創設化學實驗平臺，培養學生自主探究能力

摘 要：《普通高中化學課程標準（實驗）》提出“通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學研究的過程，激發學習化學的興趣，強化科學探究的意識，促進學習方式的轉變，培養學生的創新精神和實踐能力。”由此可見，我們在實施新課程的過程中應該更加注重探究的過程，更加注重學生探究的自主性，更加重視學生在學習過程中的情感體驗。下面通過給高一學生傳授《鹵素單質的氧化性強弱探究》這個知識點為例，探究如何為落實新課標精神、培養學生的自主探究能力。

關鍵詞：化學實驗；教學設計

一、教學設計理念

1.學習主體分析。高一新生很少或幾乎沒有經歷過科學探究的一般過程，以前的實驗幾乎都是“照方抓藥”；他們缺乏化學意識，只具備少量感性的化學知識，缺乏系統的理論指導；他們未進行過實驗方案的設計，缺乏嚴謹的科學態度；他們雖擁有實驗基本操作技能，但實驗動手能力仍亟待提高。

2.教師指導思想。高一新生目前尚未具備自主探究的能力，此時的教師既不能充當“奶媽”角色“抱著”學生走，也不能當“放羊娃”撒手不管，而應該充當“向導”的角色，要“牽著他們的手”讓他們自己走一次，并且要跟他們講清基本路線，講清面對叉路口時的擇路原則。

3.教材分析。本節在學習完鹵素單質及其化合物的性質后，學生已經了解化學性質由原子結構決定。因此原子結構的相似性也就決定了化學性質的相似性，而原子結構的遞變性又決定了化學性質的遞變性。本節內容進一步對鹵素元素之間的性質間的聯系通過學生自主實驗的模式進行探索學習，對培養學生科學研究的方法具有重要的意義。

二、教學過程

1.理論預測

【引入】上節課，我們探討了鹵素的化學性質，我們知道，化學性質由原子結構決定，所以原子結構的遞變性決定了化學性質的遞變性。鹵素的原子結構上最外層都有7個電子。

這就決定了鹵素單質很容易得到一個電子，達到八電子的穩定結構。如果我們從氧化還原的角度來考慮，得電子的性質就是氧化性，那么，鹵素單質的氧化性都相同嗎？。

【答】不同

【追問】為什么會不同？

【答】結構決定性質，結構不完全相同，而是有一定的遞變規律。所以化學性質也不完全相同，也會表現一定的遞變性。

【追問】從氟到碘，它們的原子結構呈現什么樣的遞變性？

【答】隨著核電荷數的增加，電子層數逐漸增多，原子半徑依次增大，對核外電子的吸引力逐漸減小，因此，氧化性逐漸減弱。

2.實驗驗證

（1）設計方案

【過渡】鹵族元素從氟到碘氧化性逐漸減弱。那么，我們可否通過實驗來證明鹵素單質的氧化性確實有這樣的遞變規律？

可能的答案：與氫反應所需條件不同、與水反應程度不同；

【引導】鐵能否把銅從它的鹽（如硫酸銅）中置換出來？為什么？

【答】能，因為鐵比銅更活潑。

【小結】也就是說，活潑金屬可以把相對不活潑的金屬從它的鹽中置換出來。類似的，活潑的非金屬應該也可以將相對不活潑的非金屬從它的鹽中置換出來。也就意味著：如果……

【生】如果氯能把溴從它的鹽中置換出來，就能證明氯比溴活潑。

【過渡】以上，我們提出了三組實驗方案。那么，到底哪種方案才是最好的呢？這里，就涉及到一個優選方案的問題。

【指導、投影】最優化的方案應具備以下特點：

A.能較好地達到實驗目的；

B.現象明顯；

C.簡單易行。

【引導學生對方案進行評價、比較和優化】方案一，條件要求比較高；方案二，現象不明顯；方案三屬試管實驗，不需其它條件，簡單易行，是最優方案。

【提問】你能用實驗臺上的儀器和藥品設計一個簡單的實驗證明以上推測嗎？

【引導學生設計實驗】

第一步，比較氯與溴和碘的氧化性強弱：將少量新制的飽和氯水分別注入盛有NaBr溶液和NaI溶液的試管中，用力振蕩，觀察顏色的變化；預測實驗現象。

（2）實施方案

【動手實驗，觀察實驗現象】溶液由無色變為黃色。

【提問】你如何證明該反應中有單質溴生成？

【答】觀察，溴水濃度較小時是黃色。

（3）遭遇問題

【追問】溴水是顯黃色，但顯黃色的一定是溴水嗎？能否想辦法讓單質溴的顏色呈現得比較明顯？

（4）優化方案

【引導】溴水較稀時顏色較淺，較濃時顏色較深，現象較明顯。你能不能想辦法使在水中濃度較小的溴聚集起來，顯出本身的顏色呢？

【回答】可以再注入少量四氯化碳，振蕩。觀察四氯化碳層和水層顏色的變化。

【提醒】大家的思路比較好，但是實驗前有一點必須引起大家的注意：四氯化碳易揮發，有毒，對環境污染比較嚴重，所以，實驗中四氯化碳的用量要盡量少，這是其一；其二，做完實驗后，能不能把藥品直接倒入水槽中？

【答】不能。

【講述】作為一位學化學、懂化學的中學生，我們有必要為保護好我們共同生存的環境盡好自己的責任，所以用過的藥品要回收，不能隨便倒掉，這一點大家要切記在心。下面，大家開始動手實驗。

【實驗、觀察、記錄現象】四氯化碳層呈橙色，說明確實生成了溴。

3.得出結論

【要求】（1）請大家寫出該反應的化學方程式。

（2）將化學方程式改寫成離子形式。

【學生板書】

【屏幕投影】正確的化學方程式和離子方程式。

【分析】下面我們從氧化還原的角度考察一下這個反應。請判斷，該反應的氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物各是什么？

【提問】根據我們學過的強弱規律可以判斷：

【大屏幕投影】氧化劑Cl2的氧化性>氧化產物Br2的氧化性，而還原劑Br-的還原性>還原產物Cl-的還原性

【過渡】以上我們通過預測、實驗、理論分析驗證了Cl2的氧化性比Br2強。下面，我們將通過實驗分別驗證Cl2的氧化性I2強，而Br2的氧化性也比I2強。

【要求】請大家參照剛做過的實驗，先設計好實驗實驗方案。

【學生實驗、觀察、記錄現象】

【要求】請學生寫出方程式并分別分析兩個反應中氧化劑的氧化性順序和還原劑的還原性順序。

【板書】Cl2的氧化性>I2的氧化性 I-的還原性>Cl-的還原性

Br2的氧化性>I2的氧化性 I-的還原性>Br-的還原性

【總結】在氯、溴、碘這三種元素里，氯的氧化性強于溴，溴的氧化性強于碘。

三、點評

通過本節課的學習，學生知道了科學探究一般要經過理論預測、實驗驗證、得出結論三大步；建立起了“結構決定性質”、“實驗是檢驗真理的唯一標準”等基本的化學思想；初步學會簡單實驗方案的設計方法，并在此過程中初步形成了嚴謹的科學思想；增強了環境保護意識。