高中化學(xué)“問題探究式”教學(xué)的案例研究

陶文亞

摘要：筆者以《氯水成分性質(zhì)的探究》一課為例，來談?wù)勅绾芜\(yùn)用“問題探究式”教學(xué)來引導(dǎo)學(xué)生在問題情境中發(fā)現(xiàn)問題，在實(shí)驗(yàn)探究中解決問題，在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題過程中提高自身的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；氯水；問題探究

中圖分類號：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）17-031-2

探究式案例教學(xué)法是一種將理論教學(xué)與實(shí)際案例相結(jié)合的教學(xué)方法，教師通過為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情景、設(shè)置問題等策略，激發(fā)學(xué)生對知識的探索欲望，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)效率的提升。下面筆者就以《氯水成分性質(zhì)的探究》一課為例，來談?wù)勅绾芜\(yùn)用“問題探究式”教學(xué)來提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、教學(xué)方法：

1.教法——“活動教學(xué)法”

本案例所指的“活動教學(xué)法”，即以鼓勵學(xué)生主動參與、主動探索、主動思考、主動實(shí)踐為基本特征，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生多方面能力綜合發(fā)展為核心，以促進(jìn)學(xué)生整體素質(zhì)全面提高為目的的一種新型的教學(xué)觀和教學(xué)形式。

2.學(xué)法——“探究學(xué)習(xí)法”

本案例所指的“探究”，即“深入探討，反復(fù)研究”。即教育家肖川提出的：“探究學(xué)習(xí)就是從學(xué)科領(lǐng)域或現(xiàn)實(shí)社會生活中選擇和確定研究主題，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)一種類似于學(xué)術(shù)或科學(xué)研究的情景，通過學(xué)生自主、獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)問題、實(shí)驗(yàn)、操作、調(diào)查、信息搜集和處理、表達(dá)與交流等探索活動，獲得知識、技能、情感態(tài)度的發(fā)展，特別是探索精神和創(chuàng)新能力發(fā)展的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)過程?！?/p>

二、教學(xué)實(shí)錄及點(diǎn)評

1.拋出問題，引導(dǎo)啟發(fā)，提出假設(shè)

【教師】 拋出問題“請學(xué)生觀察新制氯水的顏色（淺黃綠色）狀態(tài)（液態(tài)）和氣味（刺激性氣味），根據(jù)氯水的這些性質(zhì)結(jié)合我們已學(xué)知識，猜測氯水中可能含有什么成分，為什么？”

【學(xué)生】 氯水中存在著Cl2，因?yàn)槁人屈S綠色的同時有刺激性氣味，同時還有H2O分子，因?yàn)槁人室簯B(tài)。

【教師】 繼續(xù)拋出問題“氯水溶于水的過程是單純的溶解過程，即物理變化？還是其中發(fā)生了什么化學(xué)反應(yīng)呢？如果是物理變化，那么氯水中存在什么微粒？如果是化學(xué)變化，根據(jù)質(zhì)量守恒定律氯水中又可能存在那些微粒呢？”

【學(xué)生】 思考、討論回答。如果是物理變化：氯水中只有Cl2和H2O；如果是化學(xué)變化，氯氣和水可能生成鹽酸，即氯水中應(yīng)該有H+和Cl-

【教師】 那要如何檢驗(yàn)氯水中是否存在上述微粒？——實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

點(diǎn)評：通過學(xué)生的觀察和老師的引導(dǎo)不停的拋出問題，創(chuàng)設(shè)問題情境，以此培養(yǎng)學(xué)生的問題意識。通過觀察現(xiàn)象、思考、推理，大膽提出有關(guān)氯水成分的猜想與假設(shè)。在觀察氯水的過程中，考查了學(xué)生自覺、有效提取已有信息的素養(yǎng)，在思考“氯氣溶于水是物理變化還是化學(xué)變化”時，引導(dǎo)學(xué)生能多角度、辯證、全面地分析問題。

2.設(shè)計(jì)方案，自主探究，得出結(jié)論

【學(xué)生回答，教師補(bǔ)充】

①檢驗(yàn)Cl-：用AgNO3溶液和稀HNO3

②檢驗(yàn)H+：用NaHCO3、Na2CO3、pH試紙、石蕊試液等。

③檢驗(yàn)Cl2：顏色、氣味、濕潤的淀粉KI試紙

【教師】 下面就請大家根據(jù)桌面上的藥品結(jié)合自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，動手來檢驗(yàn)一下氯水中是否存在上述微粒。

[實(shí)驗(yàn)一] 取少量氯水于試管中，加入幾滴AgNO3，再加稀硝酸，觀察現(xiàn)象

[實(shí)驗(yàn)二] 取少量NaHCO3于試管中，加入幾滴氯水，把氯水滴到pH試紙，觀察現(xiàn)象；

[實(shí)驗(yàn)三] 用玻璃棒蘸取少量氯水于淀粉碘化鉀試紙上，觀察現(xiàn)象

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，教師進(jìn)行指導(dǎo)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，請學(xué)生回答實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的現(xiàn)象及結(jié)論。

【學(xué)生】 [實(shí)驗(yàn)一] 有白色沉淀，證明氯水中存在Cl-。

[實(shí)驗(yàn)二] 有氣泡產(chǎn)生，證明氯水中有H+。

[實(shí)驗(yàn)三] 淀粉KI試紙變藍(lán)，證明氯水中存在氯氣分子；

點(diǎn)評：學(xué)生為了驗(yàn)證自己的假設(shè)，根據(jù)已有知識和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理的驗(yàn)證方案，通過自主的實(shí)驗(yàn)探究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和自己的已有認(rèn)知收集必要的信息與證據(jù)，驗(yàn)證自己的假設(shè)，得到初步的結(jié)論：氯水中除了Cl2分子、H2O分子外，還存在H+、Cl-。也就是說，Cl2溶于H2O的過程中發(fā)生了化學(xué)變化。該過程通過學(xué)生的自主探究，一方面訓(xùn)練了學(xué)生的動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，同時個更鍛煉了學(xué)生收集信息和解決問題的能力與素養(yǎng)。

3.意外現(xiàn)象，引導(dǎo)質(zhì)疑，提出新問題

【教師】 引導(dǎo)質(zhì)疑：對于實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)論，同學(xué)們有沒有什么疑問呢？

【學(xué)生】 交流討論

【學(xué)生1】 把氯水滴到pH試紙上，為何試紙最后變白了呢？不是應(yīng)該變紅嗎？

【學(xué)生2】 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)物水中的氧元素到哪去了呢？

【教師】 很好，下面我們就一起來解決這兩個問題，問題1，說明了什么呢？

【學(xué)生】 氯水有漂白性。

【教師引導(dǎo)】 氯水中這種漂白性的物質(zhì)是什么呢？Cl2？ H2O？ HCl？還是那種未知含氧的物質(zhì)呢？

點(diǎn)評：通過意外現(xiàn)象“pH試紙變白了”，引導(dǎo)學(xué)生對已有結(jié)論大膽提出質(zhì)疑，反思自己剛剛思維過程中是否存在漏洞，教師通過有效的提問，不停制造懸念，引發(fā)學(xué)生的思考，使其產(chǎn)生迫切的解決問題的欲望，而這樣強(qiáng)烈的求知欲，能夠激發(fā)學(xué)生自發(fā)、自主的探究欲望。有利于培養(yǎng)學(xué)生不畏困難、敢于質(zhì)疑、勇于探究的科學(xué)素養(yǎng)。

4.設(shè)計(jì)方案，收集信息，完善結(jié)論

【學(xué)生討論】 用干燥的氯氣與pH試紙或有色物質(zhì)作用，看其是否褪色，來證明氯氣有沒有漂白性；再用鹽酸滴到pH試紙或有色物質(zhì)上，看其是否褪色來證明鹽酸有無漂白性。endprint

【實(shí)驗(yàn)演示】 如圖所示：用濃鹽酸與KMnO4在密閉容器中反應(yīng)現(xiàn)制氯氣，在錐形瓶的兩側(cè)放入了干燥的pH試紙和潤濕過的pH試紙，擠壓膠頭滴管膠頭，觸發(fā)反應(yīng)，觀察現(xiàn)象。再另取一pH試紙，滴上鹽酸，觀察對比現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用一盛有NaOH溶液的針筒把氫氧化鈉壓入錐形瓶，與氯氣反應(yīng)。

【現(xiàn)象結(jié)論】 干燥的pH試紙無變化，濕潤的pH試紙褪色，滴有鹽酸的pH試紙呈現(xiàn)紅色。這兩個對比實(shí)驗(yàn)說明了Cl2分子和鹽酸都不具有漂白性，那應(yīng)該是氯氣和水反應(yīng)生成了一種具有漂白性的含氧元素的物質(zhì)，那這種物質(zhì)是什么呢？

【給出信息】 次氯酸HClO是一種具有漂白性的物質(zhì)，它可以氧化有機(jī)色素成無色物質(zhì)，且漂白后的物質(zhì)很難恢復(fù)原有顏色。同時次氯酸具有弱酸性，其酸性比碳酸還弱，且不穩(wěn)定，見光或遇熱易分解成鹽酸和氧氣。（當(dāng)然條件允許可以讓學(xué)生通過書籍、網(wǎng)絡(luò)等自行收集信息更佳）。

【教師】 請大家根據(jù)所給信息，推導(dǎo)Cl2與H2O反應(yīng)的化學(xué)方程式

【學(xué)生】 Cl2+H2OHCl+HClO

【教師】 此反應(yīng)是可逆反應(yīng)，可逆反應(yīng)：同一時間既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。

【教師】 請討論，推斷出氯水中存在哪些微粒？

【學(xué)生】 討論，得出結(jié)論：氯水中存在Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、少量OH-

【過渡】 根據(jù)資料，判斷氯水中的這些成分決定了氯水有什么樣的性質(zhì)呢？

【學(xué)生】 討論得出結(jié)論，老師完善。

（1）酸性（H+）（2）強(qiáng)氧化性（Cl2）（3）漂白性（HClO）（4）與Ag+沉淀（Cl-）（5）不穩(wěn)定性（HClO）

點(diǎn)評：學(xué)生通過已有經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證氯氣與水反應(yīng)生成了HCl，故心理有了預(yù)判，認(rèn)為氯水會使pH試紙顯紅色，結(jié)果實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)試紙變白了，通過這樣一種沖擊性的意外現(xiàn)象，提出新問題：“氯水中什么成分可以使pH試紙變白呢”。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)中的意外現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)新問題→提出新方案→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→收集信息→完善結(jié)論，在這個過程中學(xué)生經(jīng)歷了新一輪的問題探究的過程，進(jìn)一步熟練了問題探究的模式，掌握了問題解決的基本方法，提高了問題解決的能力。同時，對于氯水的漂白實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了簡單改進(jìn)，現(xiàn)制現(xiàn)用且在密閉空間中進(jìn)行避免了氯氣收集過程中造成的污染，最后加入NaOH把污染性的氣體氯氣反應(yīng)掉，在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與環(huán)保意識。

5.聯(lián)系實(shí)際，學(xué)會應(yīng)用，解決問題

【問題1】 已知游泳池常用通少量氯氣的方法來殺菌消毒，思考為什么游泳衣穿久了會發(fā)黃

【學(xué)生答】 HClO把泳衣漂白了

【問題2】 氯水久置后最終會變成什么？

【結(jié)論】 鹽酸

【問題3】 氯水應(yīng)如何保存？

【學(xué)生答】 避光，可選擇棕色試劑瓶，置于陰暗處

【問題4】 自來水一般是用少量的氯氣消毒。如果實(shí)驗(yàn)室中臨時沒有蒸餾水，可以用自來水配制某些急需的藥品，但有些藥品若用自來水配制，則明顯會導(dǎo)致藥品變質(zhì)。下列哪些藥品不能用自來水配制（）

A.Na2SO4B.NaClC.AgNO3D.K2CO3

點(diǎn)評：通過問題形式幫助學(xué)生理解、掌握和應(yīng)用新知識。一方面學(xué)生只有學(xué)會運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題，才能把知識內(nèi)化、學(xué)活。另一方面，在解決實(shí)際問題的過程中，學(xué)生的知識體系和問題解決能力才能不斷發(fā)展、完善與提高。

三、教學(xué)總結(jié)與反思

本節(jié)課通過“創(chuàng)設(shè)問題情境→發(fā)現(xiàn)提出問題→討論提出假設(shè)→探究收集證據(jù)→作出合理解釋→得出結(jié)論→應(yīng)用解決問題”的問題探究式教學(xué)方式對氯水的成分與性質(zhì)進(jìn)行了探究。通過對“探究氯水中存在微?！钡膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法，提高科學(xué)探究的能力；通過氯水滴到pH試紙上意外現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑，勤于思考，逐步形成獨(dú)立思考的能力；通過動手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力、觀察能力和思維能力，提高了學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣；通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及教師給出的信息的處理，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力及獲取新知識的能力；通過生活實(shí)例中的一些問題，考查學(xué)生知識的應(yīng)用遷移能力以及運(yùn)用已學(xué)知識分析、解決問題的能力。

總之，《氯水成分與性質(zhì)探究》一課，以“問題探究式”教學(xué)為媒介，不僅訓(xùn)練了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、調(diào)動了學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，更是借此培養(yǎng)了學(xué)生多方面的核心素養(yǎng)和科學(xué)觀念。

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