基于研學問題的高三化學一輪復習

黃文軍+黎薇

摘要：以氯水與溴化鈉溶液反應為素材，將元素與化合物知識、實驗探究設計、化學基本理論等復習內容結合起來，構建基于研學問題的高三化學一輪復習課，降低課堂的知識容量，增加課堂的思維容量，提高學生復習積極性，且有助于提升課堂教學的實效。

關鍵詞：氯水；溴化鈉；研學問題；高三化學一輪復習；高中化學教學

文章編號：1005–6629（2015）6–0050–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

高三化學一輪復習中往往采用“知識梳理、考題選講、練習強化”等步驟進行教學，重復使用易讓學生厭倦，復習效果下降。基于研學問題的高三化學一輪復習課，就是將課堂中有價值的問題提煉出來，確立為研學問題，以研學問題為載體把高三化學一輪復習中所需要的知識與能力糅合其中，以討論、實驗、問題解決等為主要課堂活動形式的復習課。

1 研學問題的確立

研學問題是圍繞學科核心知識或概念而預設或生成的需要探究的教學問題。高三化學一輪復習不但是知識的回顧與整理，還是知識系統化與結構化的過程，更是提升學科素養、提升學科能力、統合學科基本觀念的過程。確立高三一輪化學復習課的研學問題需要考慮問題的真實性、價值性、統合性、可操作性四個方面。

1.1 研學問題的真實性

不管問題是預設的還是生成的，都應該是學習過程中可能真實遇到的問題，這樣才能激發學生的思維興趣。氯水與溴化鈉溶液的實驗是人教版必修2實驗1-1，書中所給出的化學方程式是2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2[1]，明確指出是氯水中的Cl2氧化了NaBr溶液中的Br-。2013年廣東高考化學卷第33題第（1）小題，“設計實驗證明氯的非金屬性比溴強”，答案是“在溴化鈉溶液中滴入氯水，振蕩后滴加CCl4溶液，下層呈紅棕色”[2]。教學中有學生提出次氯酸的氧化性比Cl2強，ClO-的氧化性也比Cl2強，怎么不是HClO或ClO-氧化Br-呢？這個問題很難回答，回答“是”，學生就認為與書本或高考答案是矛盾的；回答“不是”，學生說的理由也很難反駁。以往筆者的回答總是氯水中HClO或ClO-含量遠遠小于Cl2，所以體現的是Cl2的氧化性。仔細想想，之前的回答過于草率，不能讓學生信服。這個問題需要深入分析，提供科學依據或實驗結果才能讓學生信服，這就產生了真實的研學問題。

1.2 研學問題的價值性

研學問題的價值性在于有助于完善學科的核心觀念，提升學科能力。氯水與NaBr溶液的反應研究，如果只是停留在知識層面，這個問題價值很小，但深入到微粒層面的分析與討論就發現諸多學科核心觀念與能力的要素蘊含其中。分析氯水中是誰氧化了NaBr中的Br-的前提是分析清楚氯水中存在哪些微粒，分析微粒又必須分析氯水中存在哪些平衡或反應，如何有序書寫相關粒子才能不遺漏不增多，這就有助于學生微粒觀的完善與平衡觀的應用。要知道何種組分氧化Br-就得先知道哪些粒子具有氧化性？它們氧化性的強弱如何？氧化還原觀在這里可以得到很好的滲透。完整的假說與探究過程對學生學科素養與能力的提升有幫助，并且通過對課本與高考答案的反思性思考，有助于培養學生科學的質疑精神。

1.3 研學問題的統合性

高三一輪復習的一個重要任務就是將高一、高二看似孤立的知識統合起來。盡管這是一節氯水的復習課，但不是簡單將高一相關知識簡單再現，也不是簡單做做實驗提高學習興趣而已。對氯水與NaBr溶液反應的研學，包含了必修1氧化還原反應理論與氯的性質、必修2元素周期律知識、選修4化學平衡和弱電解質電離平衡知識，以及貫穿高中教學整個過程的科學探究能力。

1.4 研學問題的可操作性

研學問題的可操作性是指完成相應研學過程具備時間、教學條件、學生能力等客觀條件的許可。高三一輪復習時間緊，任務重，所選擇的研學問題該是在1～2個課時內能夠完成的。氯水與NaBr溶液的反應過程簡單，反應速率快，相關理論分析并不復雜，僅僅需要調動學生原有知識儲備，所需教學設備常規，實驗器材簡單，在相關準備的基礎上，能在一個課時內順利完成所有過程，因而“氯水中何種組分氧化了溴化鈉溶液中的Br-”作為研學問題具有較強的可操作性。

2 基于研學問題的課堂實施

基于研學問題的課堂教學脫胎于科學發展的一種重要思路：提出問題-收集材料-形成假說-論證假說-實驗探究-形成結論[3]。

2.1 提出問題

提出問題是研學課堂的第一步，可以由學生提出，也可以由教師提出。由學生提出的問題往往是生成問題，缺乏相應準備，偶然性強。由教師提出的問題往往是預設的問題或者學生早先生成的問題，研學過程比較完整與系統。高三一輪復習中的研學問題的提出傾向于后者。在教學過程中，先將氯水與溴化鈉溶液反應實驗再現，讓學生觀察，并用化學方程式表達。在給出課本答案2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2后，進行評價。沒有思考的學生認為課本的答案就是正確的，有部分學生根據教師的眼神判斷有懷疑，有的學生就提出氯水中次氯酸明明氧化性比氯分子強，為什么不是次氯酸呢？基于此，就向學生拋出課堂研學問題“氯水中何種組分氧化了NaBr溶液中的Br-？”。

2.2 收集材料

收集材料，就是針對所提出的問題尋找素材，明確解決問題的方向，為下一步的假設做準備。收集材料的方法有文獻研究法和推理分析的方法。在課堂中做文獻研究不太現實，運用已有知識進行分析和推理是常用的方法。

要解決氯水中誰氧化了溴離子這個問題，前提是要明確氯水中具有哪些微觀粒子？哪些微觀粒子具有氧化性？因而需要收集這兩方面的材料。

氧化性的粒子所含有的某個元素具有較高價態。在氯水中除Cl-外其他粒子都含有較高價態的元素，因此有五種粒子可能氧化Br-。但氧化Br-所得的產物Br2氧化性較強，因而需要較強氧化性的粒子才能氧化溴離子。哪些粒子具有較強氧化性呢？根據王磊教授的觀點，強氧化性的粒子核心元素價態高于常見價態[4]。在氯水的幾種粒子中，核心元素是氯元素，氯元素的常見價態是-1，所以Cl2（0）、ClO-（+1）、HClO（+1）均具有較強的氧化性。

2.3 提出假說

根據所提供材料與相關推理，提出合理假說是重要的科學素養。根據氯水中溶液粒子種類分析和氧化還原性分析，提出氧化Br-的粒子可能存在三種假說：

假說1：氧化Br-的是H+、H2O；

假說2：氧化Br-的是Cl2；

假說3：氧化Br-的是ClO-或HClO。

2.4 論證假說

提出假說盡管具有一定的科學依據，但沒有經過嚴密的推敲可能導致荒謬的結果。論證假說的方法往往是反證法，假設假說成立，應該是什么結果，應該的結果與實際的結果一致表明假說成立，否則不成立。在高三復習的教學中，論證假說的環節可以讓學生根據假說書寫化學方程式，鍛煉化學方程式的書寫能力。

初步論證H2O不能氧化Br-，否則怎么會有溴化鈉的水溶液呢？根據假說可能發生的反應有：

2.5 實驗探究

假說成立與否還需要實驗支撐。根據假說進行實驗探究，根據結果與假設是否一致判斷假說是否成立。H+難以從溶液中分離出來，估計H+不能氧化Br-，所以用較濃的鹽酸與NaBr溶液反應。分離氯水中的Cl2與HClO和ClO-借鑒萃取原理，Cl2在CCl4溶解度比在水中大，而HClO和ClO-難溶于CCl4，所以用CCl4分離出氯水中的Cl2。

2.6 形成結論

根據對假說的探究與實驗形成結論，科學探究才算基本結束。經過氯水相關成分與NaBr溶液的反應，得出結論是：氯水中的Cl2、ClO-或HClO都能氧化Br-。課本和高考題對氯水與溴化鈉溶液的反應均只提出了Cl2與Br-的作用，盡管從氧化還原反應的分析是不全面的，但從元素周期律的角度分析并沒有科學性錯誤，因為實驗證實氯水中含有的Cl2的確能氧化溴化鈉溶液中的Br-。只是實驗中沒有排除ClO-或HClO的干擾，在實驗設計方面有所欠缺。

3 討論與反思

3.1 課前討論

這是一堂全區公開課，也是第一次基于研學問題的高三化學復習課的嘗試，因而我們備課組進行了充分的討論。

3.1.1 這個問題是小題大做嗎

高三化學一輪復習可選擇的切入點很多，可發散的方向也挺多，在有限時間內需要精心取舍。當把氯水與NaBr反應作為一堂課的研學問題時，同一備課組的老師開始認為有些小題大做，一個幾分鐘的小實驗，就算不做實驗，學生也知道怎么回事，僅僅當作知識回顧就可以了。但是，把知識問題轉化為一個能力問題，在學科素養層面展開的時候，大家發現這個研學問題中蘊含了豐富的教學價值，不再單單是氯水的性質問題，還包含化學基本原理、化學實驗、學科素養培養等問題。

3.1.2 各環節的教學意圖是什么

第一環節在于培養學生的問題意識，于人無疑處有疑，善于發現問題并進行科學的思考與探究是這節課的中心思想。第二個環節把有序分析氯水中粒子種類作為重點，落實分析溶液粒子種類的方法，為后續分析溶液粒子濃度關系打基礎。分析哪些粒子具有氧化性，目的是進一步復習氧化還原理論，指導其他元素與化合物的學習。第三環節是為了完善科學探究的基本步驟。第四環節的目的在于訓練學生用化學方程式這一符號表征具體的反應，為后續陌生情景下方程式的書寫打基礎。第五環節在于落實實驗操作表達，為實驗部分復習伏筆。第六環節的目的是首尾呼應，完成一個完整的學科探究，完成對課本和權威的一次質疑。

3.2 課后研討與反思

在評課環節各抒己見，主要就下面三個問題提出了各自的看法，有些溢美之詞，但更多的是對課堂的思考，思維的碰撞。

3.2.1 這樣的課堂如何落實基礎

不少老師認為高三化學一輪復習就是落實基礎，把基礎知識不留死角的過一遍。在一個小小的氯水與溴化鈉溶液的反應上大做文章，勢必時間不夠，無法完成一輪復習的任務，只能是一節做秀課。筆者的意見是落實基礎不是簡單再現，學生畢竟不是頭腦空白地進入高三復習，他們具備了相應的知識基礎，但相對零散，需要用相關原理或理論將知識整合起來。此外，在高考中知識方面的要求越來越低，能力方面的要求越來越高，所以知識復習本身不是目的，以知識為載體發展學生學科能力才是目的。因而筆者認為課堂需要落實的不是記憶性的知識基礎，而是能力基礎，當然不是每節課都有這么整合性強的研學問題，但這是一種方向。

3.2.2 基于研學問題復習難以全面推開

大多數的高三復習是常規復習，采取知識回顧、考題再現、訓練講評等步驟，學生容易厭倦。基于研學問題的課堂學生練題少了，思考多了，能激發學習興趣，對課堂效率有較大提升。但并非所有點都適合用研學問題的方式復習，在知識上難免有重復或遺漏，所以難以全面推開。另一個重要的原因是備課時間不夠，難以設計出有價值的研學問題。需要做教學中的有心人，不斷發現問題并做深入思考，還要精心準備，備課耗時往往不是一天兩天。但好的研學問題可以把大多數的知識與能力整合進來，所以，如果時間允許，精心設計研學問題，做適當的取舍，適度推開還是可以的。如“如何制取純凈干燥的氨氣”作為氣體制備的研學問題，其他氣體制備就可以略去或略講了。又如將“水的溫度升高，水會發生什么變化？”作為一個研學問題，成為弱電解質復習載體。

3.3.3 能徹底分離氯水中的Cl2和HClO嗎

有教師提出實驗不嚴謹，當取下層溶液滴入NaBr溶液時，NaBr溶液中含有水，Cl2從CCl4出來難免與水接觸，會反應生成HClO。另外，上層溶液盡管用CCl4萃取過，但無論如何也不能完全沒有Cl2，只是Cl2濃度小罷了。改進實驗，消除NaBr溶液中水的干擾，在非水體系中進行這個反應，將用氯水的CCl4的萃取液與NaBr固體反應，結果無色液體變紅棕色，證明氯水中的Cl2氧化了Br-。要消除上層溶液殘留的Cl2，取萃取后的上層液體，加入足量NaOH溶液，充分振蕩后再加入NaBr溶液和CCl4振蕩，無色溶液變黃，證明氯水中的ClO-氧化了Br-。看來實驗結論是沒有問題的，但過程不嚴謹，第二天的課堂又以此為素材產生新的研學問題，進行討論分析和實驗驗證。

參考文獻：

[1]宋心琦等.普通高中課程標準實驗教科書·化學2 [M].北京：人民教育出版社，2007：9.

[2][3]周小凡.多元教學模式的構建與創新[M].汕頭：汕頭大學出版社，2009：78.

[4]胡久華，王磊，潘瑞靜.促進學生認識發展的化學1模塊氧化還原專題的單元整體教學研究——高端備課項目化學核心內容教學問題及其解決策略研究成果[J].化學教育，2010，31（3）：22～28.