在實驗探究中生成

摘要：本文通過一道化學實驗設計題的解答引發對常規實驗方法的反思，并將反思生成的思路轉化為課堂探究性實驗課題，通過對探究性實驗課題的提出、設計以及實施，得出動態探究性實驗課堂生成的特點，并提出相應的教學策略。

關鍵詞：實驗探究；課堂生成

文章編號：1005－6629(2010)11－0016－03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

本文從課堂教學的實際出發，由一道實驗題的討論生成了一節生動的富于創新的動態探究性課，以此為例，說明基于實驗設計的動態探究性課堂的生成過程。

1 新課題的提出

1.1問題起源

在一次實驗復習課上，為向學生說明實驗設計題的解題方法，我安排了這樣一道基礎化學實驗設計題：如何用銅和硫酸制備硫酸銅？指出可能的反應原理，判斷優劣，并指出具體的實驗操作方法。

大部分同學都會得出以下兩種方法：

①Cu+2H2SO4 CuSO4+2H2O+SO2↑

②2Cu+O2 2CuO；CuO+H2SO4=CuSO4+H2O。

1.2思維矛盾的產生

顯然，第二種方法更好，其硫酸的利用率高且不產生有害物質。那么按照理論思路，即按反應順序選擇先灼燒，再與硫酸反應，最終生成硫酸銅的方法是否合理呢？我向學生展示下圖，讓他們選擇實際的操作方法。

圖2方法應該更合理。選擇用一定濃度的稀硫酸和銅片共熱，同時向其中通入氧氣或空氣，這樣可以避免設備復雜、固體銅不易灼燒且灼燒不充分、浪費原材料的情況出現，同時也能降低能耗，體現了實驗設計應遵循的科學性和簡約性的原則，理論和實際的矛盾使學生產生了認知沖突。

1.3思維火花的產生

在課上我列舉了工業制硫酸銅的原理： 銅粉、空氣氧化法生產硫酸銅是在稀硫酸溶液中進行的，這是一個固液氣三相反應，銅粉必須在稀硫酸中充分的鼓泡，讓銅粉懸浮起來，懸浮的銅粉在加熱的稀硫酸中被氧氣氧化為硫酸銅。同學們在已有認識和實際問題矛盾的解決中，思維的火苗也越燃越旺！

有位同學提出：能否用電解的方法，即銅作陽極電解一定濃度的硫酸溶液，通過發生如下反應：Cu+H2SO4 CuSO4+H2↑來制取，產物無污染，還有副產物氫氣可以另作他用。查詢資料無先例后，我將學生分組，課后設計實驗方案，安排一節課實施學生設計的實驗，研討其中問題。實驗探究過程如下。

2新課題——銅陽極法制硫酸銅實驗的探究

2.1實驗用品

濃硫酸、純銅（作陽極）、直流電源、天平、石墨電極、烘干裝置、導管、燒杯（250 mL）等。

2.2實驗目的

探究銅陽極法制硫酸銅實驗的可行性；不同濃度的硫酸以及不同時間段的實驗效果對比。

2.3實驗設計及分析

按圖3所示連接好實驗裝置。在兩個相同的燒杯內分別注入體積比為1︰3和1︰6的硫酸溶液；選用干凈的銅片為陽極，實驗前，稱量銅片的質量并記錄，石墨為陰極，控制相同的電壓(18V)進行電解，實驗時間均為15分鐘，同時分時間段（5分鐘、10分鐘、15分鐘）記錄產生的實驗現象，結束后，取出燒杯中的銅片，洗凈、烘干后稱量記錄其質量。實驗現象及實驗相關數據如表1所示：

2.4實驗注意事項

（1）兩種不同濃度的稀硫酸配制后，應全部冷卻到室溫時再開始實驗；

（2）兩個燒杯中陰陽兩極間的距離應保持相同；

（3）兩只燒杯中的電解最好是同時進行，以便比較。

2.5實驗結論

通過上述實驗，可以得出以下幾個結論：

(1)用銅作陽極電解稀硫酸，可制得一定濃度的硫酸銅溶液； （2）硫酸的濃度對電解速度有較大影響，濃度越大，電解速度越快； （3）由于溶液中銅離子的濃度不斷增大，達到一定量后，銅離子將被還原在陰極析出，使硫酸銅溶液的濃度難以持續增大； （4）當溶液中同時存在較多量Cu2+和H+時，電解時銅和氫氣可在陰極同時產生； （5）從工業生產考慮，用這種方法產出的硫酸銅溶液中含有較多的硫酸，不純凈，且隨著銅從陰極析出，硫酸銅濃度持續增大受到影響，因此不宜進行大量的工業生產，并且電解能耗高，原料的利用率也不高。綜合考慮，在工業生產中不宜采用這種方法。

在經過探究總結后，我又提出幾個預設問題，這些問題使得動態課堂得到進一步延續，也使得探究從理論上繼續深化，如可否運用氯堿工業原理加以遷移，避免銅離子在陰極上被還原？能否解決硫酸銅與硫酸混合在一起不純凈的問題等？學生提出電解池以陰離子交換膜隔開，在陽極室注入少量硫酸銅溶液，陰極室注入硫酸溶液，進行電解。圖示如下：鑒于時間和儀器、設備的原因，我們未就這一原理的實際應用的可行性進行進一步探究，但在學生的思想中埋下了創造的種子，為更深入的探究埋下了伏筆。

3反思與總結

從上述實驗探究新課題產生的過程來看，思考得出基于實驗設計的動態探究性課堂的形成有以下幾個步驟：原始問題的提出和探討→思維矛盾的產生→思維火花的形成→新探究課題的設計→探究性課題的實施→新問題的提出。因此，動態探究性課堂的生成，尤其是基于實驗設計的探究性課堂的生成，對學生的思維水平提出了更高的要求，動態探究性課堂的生成是一個不斷延續的過程，包括思維、方法、內容數量以及深度的延續，這樣的教學設計，不但可以使學生走出既定教學內容對于思維的束縛，引起他們強烈的探究興趣，同時對教師自身的專業理論水平以及教學能力也提出了更高的要求。

教師在實驗教學的過程中不應僅滿足于對教材實驗的探究分析，而應善于捕捉學生的興奮點，突破陳規，靈活的運用多種方法開發具有研究價值和教學意義的探究性課題。基于實驗設計動態課堂探究課題的開發，需要對學生實際技能、實驗本身的有效性等因素，多方面思考，如通過將教材理論進行實驗物化、關注異常實驗現象、通過實驗驗證疑難問題、改進實驗的反應條件以及新實驗方法的應用等，均可以作為生成實驗課題的思路來源。

教學方法的選擇是影響教學效果最直接的因素，不論是原先設計好的教學內容還是課堂上動態生成的內容，都有其特定的價值。研究性教學通過引導學生開展探究，促進學生感知、體驗、感悟、內化而得到經驗知識的過程，無疑對促進學生主體性的張揚和自由精神的煥發起著巨大的作用。教師既應通過預設的問題進行探究性教學，對課堂上動態生成的問題也應發揮創造性，靈活運用多種教學方法，追求過程的價值，不硬性規定教學的進程和學生的同步發展，而是承認不同的學生有不同的學習方法和途徑，注重“留有余地”和設計的靈活性，使教學過程真正成為師生之間相互了解、互相學習的平等對話過程。

參考文獻：

[1]孫丹兒，王祖浩.化學教師實驗研究選題的新視角[J].上海教育科研.2009(2):91～93.

[2]朱志平.課堂動態生成資源論[M].高等教育出版社，北京:2008.

[3]李燕琴，趙雷洪.差異性實驗及其在化學探究教學中的運用[J].化學教學，2009，(9):37～39.

[4]蔣旗軍.課堂教學時間的有限性和探究活動的無限性[J].化學教學，2009，(4):23～25.

[5]肖麗華.化學課堂教學因生成而精彩[J].化學教學，2009，(3):22～23.

[6]彭清華.化學課堂的動態生成是提升思維機智的催化劑[J].化學教學，2009，(4):30～31.