探究實驗設計 引領新課學習

摘要：結合新課程理念進行“濃硫酸的性質”教學設計。創設問題情境，讓學生通過對問題的探究、實驗方案的設計，去體驗和感受知識的發生和發展過程，突出自主學習、合作探究的作用。

關鍵詞：自主學習；合作探究。

文章編號：1005－6629(2008)07－0041－04中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

化學是一門實驗科學，實驗教學是中學化學教學中的重要組成部分。探究實驗設計能夠讓學生親身經歷和體驗科學探究活動，激發對化學學習的興趣和創新欲望，理解科學本質，學習科學探究的方法。本文以“濃硫酸的性質”教學設計和實施為例，介紹作者所作的探索和有關認識。

1教學設計基本思路

采用“問題—設計探究實驗—發現新知識”的教學方法。在教學中，通過創設問題情境，讓學生通過對問題情境的體驗，發現問題，自主探究、設計實驗方案、評價實施，去體驗和感受運用舊知識解決新問題和發展新知識的過程，培養學生的創新思維能力和探索精神。

2教學過程記要

2．1聯系舊知識，設置情境

［教師］ 同學們，在初中化學里學習了銅不能與稀硫酸反應，那么銅能和濃硫酸反應嗎？

［學生］老師試試。

（起初學生表現有疑惑，稍后突發興趣高漲）

［演示實驗-1］銅絲與濃硫酸加熱反應。（快速演示）

[學生描述實驗現象] 有刺激性氣體生成，取少量溶液加水稀釋溶液變藍色。

[學生討論、推測］刺激性氣體可能是SO2，溶液變藍色可能有CuSO4生成。

[教師] SO2會污染空氣，你們能設計一套既能檢驗SO2，又能控制實驗的方案嗎？

[學生設計驗證方案]

（1）檢驗SO2可以用品紅溶液，吸收SO2用NaOH溶液。

（2）檢驗CuSO4: 反應液冷卻后取出部分，通過溶液稀釋，加入Na2S溶液或過量的NaOH溶液，觀察現象。

（3）為控制實驗設計出如下裝置（學生畫草圖，投影、略）。

[學生評價設計方案]

[異議]：因為反應后的溶液中還有大量的硫酸，加入Na2S溶液會生成H2S氣體，而看不到黑色CuS沉淀生成。

[演示實驗-2] 向CuSO4和H2SO4混合溶液中滴加Na2S溶液。

[實驗現象] 黑色沉淀。

[教師] 因為生成的CuS沉淀既不溶于水，也不溶于酸，故可以用Na2S溶液檢驗Cu2+。

（對學生的疑惑，要借助實驗等手段，及時給予釋惑，以利于學生探究活動進一步順利開展）

[一致]：溶液呈藍色或加入Na2S溶液有黑色沉淀生成或加入過量NaOH溶液先中和硫酸，最后會有藍色沉淀生成。

（讓學生自主設計，自我評價、互相激勵，不僅鍛煉學生運用已學知識解決實際問題，還調動了學生探究學習的積極性，為學生進一步學習新課創設了饒有興味的意境）

[部分學生上臺組裝、實驗探究] （略）

實驗現象、結論1：品紅溶液退色，生成的氣體是SO2。

實驗現象、結論2：反應前后溶液由無色變為藍色，說明有CuSO4生成。

[教師] 請寫出反應的化學方程式。

[學生板書] Cu+2H2SO4 ( 濃)CuSO4+SO2↑+2H2O

[教師] 問題一：該反應中濃硫酸的作用有哪些？該反應能進行到底嗎？

[學生自由討論] 濃硫酸具有氧化性（硫元素化合價降低）和酸性作用（生成了CuSO4和H2O）。由于隨著反應的進行，溶質減少（H2SO4消耗），溶劑增加（反應生成H2O），濃硫酸逐漸變為稀硫酸，銅和稀硫酸不反應，所以反應到一定程度會停止。

（鞏固探究成果）

[教師] 問題二：從反應中可知濃硫酸具有氧化性，常溫下，稀硫酸能與活潑金屬（鐵、鋁等）反應，也具有氧化性，二者的氧化性一樣嗎？常溫下把鐵、鋁投入到濃硫酸中會有什么現象？

［學生］不一樣，稀硫酸的氧化性是H+氧化性，濃硫酸的氧化性是+6價S的氧化性，稀硫酸不能與銅反應，而濃硫酸能氧化銅單質，說明濃硫酸具有強氧化性。

［板書］一、強氧化性。

［演示實驗-2］分別向稀硫酸和濃硫酸中插入一根鐵絲。

［學生觀察現象、自學、討論］鐵和稀硫酸反應放出氣體，而鐵在濃硫酸中沒有現象。原因是常溫下，濃硫酸使鐵、鋁表面發生“鈍化”，但加熱則會發生進一步的反應。

（創設問題情境、實驗使學生在比較中學會知識的歸納和總結）

2．2 巧妙過渡深化探究學習活動

［教師］問題三：濃硫酸有強氧化性，能氧化不活潑的金屬銅，請從還原性的強弱分析碳能被濃硫酸氧化嗎？如果能，推測其反應產物是什么？

[學生議論后提出自己的推測結論]

能，因為初中學過C+2CuO2Cu+CO2， 從中可知碳的還原性比銅強。從化合價的升降可推測碳和濃硫酸反應的產物可能是CO2、SO2和H2O。

[教師] 能設計一套實驗裝置檢驗這三種產物嗎？

[學生設計驗證方案]（略）

[學生討論] 因為后續實驗要用溶液，要先檢驗水，SO2對檢驗CO2（用澄清石灰水）有干擾，故先檢驗SO2，最后檢驗CO2。

[學生設計所用試劑上有以下幾種方案，整理后投影]

方案一：用無水硫酸銅檢驗水，品紅檢驗SO2，澄清石灰水檢驗CO2。

方案二：無水硫酸銅檢驗水，品紅檢驗SO2，先用NaOH溶液除去SO2，再檢驗CO2。

方案三：除去SO2后，再用品紅溶液檢驗SO2是否已除完全，其余同上。

方案四：用溴水除去SO2，其余同方案二。

方案五：可以用氯水除去SO2，可以用酸性高錳酸鉀溶液除SO2，其余同上。

（引導學生對實驗現象的鮮明性、安全性等進行評價，然后選擇最佳方案。使學生通過對比、篩選和全面考慮，應用生活常識和化學知識解決實際問題）

[學生評價設計方案]

方案一：SO2也能與澄清石灰水反應，但會干擾檢驗CO2。

方案二：SO2和CO2都能與NaOH反應，所以不能用NaOH。

方案三：合理。

方案四、五：考慮到氯水顏色較淺，用溴水、酸性高錳酸鉀溶液除去SO2較好，只要用過量的溴水、酸性高錳酸鉀溶液，顏色變淺就說明SO2完全被除去，不需再用品紅溶液檢驗SO2。

（學生經過激烈地討論、反復修改，最終他們自主分析、合作完成了設計方案）

[教師總結] 通過討論，我們確定了較為合理的方案。下面同學們通過自己的探究尋找答案。

[分組組裝、實驗、觀察實驗現象] （略）

[板書] C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O

[教師] 請比較Cu、C分別與濃硫酸反應中硫酸的作用？

[學生] 前者反應中濃硫酸既體現強氧化性，又起酸性作用；后者濃硫酸只起強氧化性作用。

2．3在知識的運用中完善探究學習成果

[教師] 以前的學習中遇到過哪些濃硫酸的應用？

[學生] 制取HCl；干燥氣體......

[追問] 這說明了濃硫酸具有哪些性質？

[學生] 難揮發性、高沸點；有吸水性。

[學生實驗] 向藍色硫酸銅晶體上滴加濃硫酸。

[學生]（這時有同學興奮地提出）在初中第一節化學緒言課上，老師曾用濃硫酸做“黑面包”，其原理是什么？

（經過近一年的探究教學、問題意識的培養，學生已能主動提出學習、生活中的問題了！）

[學生分組實驗] 向白色礦泉水瓶中，加入適量白蔗糖，然后加入濃硫酸，在瓶口蓋一張濕潤的品紅試紙（留一條縫）。

[實驗現象] 蔗糖變黑；體積膨脹；礦泉水瓶變形、發燙；濕潤的品紅試紙退色；有刺激性氣體放出。

[教師] 問題四：以上現象說明了什么？能用以上學習的知識解釋嗎？

[引導學生自學課本、分析討論、交流總結］

濃硫酸使蔗糖脫水變黑，有脫水性。

(及時投影，為學生進一步打開思路開辟道路)

C12H22O1112C+11H2O

[學生] 對了，濃硫酸使蔗糖脫水，形成黑色的碳，同時吸水放出大量的熱致使濃硫酸與碳反應（有刺激性氣體放出，使濕潤的品紅試紙退色證明生成了SO2），再從以上學習，可知正是碳與濃硫酸反應生成的SO2和CO2氣體膨脹產生了疏松的“黑面包”。

（針對學生的知識還不能解決的問題，及時引導，提供進一步探究的思維平臺，讓他們經過自學去發現解決疑問的新知，在學以致用中培養其知識遷移能力。）

[教師] 很好！同學們通過認真實驗、仔細觀察，并學會了利用新學習的知識解釋新的現象和問題，老師感到很欣慰和高興。

（及適時地給予贊揚，讓學生在鼓勵中產生對學好化學的信心，增強學生的信心，激勵他們鉆研科學知識的熱情）

2．4發展探究學習成果

問題五：請同學們向兩張藍色石蕊試紙上分別滴入稀硫酸和濃硫酸，觀察現象，對比，并解釋產生現象的原因。

[學生實驗、描述現象] 稀硫酸使石蕊變紅；濃硫酸使石蕊試紙中心變黑，邊緣變紅。

[學生自由討論、結論] 濃硫酸有酸性和脫水性。

2．5小結、整合有關知識

[教師]（過渡）很好！同樣是硫酸，濃度不同其性質也明顯不同。請同學們列表比較二者的性質。

[學生自由討論]

[投影]（略）

2．6 課后探究作業

1. 為什么皮膚上不慎沾上濃硫酸，不直接用水沖洗，而要先用干布迅速擦去，再用水沖洗？

2. 濃硫酸的吸水性和脫水性的區別是什么？

3. 現欲用Cu和濃H2SO4為原料制取CuSO4， 請設計盡可能多的實驗方案，并從原料利用率和環保的角度選擇最佳設計方案。

3 討論

本節課的設計以探究學習為基本學習方式，為了保證探究學習能取得較好的效果，采取了下列措施：

（1） 設置情境，激發學習興趣，在學生處于興奮和困惑的雙重情境中，營造學習新課的良好開端和貫穿整節課的探究背景。

（2） 讓學生作為探究學習的主體。在教學中引導學生提出問題并通過分析確定適宜的探究課題；讓學生在猜想的基礎上自己設計驗證方案，評價和選擇探究方案，實施實驗方案，觀察并分析實驗現象，直至得出結論，體驗知識的生成過程，培養學生的科學素養和實驗探究能力。

（3） 注意強化基礎訓練，要求學生寫化學方程式并進行分析，引導學生開展實驗思維。

（4） 適度拓展、發展探究學習，讓學生在初步獲得的探究知識和技能的基礎上自我檢測，運用新達成的知識解決新問題，培養其知識的遷移能力，深化探究成果，強化探究欲，聯系生產、生活實際，讓學生體驗學以致用。

（5） 通過遷移、小結、比較、整合等活動，讓學生在對比中進行前后知識的聯系，深化和鞏固知識的理解，鞏固探究學習的成果。

（6） 教師積極地發揮引導作用，包括做出適當的評價和鼓勵，營造和諧的學習氛圍。

參考文獻:

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