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激发学生探究精神

2008-9-15
激发学生探究精神 
 
 
    在化学探究性教学中教师可以通过创设问题情境,引领并激发学生的探究精神。下面是一堂化学探究课的实录。
  课一开始,教师引入课题:我们在初中时已经学过电解水的知识,今天我们通过探究电解饱和食盐水来研究以食盐为基础原料的工业——氯碱工业的生产原理。
  [教师指导学生实施实验,观察现象。结果发现在阴阳两极上都有气泡产生。]
  接下来教师通过一系列环环相扣的问题情境,引导学生探究电解饱和食盐水的产物。
  问题1:你们认为两电极上产生的气体可能是什么物质?
  学生经过讨论,获得的结论是它们可能是氢气、氧气、氯气。
  教师让学生再一次讨论,看看有没有可能还有其他气体生成。结果又有同学说还可能有氯化氢气体。
  问题2:根据已有的知识经验,能不能将上述四种气体中的一种或几种给排除掉?
      学生经过研究,提出其中的氯化氢气体可以排除掉。在说明原因时,有同学说,根据电解水的方程式,其生成的产物只有单质,而氯化氢是化合物,所以不可能;也有同学说氯化氢是一种极易溶于水的气体,不可能以气体逸出。
  此时学生议论纷纷,感到他们说的理由不充分。
  接着又有同学站起来说,根据电解水的方程式,两电极上生成的氢气、氧气中元素的化合价跟原反应物中元素的化合价均不相同,所以在电极上产生的气体,其元素的化合价在反应前后应该是不同的,而氯化氢中两种元素的化合价跟原反应物中价态没有差别,所以氯化氢不可能生成。
      最后又有两个同学起来阐述自己的观点,他们相互补充,形成的共识是:电解时,溶液中氢离子向阴极运动,氯离子向阳极运动,如果两种离子都参与反应的话,它们不可能在同一电极上生成,所以不可能产生HCl(此时,同学们面露钦佩的神色)。
  问题3:可以用什么方法证明它们存在与否?其中至少采用几种检验方法?
  学生通过研究,认为至少需采用两种不同的方法检验它们。
  [学生实施实验,发现阴极产生的气体能发生爆鸣现象,阳极上产生的气体能使湿润的KI——淀粉试纸变蓝,从而得出电解产生的气体是氢气和氯气的结论。]
  问题4:假如溶液中Cl-全部转化为Cl2逸出,此时溶液中大量存在的溶质微粒是什么(学生认为是Na+)?
  (1)溶液中溶质微粒是否只有Na+?
  (2)跟Na+共存的阴离子可能是什么?
  (3)怎样证明电解后的溶液中存在NaOH?
  在上述问题的探究过程中,学生认为溶液中溶质微粒不可能只有Na+,因为如果这样,溶液就会带电,所以溶液中一定有阴离子中和Na+的电性。根据原溶液的元素组成,认为这种阴离子只可能是OH-,而Na+、OH-的组合即NaOH,此时很自然地想到检验有NaOH生成的方法可用酚酞试液。
  [学生实验:向电解后的溶液滴加无色酚酞溶液,结果发现溶液显红色。]
  问题5:电解液能使酚酞变红,能否证明电解产物中一定有NaOH?
  学生在探究过程中出现争论:
  有的认为不能证明,因为是电解液使酚酞变红只能说明其显碱性,而不能证明这种碱一定是NaOH。
      也有的认为可以证明,因为电解饱和食盐水时,溶液中的金属阳离子只有Na+,如果有碱生成,它只能是NaOH。
  又经学生的讨论,绝大多数同学同意上述第二种观点。此时有一个同学提出了与众不同的观点,他认为:电解液使酚酞变红,只能说明它显碱性,其中含NaOH,而不能说明这种碱是由电解产生的,因为有可能食盐水在电解前本身就有可能已经显碱性了。这个同学陈述的观点,使大家有了一种豁然开朗的感觉,纷纷点头赞许。
  问题6:采用什么样的实验可证明电解液的碱性是电解产生的还是溶液本来就具有的?
  学生经过研究,发现这个实验很简单,只要向原饱和食盐水中滴加酚酞试液即可。
  [学生实验,向电解前的饱和食盐水滴加酚酞试液,溶液不变红色,证明NaOH是电解生成的。]
  至此电解饱和食盐水的产物通过学生的探究全部搞清楚了,它们是:氢气、氯气、氢氧化钠,接着学生写出了电解饱和食盐水的方程式,教师说这个反应就是氯碱工业的基本反应原理。……
  由于教学过程中所创设的问题情境具有可探究性和发散性,使学生在提出假设、对假设证实或证伪、获得正确结论的过程中,逻辑思维能力、创新精神、科学方法、科学态度、实践能力等方面有所发展。
      在开展探究活动之前,教师看似无意地回顾了电解水的知识,但从后来的探究过程来看,其目的是为学生探究电解饱和食盐水的活动提供知识的固着点和出发点。
  在否定氯化氢气体存在的探究活动中,学生一开始仅仅将电解水(产物均为单质)的知识进行简单迁移,获得不可能生成氯化氢的结论,但说服力不强。随着探究的深入,学生否定氯化氢气体存在的理由也越来越多,越来越深刻。比如有同学从电解水中产物元素化合价发生变化的角度否定了氯化氢的存在,虽然他的知识固着点也还是跟第一个同学相同,但理解的层次明显不同,第一同学仅仅从产物是单质这一表象进行知识的迁移,而后面的这个同学则将电解水的本质原理(元素的化合价发生变化)迁移到电解饱和食盐水中来,体现出其思维的深刻性。而最后两位同学则从电解饱和食盐水时微粒移动方向的微观角度解释了氯化氢不存在的原因,可见他们的探究活动已从宏观物质深入到了微观世界,其思维品质达到了更高的层次。他们的探究结果将课堂教学气氛推向了高潮,无论是提出这种假设的同学本身或是其他同学,还是老师都沉浸在一种惬意和美的氛围中。
  在对问题5的探究过程中,正当大家通过争论趋于一致地认为电解液能使酚酞变红可以证明电解产物中有NaOH的时候,有同学提出了电解液的碱性是否有可能在原饱和食盐水中就已经存在了,这种观点的提出马上将大家即将获得的结论推翻了,大家从心底地感谢这位同学,感谢他将大家从思维定势中拉了回来。接着不约而同地探究起如何证明溶液的碱性究竟是原饱和食盐水具有的还是电解产生的。
  从本课时的教学过程来看,巧妙的引人入胜的问题情境可将学生的探究活动一步一步引向深入。教师在创设教学情境时应尽可能与学生已有的知识经验相联系,尽可能引起学生思维上的矛盾冲突。

 

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