激發學生探究精神

毛耐菊

在化學探究性教學中老師可以通過創設問題情境，引領并激發學生的探究精神。

我們已經學過電解水的知識，今天我們通過探究電解飽和食鹽水，研究以食鹽為基礎原料的工業——氯堿工業的生產原理。

（教師指導學生實施實驗，觀察現象。結果發現在陰陽兩極上都有氣泡產生。）

接下來教師通過一系列環環相扣的問題情境，引導學生探究電解飽和食鹽水的產物。

問題1：你們認為兩電極上產生的氣體可能是什么物質？

學生經過討論，獲得的結論是“它們可能是氫氣、氧氣、氯氣”。

教師讓學生再一次進行討論，看看有沒有可能還有其他氣體生成，結果有同學說還可能有氯化氫氣體。

問題2：根據已有的知識經驗，能不能將上述四種氣體中的一種或幾種給排除掉？

學生經過研究，提出其中的氯化氫氣體可以排除掉。在說明原因時，有同學說，根據電解水的方程式，其生成的產物只有單質，而氯化氫是化合物，所以不可能；也有同學說，氯化氫是一種極易溶于水的氣體，不可能以氣體逸出。

此時學生議論紛紛，感到他們說的理由不充分。

接著又有同學站起來說，根據電解水的方程式，兩電極上生成的氫氣、氧氣中元素的化合價跟原反應物中元素的化合價均不相同，所以在電極上產生的氣體，其元素的化合價在反應前后應該是不同的，而氯化氫中兩種元素的化合價跟原反應物中價態沒有差別，所以氯化氫不可能生成。

最后有兩個同學站起來闡述自己的觀點，他們相互補充，達成的共識是：電解時，溶液中氫離子向陰極運動，氯離子向陽極運動，如果兩種離子都參與反應的話，它們不可能在同一電極上生成，所以不可能產生HCl（此時，同學們面露欽佩的神色）。

問題3：可以用什么方法證明它們存在與否？其中至少采用幾種檢驗方法？

學生通過研究，認為至少需采用兩種不同的方法檢驗它們。

（學生實施實驗，發現陰極產生的氣體能發生爆鳴現象，陽極上產生的氣體能使濕潤的KI——淀粉試紙變藍，從而得出電解產生的氣體是氫氣和氯氣的結論。）

問題4：電解液能使酚酞變紅，能否證明電解產物中一定有NaOH？

學生在探究過程中出現爭論：

有的認為不能證明，因為是電解液使酚酞變紅只能說明其顯堿性，而不能證明這種堿一定是NaOH。

也有的認為可以證明，因為電解飽和食鹽水時，溶液中的金屬陽離子只有Na■，如果有堿生成，它只能是NaOH。

經過討論，絕大多數同學同意上述第二種觀點。此時有一個同學提出了與眾不同的觀點，他認為：電解液使酚酞變紅，只能說明它顯堿性，其中含NaOH，而不能說明這種堿是由電解產生的，因為有可能食鹽水在電解前本身就有可能已經顯堿性了。這個同學陳述的觀點，使大家有了豁然開朗的感覺，紛紛點頭贊許。

問題5：假如溶液中Cl■全部轉化為Cl■逸出，此時溶液中大量存在的溶質微粒是什么（學生認為是Na■）？

（1）溶液中溶質微粒是否只有Na■？

（2）跟Na■共存的陰離子可能是什么？

（3）怎樣證明電解后的溶液中存在NaOH？

在上述問題的探究過程中，學生認為溶液中溶質微粒不可能只有Na■，因為如果這樣，溶液就會帶電，所以溶液中一定有陰離子中和Na■的電性。根據原溶液的元素組成，認為這種陰離子只可能是OH■，而Na■、OH■的組合即NaOH，此時很自然地想到檢驗有NaOH生成的方法可用酚酞試液。

（學生實驗：向電解后的溶液滴加無色酚酞溶液，結果發現溶液顯紅色。）

問題6：采用什么樣的實驗可證明電解液的堿性是電解產生的還是溶液本來就具有的？

學生經過研究發現這個實驗很簡單，只要向原飽和食鹽水中滴加酚酞試液即可。

（學生實驗，向電解前的飽和食鹽水滴加酚酞試液，溶液不變紅色，證明NaOH是電解生成的。）

至此電解飽和食鹽水的產物通過學生的探究全部搞清楚了，它們是：氫氣、氯氣、氫氧化鈉，接著學生寫出了電解飽和食鹽水的方程式，教師說這個反應就是氯堿工業的基本反應原理。……

由于教學過程中所創設的問題情境具有可探究性和發散性，使學生在提出假設、對假設證實或證偽、獲得正確結論的過程中，邏輯思維能力、創新精神、科學方法、科學態度、實踐能力等方面有所發展。

在開展探究活動之前，教師看似無意地回顧了電解水的知識，但從后來的探究過程來看，其目的是為學生探究電解飽和食鹽水的活動提供知識的固著點和出發點。

在否定氯化氫氣體存在的探究活動中，學生一開始僅僅將電解水（產物均為單質）的知識進行簡單遷移，得到不可能生成氯化氫的結論，但說服力不強。隨著探究的深入，學生否定氯化氫氣體存在的理由越來越多，越來越深刻。比如有同學從電解水中產物元素化合價發生變化的角度否定了氯化氫的存在，雖然他的知識固著點與第一個學生相同，但理解的層次明顯不同，第一個學生僅僅從產物是單質這一表象進行知識的遷移，而第二個學生則將電解水的本質原理（元素的化合價發生變化）遷移到電解飽和食鹽水中，體現出其思維的深刻性。而最后兩位學生則從電解飽和食鹽水時微粒移動方向的微觀角度解釋了氯化氫不存在的原因，可見他們的探究活動已從宏觀物質深入微觀世界，其思維品質達到更高的層次。他們的探究結果將課堂教學氣氛推向高潮，無論是提出這種假設的同學本身或是其他學生，還是老師都沉浸在愜意和諧的氛圍中。

在對問題5的探究過程中，正當大家通過爭論趨于一致地認為電解液能使酚酞變紅可以證明電解產物中有NaOH的時候，有學生提出電解液的堿性是否有可能在原飽和食鹽水中就已經存在，這種觀點的提出立即將大家即將獲得的結論推翻了，大家從心底地感謝這位學生，感謝他將大家從思維定勢中拉了回來。接著不約而同地探究起如何證明溶液的堿性究竟是原飽和食鹽水具有的還是電解產生的。

從本課時的教學過程看，巧妙的引人入勝的問題情境可將學生的探究活動一步一步引向深入。教師在創設教學情境時應盡可能地與學生已有的知識經驗相聯系。