中蒸馏水无色。

讲述：小烧杯中蒸馏水无色说明其中氢氧化钠残留几乎洗涤干净，为保证实验精确，我们再洗涤一次。

演示：（洗涤第三遍。）所以洗涤应该少量多次。

在定量实验中，为保证实验精确，我们常要求学生在操作步骤中重复一些洗涤的过程，学生往往只知道要这么做，而不知为什么要这么做。在教师的演示过程中，也常会因为使用的药品溶液为无色，造成学生观察不清。为解决这两个问题，笔者设计这个简单而视觉比较清晰的小实验，让学生轻而易举地明白了洗涤三次的原因。

四、课后反思

化学实验能力是由多种成分组成的一种综合能力。这种能力的基础包括化学基础知识、化学实验方法论初步知识、化学实验操作技能和运用实验方法论技能等四个方面。除了基础知识和基本技能之外，这种能力还包含了发现问题、选择课题的能力，设计实验方案的能力，观察实验并进行推理、分析、综合、抽象、概括、判断等思维能力等。本节课的设计正是着眼于这种广义实验能力的培养，以期能逐步提高学生的化学实验能力。

在教学中渗透探究性教学模式，往往更能契合广义实验能力培养的目的。让学生学习如何自主地发现问题，如何用学过的知识来解决问题或发现新的规律等，可以激发学生的学习热情。在本节实验课的探究过程中，通过教师与学生、学生之间的讨论和交流，体验实验方案的设计实施过程，加深了对物质的量浓度概念的理解，为学生今后的深入学习从思维方式层面进行铺垫，致力于提升学生的学力。

当然，笔者也感到探究性、开放性的教学模式对教师提出了更高的要求。在教学过程中，面多众多的学生，教师往往会时常处于被动的状态，必须根据学生的问题迅速地作出反应。课堂气氛是否活跃，学生讨论是否积极，探究是否透彻，都需要教师有很强的应变能力来设置问题，铺设台阶，引导学生找到最好的设计方案和最合适的实验仪器。笔者在实施教学后，真正体验到了做好一个教师并非易事，必须不断地对自我思考、学习并取得进步。