重视学生化学探究思维的形成

化学是一门以实验为基础的学科。化学实验的项目式学习，要求教师以问题驱动的方式，让学生自己结合所学，在查阅资料后，独立完成或以小组合作的方式进行实验的自主设计。学生经过精心准备完成对应的实验项目，最后展示实验结果，进行学习反思与实验评价。项目式实验学习由项目主题、设计方案、实验探究、成果展示与反思评价等环节构成。下面以“电解饱和食盐水”的实验为例，讲解项目式学习在实验教学中的开展。

创设项目情境，自主设计方案。《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》确立了化学学科“宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学精神与社会责任”的多维度核心素养目标。学生通过解读课程标准，参照多维度核心素养目标，查阅资料后，确定了电解饱和食盐水实验的目标，理解电解微观原理，通过电解原理构建氯碱工业模型，并对实验进行评价与改进。

课堂上，教师不再局限于演示实验和给学生指定实验，项目式学习中学生可以自由组合实验小组，确定实验分工、落实实验责任、分配项目任务。教师可以通过氯碱工业的视频播放，让学生知道当地氯碱工业发展现状。教师设置了项目总任务“为氯碱工厂设计一套氯碱工业装置”，学生查阅氯碱工业的相关资料，确定了任务一为电解池模型初步构建。

氯碱工业的原理是电解饱和食盐水，电解的关键就在于溶液中离子的放电顺序。学生查阅资料后设计三组实验，分别是电解氯化铜溶液、硫酸钠溶液、氢氧化钠溶液。学生自行绘制对比表格，根据以上三个实验可以得知，阴极区的阳离子容易得到电子发生还原反应，体现出离子的氧化性，并且离子的氧化性越强，就越容易得到电子，优先放电；阳极区的阴离子容易失去电子发生氧化反应，体现出离子的还原性，离子的还原性越强，就越容易失去电子，优先放电。

任务激发探究，体会“做中学，学中问”。电解饱和食盐水又会产生怎样的现象？学生自主绘制电解装置图进行微观分析。有学生猜测阳极区Cl-会失去电子生成Cl2，使湿润的淀粉KI试纸变蓝，阴极区H+会得到电子生成H2，滴入酚酞后溶液变红。实验现象是否与预测的一致呢？学生观察到两极均有气泡产生，阳极区湿润的淀粉KI试纸变蓝，阴极区滴入酚酞后溶液变红，但OH-会移向阳极区与Cl2发生反应。

如何阻隔OH-移向阳极？可以采用盐桥，但盐桥中的电解质溶液在实验过程中会逐渐损耗，需要定期更换盐桥。能否设计一种不用频繁更换盐桥的装置？查阅资料可用离子交换膜，离子交换膜是一种能使离子具有选择性透过的薄膜，为了阻止氢氧根离子移向阳极，可采用阳离子交换膜。

采用交换膜后，是否实现对OH- 的阻隔作用？现象记录为：两极均有气泡产生，阴极区滴入酚酞后溶液变红，阳极区湿润的淀粉KI试纸变蓝，阳离子交换膜发挥作用。问题又来了，体系敞开两极气体如何收集？必须用密闭环境，学生结合生活实际决定借用小气球。

项目式实验学习重在学生自主参与解决项目中产生的问题，在做实验中明白理论，并借助理论提出问题，在问题中优化实验方案。实验的突发情况，需要学生及时小组讨论、查阅资料、实验预演等形式解决。

任务评价与反思，优化实验方案。任务一为电解池模型初步构建已完成，如果使用该装置进行工业投产能否获取纯净的NaOH？学生进行微观分析后发现阴极除了生成NaOH，还会有NaCl生成。为了不引入新的杂质AgNO3，经过查阅资料效仿离子交换法用OH-代替Cl-。

如何监测OH-的浓度变化？学生进入任务二电解池模型的再构建。教师建议学生可以借助pH传感器，将传感器与电脑连接，用数据直观展示NaOH的浓度变化。在教师引导下，为了节省用量，师生共同设计了一套微型实验装置，用透明的亚克力管连接成“U型”管，用阳离子交换膜阻止OH-，用pH传感器监测OH-浓度变化，用气球收集两极气体，实验装置实现了创新与优化。

在开展项目任务二电解池模型再构建的最后阶段，学生对亚克力管充满好奇，却因为不熟悉pH传感器的使用想简单化，用传统的装置。此时，教师可以先构建思维认知，让学生思维不断优化，并鼓励学生分组讨论、实验探究、展示情况、对比互评，撰写项目成果分析，给予评分，确定最优方案，也可以从中评出最佳项目小组。

（作者单位系广西钦州市第一中学）

《中国教师报》2023年09月27日第7版