借魔术揭秘之力 解学科思维之密
薛磊
摘要：以一堂“酸碱盐”的单元复习课为例，利用对一个化学魔术实验的揭秘过程，通过问题链的铺陈，真实问题分析，实验验证观察，收集证据结论，借助所学知识的回忆、分析、比较、整理等，力图重组学生知识结构、深化学生学习深度、建立学生学科思维、提高学生学科素养。
关键词：复习课；问题链；真实情景；学科思维
复习课很难上，其主要原因在于学生对所授内容已比较熟悉，新鲜感远不如新授课那般强烈，同时教师通常采用的教学形式是以知识梳理和习题讲解为主，容易出现“满堂灌”或“习题课”的现象，因此许多学生和老师对此重视度和积极性并不高。但一堂有效的复习课的作用是不可替代的，它能帮助学生对所学内容结构进行合理的重组，增进理解，提高认识，甚至能影响学生的思维方式。
笔者在教学实践过程中比较注重对学生知识结构梳理与学科思维建立，本篇以“第7章应用广泛的酸碱盐”的单元复习为例，尝试用一个新的视角来看待知识结构的重建，用探秘的形式来组织单元复习课教学活动。
一、课前分析
1.教材内容分析
教材中关于“第7章应用广泛的酸碱盐”教学内容主要有：利用酸碱指示剂判断溶液的酸碱性、常见酸碱盐的主要性质与用途、某些酸碱盐的特殊性质与用途、某些离子的检验等。本章教学内容知识涵盖面较大，难度也比较大。课本选取的具有代表性的酸（盐酸、硫酸）、碱（氢氧化钠、氢氧化钙）、盐（氯化钠、纯碱、小苏打、碳酸钙）等物质的性质与反应为主线，引出酸、碱、盐在实际生活、生产中的广泛应用，以及复分解反应、金属活动性顺序、化学肥料和化学史有关知识。
2.学生情况分析
学生经过本章化学知识学习，能够对常见酸、碱、盐的性质与用途有了大致的了解，同时经过前几个章節的单元复习，也能够比较熟悉单元知识框架整理的方法。但很多情况下，学生对于所学内容的复习、整理、深化，都仅停留在纸笔练习的层次，难以与实际问题、真实情景联系在一起。在真实情景下，让学生尝试解决一些实际问题，这需要他们运用的知识内容、思考角度、思维方式是多元的、复杂的，更能体现学习的深度。
3.教学方式分析
复习课的教学内容之一就是帮助学生对所学知识的体系进行合理构建、优化。然而对于众多的知识点整理，学生往往无从下手。问题链的呈现能给学生一个支点，通过具有层次性、逻辑性、系统性的问题链，由表及里，驱动学生梳理知识，思考分析，推理判断。在问题驱动下，学生随着问题的逐步解决对知识的系统和关联渐渐清晰，从而搭建和优化知识体系。
另外通过对魔术的观察、分析、解密，能够为学生创设一个真实的情景，考虑一个真实的问题，这能够充分调动学生的参与热度、思考热情、学习气氛，有利于课堂活动的顺利开展。
4.教学目标分析
《义务教育化学课程标准（2011版）》的前言部分明确提出：“义务教育阶段的化学教育，要激发学生学习化学的好奇心，引导学生认识物质世界的变化规律，形成化学的基本观念；引导学生体验科学探究的过程，启迪学生的科学思维，培养学生的实践能力……”因此，我们在复习课知识点整理教学过程中也需要注重培养学生的学科素养与思维方式。
二、教学活动设计
1.课题引入：“神奇的锥形瓶”魔术展示
教师向学生展示一个空的锥形瓶和两个盛有无色液体的小烧杯（如图1）之后，就用报纸将锥形瓶外壁完全遮掩。然后，将烧杯A中的无色液体倒入锥形瓶后倒回烧杯A，液体仍显现无色。随后将烧杯B中的无色液体倒入锥形瓶后再倒回烧杯B，液体此时显现为红色（如图2）。最后，再将烧杯A中的无色液体和烧杯B中红色液体依次倒入锥形瓶后，将混合液体倒回烧杯A中，液体最终又呈无色。
（烧杯A中为滴有酚酞试液的稀硫酸溶液，烧杯B中为氢氧化钙溶液。由于第1次将烧杯A中的液体倒入锥形瓶后再倒回烧杯A中，会有少量酚酞残留在锥形瓶中，从而导致将烧杯B中的碱溶液倒入锥形瓶后，碱溶液遇到酚酞试液会变为红色。紧接着，将烧杯A、烧杯B中液体混合，发生中和反应，碱性减弱，酚酞再次褪为无色。）
2.课题展开：魔术揭秘与问题链展现、推测假设、分析推断、实验验证等结合
本节复习课的任务就是通过分析现象，推测假设，实验验证，从而揭示烧杯A和烧杯B中盛放的无色液体是什么？（提示：烧杯内的液体为初中阶段常见的物质。）整堂课的教学设计就是通过疑问导入，观察分析，实验验证，推断深入，逐步将单元教材内容串联、整理，最终解开谜团。
（1）利用问题链，设计课堂教学
具体教学进程如图3。
（2）利用现象分析，提出合理假设
高中教育阶段已正式提出“化学学科素养”，而笔者认为在义务教育阶段的化学学科教学过程中也能有所借鉴。在本课题开展进程中，对于学科素养中的证据意识建立有着强化作用，在揭秘过程中的假设都是“基于物质组成、结构及其变化等证据”，随后通过分析推理加以证实或者证伪，目的在于建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，从而利用化学知识对实际问题进行合理的解答。
首先，从魔术中呈现的红色着手。结合初中化学阶段学生所熟悉的具有类似红色的溶液，无外乎高锰酸钾溶液和滴有酚酞试液的碱性溶液。然而，纵观上下两册化学教材，不难发现教材中只有高锰酸钾褪色的实验现象，而没有生成高锰酸钾的反应，因此学生很容易就能确定红色是由“酚酞”引起的。
其次，利用魔术中使用试剂的状态分析。通过观察可知，魔术中使用的原理是两种溶液发生化学反应。根据初中阶段常见酸、碱、盐的化学性质进行分析，如下表1即：
根据上述分析，可以直接否定反应①、②、⑤、⑦、⑧的可能性。
再次，借助魔术现象的分析。通过对魔术现象的观察，发现烧杯中液体除了颜色改变之外，并没有明显的气泡或沉淀产生。结合复分解反应条件，与学生共同分析，反应④会有二氧化碳气体放出或有沉淀产生，反应⑧会有沉淀产生，可推知两烧杯中发生的反应为③（酸+碱-盐+水）或者⑥（碱+铵盐-新盐+水+氨气）。
（3）利用实验验证，确认假设成立
化学是一门以实验为基础的自然学科，基于化学原理的实验，是进行研究和学习化学的重要方法之一。在本堂课揭示魔术原理的过程中遇到的一些问题，我们需要通过对一些实验设计、观察与思考，利用实证来验证假设的正确与否。
实验1：蒸馏水稀释滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液。
通过加水量与颜色褪色程度的比较，使学生直观地判断出少量水对溶液酸碱性强弱的改变没有很大的影响，进而排除加水稀释改变酸碱性的可能性，从而确认两烧杯中溶液酸碱性改变是由于化学变化造成的。
实验2：铵根离子的检验。
魔术中最后混合后形成的溶液没有氨臭气味，加入氢氧化钠溶液微热后也不能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，可排除“反应⑥（碱+铵盐-新盐+水+氨气）”的可能性，从而确认两烧杯中原本分别盛放的是酸溶液和碱溶液。
实验3：氯离子与硫酸根离子、钠离子和钙离子的区分。
魔术的原理是酸碱中和反应，结合所学教材知识范围，可初步判断酸为盐酸或硫酸，碱为氢氧化钠、氢氧化钙。再根据通过酸碱中和反应的实质（H++OH--H2O）可知，混合后的液体中含有酸溶液中阴离子（cr或SO）和碱溶液中的阳离子（Na+或Ca2+）。通过学生分析，就可以利用分别取样后加入BaCl2溶液和Na2CO3溶液等试剂，就可进行区分判断。
三、反思与评价
通过本堂复习课的教学实践，本人觉得在培养学生思维方式、重视学生实验素养以及建立学科观念等方面有了一定的探索与经验。
1.培养思维方式，提高学习效果
思维方式是人类在对事物的表象和概念基础上进行分析、综合、判断、推理等认识活动的方法。第七章的教材知识相对比较零碎、分散，通过复习课加强对学生的思维方式的训练。借助解析魔术，将问题分割为“溶液的酸碱性一反应的类别一溶质所属的物质类别一溶质的种类”等具有层次性、逻辑性的小问题，通过问题分析与解答，注重了对学生的对比分析思维、归纳演绎思维、实验验证思维等方面的培养，在一定程度上也帮助学生提高学习效果，减轻学习压力。
2.重视实验素养，尊重实验事实
化学实验的重要性已无需赘述。在以往很多复习课中都会“纸上谈兵式”的进行讲解实验、分析原因，而本堂课中通过实践操作，让学生真切感受到能仔细、全面的观察实验的必要性。哪怕就一个实验现象的细节点，都可能会影响我们对实验原理的判断方向。我们不但需要观察反应物、生成物的颜色、状态等现象变化，还需要理解真实实验中装置内液体残留的实验事实，更需要通过设计实验、收集证据来实证假设。
3.理清学科知识，树立学科观念
化学学科观念是对具体知识的概括和提升，是学生自动运用化学思想方法认识身边事物和处理问题的自觉意识或思维习惯，是学习者深入思考和内心体验的结果，它影响着人们分析和解决实际问题的价值取向和行为方式，具有超越事实的持久价值和迁移价值。在整个问题的分析、解決过程中，运用酸碱盐相关知识点，结合化学的元素观、微粒观、转化观、实验观等学科观念进行思考，建立一个具有化学学科特点的思考问题、分析问题、解决问题的学科观念和思维方式。
摘要：以一堂“酸碱盐”的单元复习课为例，利用对一个化学魔术实验的揭秘过程，通过问题链的铺陈，真实问题分析，实验验证观察，收集证据结论，借助所学知识的回忆、分析、比较、整理等，力图重组学生知识结构、深化学生学习深度、建立学生学科思维、提高学生学科素养。
关键词：复习课；问题链；真实情景；学科思维
复习课很难上，其主要原因在于学生对所授内容已比较熟悉，新鲜感远不如新授课那般强烈，同时教师通常采用的教学形式是以知识梳理和习题讲解为主，容易出现“满堂灌”或“习题课”的现象，因此许多学生和老师对此重视度和积极性并不高。但一堂有效的复习课的作用是不可替代的，它能帮助学生对所学内容结构进行合理的重组，增进理解，提高认识，甚至能影响学生的思维方式。
笔者在教学实践过程中比较注重对学生知识结构梳理与学科思维建立，本篇以“第7章应用广泛的酸碱盐”的单元复习为例，尝试用一个新的视角来看待知识结构的重建，用探秘的形式来组织单元复习课教学活动。
一、课前分析
1.教材内容分析
教材中关于“第7章应用广泛的酸碱盐”教学内容主要有：利用酸碱指示剂判断溶液的酸碱性、常见酸碱盐的主要性质与用途、某些酸碱盐的特殊性质与用途、某些离子的检验等。本章教学内容知识涵盖面较大，难度也比较大。课本选取的具有代表性的酸（盐酸、硫酸）、碱（氢氧化钠、氢氧化钙）、盐（氯化钠、纯碱、小苏打、碳酸钙）等物质的性质与反应为主线，引出酸、碱、盐在实际生活、生产中的广泛应用，以及复分解反应、金属活动性顺序、化学肥料和化学史有关知识。
2.学生情况分析
学生经过本章化学知识学习，能够对常见酸、碱、盐的性质与用途有了大致的了解，同时经过前几个章節的单元复习，也能够比较熟悉单元知识框架整理的方法。但很多情况下，学生对于所学内容的复习、整理、深化，都仅停留在纸笔练习的层次，难以与实际问题、真实情景联系在一起。在真实情景下，让学生尝试解决一些实际问题，这需要他们运用的知识内容、思考角度、思维方式是多元的、复杂的，更能体现学习的深度。
3.教学方式分析
复习课的教学内容之一就是帮助学生对所学知识的体系进行合理构建、优化。然而对于众多的知识点整理，学生往往无从下手。问题链的呈现能给学生一个支点，通过具有层次性、逻辑性、系统性的问题链，由表及里，驱动学生梳理知识，思考分析，推理判断。在问题驱动下，学生随着问题的逐步解决对知识的系统和关联渐渐清晰，从而搭建和优化知识体系。
另外通过对魔术的观察、分析、解密，能够为学生创设一个真实的情景，考虑一个真实的问题，这能够充分调动学生的参与热度、思考热情、学习气氛，有利于课堂活动的顺利开展。
4.教学目标分析
《义务教育化学课程标准（2011版）》的前言部分明确提出：“义务教育阶段的化学教育，要激发学生学习化学的好奇心，引导学生认识物质世界的变化规律，形成化学的基本观念；引导学生体验科学探究的过程，启迪学生的科学思维，培养学生的实践能力……”因此，我们在复习课知识点整理教学过程中也需要注重培养学生的学科素养与思维方式。
二、教学活动设计
1.课题引入：“神奇的锥形瓶”魔术展示
教师向学生展示一个空的锥形瓶和两个盛有无色液体的小烧杯（如图1）之后，就用报纸将锥形瓶外壁完全遮掩。然后，将烧杯A中的无色液体倒入锥形瓶后倒回烧杯A，液体仍显现无色。随后将烧杯B中的无色液体倒入锥形瓶后再倒回烧杯B，液体此时显现为红色（如图2）。最后，再将烧杯A中的无色液体和烧杯B中红色液体依次倒入锥形瓶后，将混合液体倒回烧杯A中，液体最终又呈无色。
（烧杯A中为滴有酚酞试液的稀硫酸溶液，烧杯B中为氢氧化钙溶液。由于第1次将烧杯A中的液体倒入锥形瓶后再倒回烧杯A中，会有少量酚酞残留在锥形瓶中，从而导致将烧杯B中的碱溶液倒入锥形瓶后，碱溶液遇到酚酞试液会变为红色。紧接着，将烧杯A、烧杯B中液体混合，发生中和反应，碱性减弱，酚酞再次褪为无色。）
2.课题展开：魔术揭秘与问题链展现、推测假设、分析推断、实验验证等结合
本节复习课的任务就是通过分析现象，推测假设，实验验证，从而揭示烧杯A和烧杯B中盛放的无色液体是什么？（提示：烧杯内的液体为初中阶段常见的物质。）整堂课的教学设计就是通过疑问导入，观察分析，实验验证，推断深入，逐步将单元教材内容串联、整理，最终解开谜团。
（1）利用问题链，设计课堂教学
具体教学进程如图3。
（2）利用现象分析，提出合理假设
高中教育阶段已正式提出“化学学科素养”，而笔者认为在义务教育阶段的化学学科教学过程中也能有所借鉴。在本课题开展进程中，对于学科素养中的证据意识建立有着强化作用，在揭秘过程中的假设都是“基于物质组成、结构及其变化等证据”，随后通过分析推理加以证实或者证伪，目的在于建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，从而利用化学知识对实际问题进行合理的解答。
首先，从魔术中呈现的红色着手。结合初中化学阶段学生所熟悉的具有类似红色的溶液，无外乎高锰酸钾溶液和滴有酚酞试液的碱性溶液。然而，纵观上下两册化学教材，不难发现教材中只有高锰酸钾褪色的实验现象，而没有生成高锰酸钾的反应，因此学生很容易就能确定红色是由“酚酞”引起的。
其次，利用魔术中使用试剂的状态分析。通过观察可知，魔术中使用的原理是两种溶液发生化学反应。根据初中阶段常见酸、碱、盐的化学性质进行分析，如下表1即：
根据上述分析，可以直接否定反应①、②、⑤、⑦、⑧的可能性。
再次，借助魔术现象的分析。通过对魔术现象的观察，发现烧杯中液体除了颜色改变之外，并没有明显的气泡或沉淀产生。结合复分解反应条件，与学生共同分析，反应④会有二氧化碳气体放出或有沉淀产生，反应⑧会有沉淀产生，可推知两烧杯中发生的反应为③（酸+碱-盐+水）或者⑥（碱+铵盐-新盐+水+氨气）。
（3）利用实验验证，确认假设成立
化学是一门以实验为基础的自然学科，基于化学原理的实验，是进行研究和学习化学的重要方法之一。在本堂课揭示魔术原理的过程中遇到的一些问题，我们需要通过对一些实验设计、观察与思考，利用实证来验证假设的正确与否。
实验1：蒸馏水稀释滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液。
通过加水量与颜色褪色程度的比较，使学生直观地判断出少量水对溶液酸碱性强弱的改变没有很大的影响，进而排除加水稀释改变酸碱性的可能性，从而确认两烧杯中溶液酸碱性改变是由于化学变化造成的。
实验2：铵根离子的检验。
魔术中最后混合后形成的溶液没有氨臭气味，加入氢氧化钠溶液微热后也不能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，可排除“反应⑥（碱+铵盐-新盐+水+氨气）”的可能性，从而确认两烧杯中原本分别盛放的是酸溶液和碱溶液。
实验3：氯离子与硫酸根离子、钠离子和钙离子的区分。
魔术的原理是酸碱中和反应，结合所学教材知识范围，可初步判断酸为盐酸或硫酸，碱为氢氧化钠、氢氧化钙。再根据通过酸碱中和反应的实质（H++OH--H2O）可知，混合后的液体中含有酸溶液中阴离子（cr或SO）和碱溶液中的阳离子（Na+或Ca2+）。通过学生分析，就可以利用分别取样后加入BaCl2溶液和Na2CO3溶液等试剂，就可进行区分判断。
三、反思与评价
通过本堂复习课的教学实践，本人觉得在培养学生思维方式、重视学生实验素养以及建立学科观念等方面有了一定的探索与经验。
1.培养思维方式，提高学习效果
思维方式是人类在对事物的表象和概念基础上进行分析、综合、判断、推理等认识活动的方法。第七章的教材知识相对比较零碎、分散，通过复习课加强对学生的思维方式的训练。借助解析魔术，将问题分割为“溶液的酸碱性一反应的类别一溶质所属的物质类别一溶质的种类”等具有层次性、逻辑性的小问题，通过问题分析与解答，注重了对学生的对比分析思维、归纳演绎思维、实验验证思维等方面的培养，在一定程度上也帮助学生提高学习效果，减轻学习压力。
2.重视实验素养，尊重实验事实
化学实验的重要性已无需赘述。在以往很多复习课中都会“纸上谈兵式”的进行讲解实验、分析原因，而本堂课中通过实践操作，让学生真切感受到能仔细、全面的观察实验的必要性。哪怕就一个实验现象的细节点，都可能会影响我们对实验原理的判断方向。我们不但需要观察反应物、生成物的颜色、状态等现象变化，还需要理解真实实验中装置内液体残留的实验事实，更需要通过设计实验、收集证据来实证假设。
3.理清学科知识，树立学科观念
化学学科观念是对具体知识的概括和提升，是学生自动运用化学思想方法认识身边事物和处理问题的自觉意识或思维习惯，是学习者深入思考和内心体验的结果，它影响着人们分析和解决实际问题的价值取向和行为方式，具有超越事实的持久价值和迁移价值。在整个问题的分析、解決过程中，运用酸碱盐相关知识点，结合化学的元素观、微粒观、转化观、实验观等学科观念进行思考，建立一个具有化学学科特点的思考问题、分析问题、解决问题的学科观念和思维方式。
