探究式教學在二氧化碳制取研究中的有效應用

摘要: 本文闡述了探究式教學方法在二氧化碳制取實驗研究中的應用模式，強調新課程教學中學生學習方式的多元化。

關鍵詞: 探究式教學二氧化碳制取有效應用

新課程教學要求改變學生單一的接受式學習方式，“將科學探究作為課程改革的突破口”，積極倡導學生在學習過程中采取自主、合作、交流、探究式的學習方式，強調學生是學習的主體，教師在教學過程中應起好主導作用。教師應通過學生合作交流時的思維碰撞，產生創新的火花;通過探究式學習再現知識形成的過程，得出探究的結論，讓學生對所學知識“知其然且知其所以然”，從而激活學生的思維，激發學生學習的興趣，加深對新知識探求的強烈欲望，同時不斷提高學生掌握知識的能力。

然而，在初中化學實際教學過程中，并非所有的課題都適合采用探究教學方式，教師要選擇適宜的探究課題，安排好合理的梯度，遵循由易到難的原則。人教版第六單元《課題2二氧化碳制取的研究》是初中化學教學中最重要的內容之一。新教材要求學生主動地進行研究和實踐，不斷提高學生的操作水平和探究能力。我擬就如何運用探究式教學方法學習二氧化碳的實驗室制取談一點自己的看法。

1.實驗探究的前期準備

實驗探究教學是一種強調學生積極主動、親身經歷和體驗的學習方法，它能有效提高學生提出問題和解決問題的能力。為了提高探究活動的有效性和探究成果，教師必須對探究活動作充分的準備和教學設計。

1.1知識準備

科學探究的前提要求探究者具有一定相關知識的儲備和能力基礎。學生在本課題之前已經學習了氧氣的實驗室制法，對于氣體的實驗室制法已經有了一定的基礎，所以本課題的探究才有可能也很有必要。課前預習時，教師應要求學生認真復習氧氣的實驗室制法，并做好本課題的預習工作。

1.2實驗準備

充分的實驗準備，是科學探究成敗的關鍵。教師要做好實驗室的準備工作，配備所需藥品:塊狀大理石、碳酸鈉、稀鹽酸、濃鹽酸、稀硫酸等;所需儀器:錐形瓶、平底燒瓶、燒杯、試管、集氣瓶、長頸漏斗、帶導管的單孔橡皮塞、帶導管的雙孔橡皮塞、水槽、酒精燈等;預設實驗:稀硫酸與大理石的反應。

1.3學生準備

化學實驗的探究應將學生分成若干小組，采用小組合作探究的學習方式。每個學習小組以5—6人為佳，小組成員的配置應將學生按知識和能力的好中差和男女比例有機組合，探究小組組合的合理與否將會嚴重影響探究的效果。

2.實驗探究的過程

學生是探究學習的主體，要想有效地實施探究式教學，就必須增強學生的主體意識，充分發揮學生的主觀能動性。然而，以學生的自主學習為主，并不是說教師就可以完全放手不管，因為初中學生在操作能力、知識水平等方面都存在一定的不足，很容易出現無所適從的局面。因此，教師應該做好主導作用，關鍵時刻能給予學生鼓勵性評價，適時指導探究的方向，激發學生不斷追求新的發現，體驗創新發現的樂趣。

2.1有關實驗原理的探究

問題的提出:能夠生成二氧化碳的反應有多種:稀鹽酸跟大理石、稀硫酸跟大理石、濃鹽酸跟大理石、稀鹽酸跟碳酸鈉，甚至包括木炭、酒精的燃燒，以及動植物的呼吸，等等。究竟哪一個反應才適宜實驗室制二氧化碳?

問題的解決:由學生分組實驗探究后得出結論并說明理由。教師在指導學生進行探究之前必須說明制取氣體的反應必須可行、速率適中、氣流平穩，且氣體中的雜質盡可能少、便于控制收集等條件，給學生指明探究的方向，避免探究的盲目性。學生可分別完成上述四個實驗，仔細觀察并充分交流討論得出結論:考慮到稀硫酸與大理石反應后的生成物微溶于水，覆蓋在大理石的表面會阻止反應的進一步發生(由于覆蓋在大理石或石灰石表面的硫酸鈣短時間內難以觀察得清楚，該實驗教師可預先做好對照實驗，讓學生觀察到覆蓋在大理石或者石灰石表面上的白色硫酸鈣固體，給學生一個非常明顯的現象說明，加深學生對該實驗的理解);濃鹽酸具有揮發性，使氣體不純;稀鹽酸跟碳酸鈉反應太快不利于收集;其他反應制得的二氧化碳皆不純且難以收集。以上反應皆不適宜用于實驗室制二氧化碳。因此，實驗室常用稀鹽酸跟大理石或石灰石反應來制取二氧化碳:CaCO₂+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑

2.2有關發生裝置的選擇

初中化學實驗裝置的探究更多的是對實驗裝置選擇。學生在復習氧氣的實驗室制法的基礎上，對于氣體制取的發生裝置已有所了解:必須考慮反應物的狀態和反應條件。反應物的狀態包括:固體和固體反應(例如:加熱高錳酸鉀制氧氣);固體和液體的反應;液體與液體的反應……反應條件包括:是否需要加熱、加催化劑(例如:制氧氣)等。通過實驗原理的探究我們知道:實驗室二氧化碳是用稀鹽酸(液體)跟大理石(固體)的反應且不需加熱，所以加熱高錳酸鉀制氧氣的裝置不適于制取二氧化碳。教師應由學生根據所提供的儀器探究盡可能多的儀器組合。學生根據反應不需加熱，首先排除酒精燈的使用，他們所組裝的裝置是多種多樣的。再安排各活動小組的學生代表介紹他們設計的裝置的優缺點，展示探究成果，然后由其他小組展開評議，通過群體間的互動有效地培養學生的集體榮譽感和團結合作意識。

學生選擇的主要儀器組合如下:

第一組:錐形瓶、帶導管的單孔橡皮塞;

第二組:錐形瓶、帶導管的雙孔橡皮塞、長頸漏斗;

第三組:平底燒瓶、帶導管的單孔橡皮塞;

第四組:平底燒瓶、帶導管的雙孔橡皮塞、長頸漏斗;

第五組:試管、帶導管的單孔橡皮塞;

第六組:(大)試管、帶導管的雙孔橡皮塞、長頸漏斗。

學生一下子找到了許多組制取二氧化碳的發生裝置，激發了成就感和強烈的探究欲望，探究激情空前高漲，培養了學習興趣和實驗興趣，并從感性認識上充分區別了初中實驗制取氣體的兩種發生裝置。教師可進行適當的點評，并經過學生討論后找到兩套制取二氧化碳的如圖1所示的較好發生裝置。此裝置適用于固體跟液體且不需加熱制取氣體的反應。

2.3有關二氧化碳收集裝置的探究

初中實驗中氣體的收集裝置有兩類:排空氣法和排水法。其中排空氣法又包括向上排空氣法(密度比空氣的大的氣體，例如氧氣)和向下排空氣法(密度比空氣小的氣體，例如氫氣)。而對于不易溶于水或難溶于水且不與水反應的氣體則可以用排水法收集。學生查閱相關資料，交流討論二氧化碳的性質:密度比空氣大、能溶于水且與水反應。故只能用向上排空氣法收集。

由以上探究和討論學生可以得出一套制取二氧化碳的較好裝置，如圖2所示。其中錐形瓶可以用平底燒瓶、大試管、廣口瓶等代替，長頸漏斗可以用分液漏斗代替。

2.4探究實驗室制取二氧化碳的步驟和注意事項

學生參考制取氧氣的有關步驟，使用自己設計的裝置完成二氧化碳的制取，并通過探究和討論歸納出制取二氧化碳的實驗步驟和注意事項。

實驗步驟:①連接裝置，②檢查裝置的氣密性，③加固體(大理石)，④加液體(稀鹽酸)，⑤收集驗滿。

注意事項應強調:①長頸漏斗必須伸到液面以下，②伸入集氣瓶的導管應伸到接近瓶底等，③伸如錐形瓶的導管不能太長，只要稍稍露出橡皮塞即可。

3.實驗探究的拓展和思考

課堂的結束，絕不意味著教學的終止和探究的終結，而應該是學生學習的繼續和探究的延伸。實驗的探究應給學生留有足夠思考的空間和繼續探究的余地。教師在教學時可以通過提示積極啟發學生對實驗裝置及其組合繼續進行深入的探究。

提示1:運用注射器對實驗裝置進行改裝和重組，通過控制氣體產生的速率，實驗室是否也可以利用碳酸鈉粉末和稀鹽酸反應來制取二氧化碳?

提示2:可以利用啟普發生器或用大燒杯和干燥管進行組合，更加便于控制反應的發生和停止。

提示3:為了節約藥品(尤其是稀鹽酸)可在長頸漏斗的下端管口套一只小試管進行液封。

提示4:對于上述試驗裝置該如何檢驗裝置的氣密性?

提示5:上述裝置還可以用來制取哪些氣體?

教師可通過提問、學生的解答、媒體的演示，進一步引導學生進行討論和交流。制取二氧化碳的實驗裝置不是唯一的，也沒有最好的設計裝置，所有合理的、實驗條件能做到的裝置都是比較好的裝置，而不僅僅局限于教材。提高實驗探究的實效性，拓寬學生的視野，開闊學生的思路，培養學生的創造能力和實驗探究的樂趣，為學生的終生發展奠定基礎，才是我們探究教學的真正目的之所在。

參考文獻:

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