探究學習在中學化學教學中的實踐研究

曾波

所謂探究，就其本意來說，是探討和研究。探討就是探求學問，探求真理和探本求源；研究就是研討問題，追根求源和多方尋求答案，解決疑問。對于學生來說，無法像科學家那樣探究未知的知識，他們通常是對已有的事實進行探究，這就要求教師在教學屮要善于創設一定條件和氛圍，引導、啟發學生去模擬、探究，發現“新”現象，通過思考，假設、質疑和綜合研究和分析，歸納出物質呈現如此現象的本質和規律，運用一定教學手段，采用多種啟發方式（如：講述、談話、提問、討論、實驗、閱讀等），激發學生的學習積極性，調動學生的學習興趣，從而培養學生掌握獲取知識的方法和能力，真正做到“授人以魚不如授人以漁”。

氯是典型的非金屬元素，氯氣及含氯化合物在日常生活、工農業生產中有廣泛的應用。氯氣與水反應是氯氣用于自來水消毒的原理所在，是理解氯氣與堿溶液反應的基礎，生活中使用的漂白粉（液）是利用了氯氣與堿溶液反應的原理生產的，是化學在生活中應用的典型范例。對氯水成分的認識，如果僅通過教師的演示和講解，很難讓學生真正從微觀上加以認識。此部分內容非常適合開展學生探究性實驗，我通過設計有吸引力、有層次、有梯度的問題引導學生主動探究，將知識學習、觀念建構和問題解決有機結合起來。

本節內容主要采取學生自主探究、教師引導和多媒體演示相結合，突出重點，把主要時間用于學生自主探究上，采用“提出問題、猜想與假設，設計實驗方案、實驗驗證、得出結論”的探究性教學活動，在教師的指導下探究氯水的成分及其主要性質。

1.創設生活情景，激發學生的探究興趣

為了能讓學生積極地參與到探究活動中來，我先展示了了三個生活情景，分別為：（1）2011年江蘇南通氯堿廠氯氣泄露新聞的視頻；（2）氯氣泡出雪白“黑心棉”新聞，在外打工的乾縣農民鄭天（化名）春節回到家鄉，意外發現家鄉存在一些加工“黑心棉”的窩點。什么是黑心棉呢？黑心棉不是真正的棉花，是將廢舊和丟棄的布頭粉碎成短布頭，然后工人將這些布頭運到院子中間的“水池”中浸泡，水池中是加入氯氣和工業堿（氫氧化鈉）的。據悉，浸泡的時間與溫度有關系，夏天一般3個小時后，水中的布頭就變得雪白，而冬天約需一天一夜。將漂白的布頭加工成絮狀，被充當成棉花。（3）江西南昌發生一起兒童游泳集體氯氣中毒事件，11名癥狀較重的兒童被立刻送往醫院搶救。原因是館內一工作人員操作失誤，在泳池內還有隊員的情況下，將凈化水質用的氯氣管道打開消毒，當即導致靠近管道附近的多名小選手出現嘔吐、頭暈、四肢無力等氯氣中毒癥狀。 針對第一個生活情景設計兩個探究問題：（1）是否應該轉移受災人員，該如何轉移？ （2）消防員向空氣中噴灑的物質是什么？通過這兩個探究問題引導學生分析氯氣的物理性質。針對第二和第三兩個生活情景設計了三個探究問題： （1）是氯氣具有漂白作用還是氯水具有漂白作用？ （2）為什么氯水能漂白有色物質，起漂白作用的成分是什么？（3）黑心棉商家在水池中加入工業堿的目的是什么？這三個探究問題分別對應的相應知識點為（1）氯氣能否與水反應；（2）氯氣與水反應的產物，氯水的成分；（3）氯氣與堿的反應。

2.提出猜想，教師引導，學生自主探究

（1）氯氣的物理性質

此階段由于氯氣毒性太強，未采取分組實驗，以小組討論，派學生代表動手研究，共同歸納出氯氣的物理性質，從而解決受災群眾該應向高處轉移，消防員向空氣中噴灑物質為水這兩個問題。

（2）氯氣與水的反應

這一知識難點主要是要解決“氯氣與水能否發生化學反應，產物是什么”“氯水中有哪些成分”“起漂白作用的為哪一成分”這三個問題。學生通過對第（2）和第（3）個生活情景的了解，能夠得出來氯氣通入到水中有殺菌消毒和漂白的作用，接著我問學生到底是氯氣能夠漂白有色物質還是氯水能夠漂白有色物質，學生答案不統一。通過這一認知沖突，我引導學生設計實驗驗證假設。

通過這一實驗，得出了氯氣不能漂白有色物質而氯水可以這一結論。這說明氯氣溶于水時發生了化學變化。為了解決為什么“氯水能漂白有色物質，起漂白作用的成分是什么”這一問題，我引導學生對氯水中的成分進行了探究。請學生提出假設，并根據以下藥品設計實驗驗證假設，可用試劑有：氯水、鎂條、石蕊溶液、pH試紙、AgNO3溶液、無水硫酸銅、碳酸鈉粉末、鹽酸、紅色紙條。學生能夠通過觀察氯水的顏色和氣味得知可能存在Cl2和H2O，并能從氧化還原的角度分析出由于氯氣具有強化性，氯氣得電子變為Cl-，從而得出有HCl生成，學生也能夠通過所給試劑設計出相應的實驗而驗證假設。

HClO的生成是學生的認知難點，實驗現象說明氯氣與水反應除了有鹽酸生成還有一種具有漂白性的物質生成。我引導學生繼續從氧化還原的角度去分析，能夠升高的只有氯元素和氧元素，O2不具有漂白性。那么升高的只有Cl元素，類比過氧化鈉與水的反應，氯氣中的氯元素位于中間價態，在與水反應時同樣既作氧化劑又作還原劑，從而引出HClO的生成。從介紹HClO的弱酸性而得出氯水中有HClO和ClO-的存在。通過這一個過程，氯水中的成分以及起漂白作用的成分這兩個問題得到了解決。

（3）氯氣與堿的反應

氯氣與堿的反應是本節內容的另一個難點。對“黑心棉商家在水池中加入工業堿的”原因，學生提出猜想：（1）從氯水中的成分可知，氯水中的鹽酸和次氯酸應該能與氫氧化鈉反應，ClO-濃度增加，漂白性增強。（2）氯水中的次氯酸具有不穩定性，將次氯酸變為次氯酸鹽可增強漂白物質的穩定性，有利于長時間漂白。通過猜想，學生設計了氯水與氫氧化鈉的實驗：

通過實驗現象可得出，氯水能與氫氧化鈉反應，反應產物可引導學生從氯水中的成分去分析：

產物和氫氧化鈉本身并不能增強氯水的漂白性。第1個猜想不符合實驗事實。從第2個猜想考慮，有可能是將不穩定的次氯酸轉化為穩定的次氯酸鹽，引導學生閱讀課本第84—85頁漂白液和漂白粉的制備，從而解決氯氣與堿溶液反應這一難點，并對漂白液和漂白粉的漂白原理做了鋪墊，也進一步深化氯水中起漂白作用的為HClO而非ClO-這一迷思概念。

3.實踐反思

對氯氣性質這一節的教學，由于氯氣的毒性太強，對氯氣物理性質的探究未采取分組實驗的形式，而對氯水成分的探究以及氯氣與堿的反應則進行了分組實驗。從課堂效果來看，氯氣泄漏新聞、氯氣泡出雪白“黑心棉”新聞和游泳池中毒新聞都能很好地激發學生對氯氣的探究興趣，對課堂上提出的探究問題也都能引起同學們的熱烈討論和參與，并能紛紛主動設計實驗方案，動手實驗。在進行氯氣與水反應的探究時，大部分學生都能很好地從硅酸鈉防火實驗中領會到設計對照試驗以及控制變量的思想。