高中化學(xué)“問(wèn)題探究式”教學(xué)的案例研究

陶文亞

摘要：筆者以《氯水成分性質(zhì)的探究》一課為例，來(lái)談?wù)勅绾芜\(yùn)用“問(wèn)題探究式”教學(xué)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生在問(wèn)題情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)探究中解決問(wèn)題，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題過(guò)程中提高自身的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；氯水；問(wèn)題探究

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）17-031-2

探究式案例教學(xué)法是一種將理論教學(xué)與實(shí)際案例相結(jié)合的教學(xué)方法，教師通過(guò)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情景、設(shè)置問(wèn)題等策略，激發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)的探索欲望，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)效率的提升。下面筆者就以《氯水成分性質(zhì)的探究》一課為例，來(lái)談?wù)勅绾芜\(yùn)用“問(wèn)題探究式”教學(xué)來(lái)提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、教學(xué)方法：

1.教法——“活動(dòng)教學(xué)法”

本案例所指的“活動(dòng)教學(xué)法”，即以鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與、主動(dòng)探索、主動(dòng)思考、主動(dòng)實(shí)踐為基本特征，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生多方面能力綜合發(fā)展為核心，以促進(jìn)學(xué)生整體素質(zhì)全面提高為目的的一種新型的教學(xué)觀(guān)和教學(xué)形式。

2.學(xué)法——“探究學(xué)習(xí)法”

本案例所指的“探究”，即“深入探討，反復(fù)研究”。即教育家肖川提出的：“探究學(xué)習(xí)就是從學(xué)科領(lǐng)域或現(xiàn)實(shí)社會(huì)生活中選擇和確定研究主題，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)一種類(lèi)似于學(xué)術(shù)或科學(xué)研究的情景，通過(guò)學(xué)生自主、獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)、操作、調(diào)查、信息搜集和處理、表達(dá)與交流等探索活動(dòng)，獲得知識(shí)、技能、情感態(tài)度的發(fā)展，特別是探索精神和創(chuàng)新能力發(fā)展的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)過(guò)程。”

二、教學(xué)實(shí)錄及點(diǎn)評(píng)

1.拋出問(wèn)題，引導(dǎo)啟發(fā)，提出假設(shè)

【教師】 拋出問(wèn)題“請(qǐng)學(xué)生觀(guān)察新制氯水的顏色（淺黃綠色）狀態(tài)（液態(tài)）和氣味（刺激性氣味），根據(jù)氯水的這些性質(zhì)結(jié)合我們已學(xué)知識(shí)，猜測(cè)氯水中可能含有什么成分，為什么？”

【學(xué)生】 氯水中存在著Cl2，因?yàn)槁人屈S綠色的同時(shí)有刺激性氣味，同時(shí)還有H2O分子，因?yàn)槁人室簯B(tài)。

【教師】 繼續(xù)拋出問(wèn)題“氯水溶于水的過(guò)程是單純的溶解過(guò)程，即物理變化？還是其中發(fā)生了什么化學(xué)反應(yīng)呢？如果是物理變化，那么氯水中存在什么微粒？如果是化學(xué)變化，根據(jù)質(zhì)量守恒定律氯水中又可能存在那些微粒呢？”

【學(xué)生】 思考、討論回答。如果是物理變化：氯水中只有Cl2和H2O；如果是化學(xué)變化，氯氣和水可能生成鹽酸，即氯水中應(yīng)該有H+和Cl-

【教師】 那要如何檢驗(yàn)氯水中是否存在上述微粒？——實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

點(diǎn)評(píng)：通過(guò)學(xué)生的觀(guān)察和老師的引導(dǎo)不停的拋出問(wèn)題，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，以此培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)。通過(guò)觀(guān)察現(xiàn)象、思考、推理，大膽提出有關(guān)氯水成分的猜想與假設(shè)。在觀(guān)察氯水的過(guò)程中，考查了學(xué)生自覺(jué)、有效提取已有信息的素養(yǎng)，在思考“氯氣溶于水是物理變化還是化學(xué)變化”時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生能多角度、辯證、全面地分析問(wèn)題。

2.設(shè)計(jì)方案，自主探究，得出結(jié)論

【學(xué)生回答，教師補(bǔ)充】

①檢驗(yàn)Cl-：用AgNO3溶液和稀HNO3

②檢驗(yàn)H+：用NaHCO3、Na2CO3、pH試紙、石蕊試液等。

③檢驗(yàn)Cl2：顏色、氣味、濕潤(rùn)的淀粉KI試紙

【教師】 下面就請(qǐng)大家根據(jù)桌面上的藥品結(jié)合自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手來(lái)檢驗(yàn)一下氯水中是否存在上述微粒。

[實(shí)驗(yàn)一] 取少量氯水于試管中，加入幾滴AgNO3，再加稀硝酸，觀(guān)察現(xiàn)象

[實(shí)驗(yàn)二] 取少量NaHCO3于試管中，加入幾滴氯水，把氯水滴到pH試紙，觀(guān)察現(xiàn)象；

[實(shí)驗(yàn)三] 用玻璃棒蘸取少量氯水于淀粉碘化鉀試紙上，觀(guān)察現(xiàn)象

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，教師進(jìn)行指導(dǎo)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，請(qǐng)學(xué)生回答實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀(guān)察到的現(xiàn)象及結(jié)論。

【學(xué)生】 [實(shí)驗(yàn)一] 有白色沉淀，證明氯水中存在Cl-。

[實(shí)驗(yàn)二] 有氣泡產(chǎn)生，證明氯水中有H+。

[實(shí)驗(yàn)三] 淀粉KI試紙變藍(lán)，證明氯水中存在氯氣分子；

點(diǎn)評(píng)：學(xué)生為了驗(yàn)證自己的假設(shè)，根據(jù)已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理的驗(yàn)證方案，通過(guò)自主的實(shí)驗(yàn)探究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和自己的已有認(rèn)知收集必要的信息與證據(jù)，驗(yàn)證自己的假設(shè)，得到初步的結(jié)論：氯水中除了Cl2分子、H2O分子外，還存在H+、Cl-。也就是說(shuō)，Cl2溶于H2O的過(guò)程中發(fā)生了化學(xué)變化。該過(guò)程通過(guò)學(xué)生的自主探究，一方面訓(xùn)練了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑫r(shí)個(gè)更鍛煉了學(xué)生收集信息和解決問(wèn)題的能力與素養(yǎng)。

3.意外現(xiàn)象，引導(dǎo)質(zhì)疑，提出新問(wèn)題

【教師】 引導(dǎo)質(zhì)疑：對(duì)于實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)論，同學(xué)們有沒(méi)有什么疑問(wèn)呢？

【學(xué)生】 交流討論

【學(xué)生1】 把氯水滴到pH試紙上，為何試紙最后變白了呢？不是應(yīng)該變紅嗎？

【學(xué)生2】 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)物水中的氧元素到哪去了呢？

【教師】 很好，下面我們就一起來(lái)解決這兩個(gè)問(wèn)題，問(wèn)題1，說(shuō)明了什么呢？

【學(xué)生】 氯水有漂白性。

【教師引導(dǎo)】 氯水中這種漂白性的物質(zhì)是什么呢？Cl2？ H2O？ HCl？還是那種未知含氧的物質(zhì)呢？

點(diǎn)評(píng)：通過(guò)意外現(xiàn)象“pH試紙變白了”，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)已有結(jié)論大膽提出質(zhì)疑，反思自己剛剛思維過(guò)程中是否存在漏洞，教師通過(guò)有效的提問(wèn)，不停制造懸念，引發(fā)學(xué)生的思考，使其產(chǎn)生迫切的解決問(wèn)題的欲望，而這樣強(qiáng)烈的求知欲，能夠激發(fā)學(xué)生自發(fā)、自主的探究欲望。有利于培養(yǎng)學(xué)生不畏困難、敢于質(zhì)疑、勇于探究的科學(xué)素養(yǎng)。

4.設(shè)計(jì)方案，收集信息，完善結(jié)論

【學(xué)生討論】 用干燥的氯氣與pH試紙或有色物質(zhì)作用，看其是否褪色，來(lái)證明氯氣有沒(méi)有漂白性；再用鹽酸滴到pH試紙或有色物質(zhì)上，看其是否褪色來(lái)證明鹽酸有無(wú)漂白性。endprint

【實(shí)驗(yàn)演示】 如圖所示：用濃鹽酸與KMnO4在密閉容器中反應(yīng)現(xiàn)制氯氣，在錐形瓶的兩側(cè)放入了干燥的pH試紙和潤(rùn)濕過(guò)的pH試紙，擠壓膠頭滴管膠頭，觸發(fā)反應(yīng)，觀(guān)察現(xiàn)象。再另取一pH試紙，滴上鹽酸，觀(guān)察對(duì)比現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用一盛有NaOH溶液的針筒把氫氧化鈉壓入錐形瓶，與氯氣反應(yīng)。

【現(xiàn)象結(jié)論】 干燥的pH試紙無(wú)變化，濕潤(rùn)的pH試紙褪色，滴有鹽酸的pH試紙呈現(xiàn)紅色。這兩個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了Cl2分子和鹽酸都不具有漂白性，那應(yīng)該是氯氣和水反應(yīng)生成了一種具有漂白性的含氧元素的物質(zhì)，那這種物質(zhì)是什么呢？

【給出信息】 次氯酸HClO是一種具有漂白性的物質(zhì)，它可以氧化有機(jī)色素成無(wú)色物質(zhì)，且漂白后的物質(zhì)很難恢復(fù)原有顏色。同時(shí)次氯酸具有弱酸性，其酸性比碳酸還弱，且不穩(wěn)定，見(jiàn)光或遇熱易分解成鹽酸和氧氣。（當(dāng)然條件允許可以讓學(xué)生通過(guò)書(shū)籍、網(wǎng)絡(luò)等自行收集信息更佳）。

【教師】 請(qǐng)大家根據(jù)所給信息，推導(dǎo)Cl2與H2O反應(yīng)的化學(xué)方程式

【學(xué)生】 Cl2+H2OHCl+HClO

【教師】 此反應(yīng)是可逆反應(yīng)，可逆反應(yīng)：同一時(shí)間既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。

【教師】 請(qǐng)討論，推斷出氯水中存在哪些微粒？

【學(xué)生】 討論，得出結(jié)論：氯水中存在Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、少量OH-

【過(guò)渡】 根據(jù)資料，判斷氯水中的這些成分決定了氯水有什么樣的性質(zhì)呢？

【學(xué)生】 討論得出結(jié)論，老師完善。

（1）酸性（H+）（2）強(qiáng)氧化性（Cl2）（3）漂白性（HClO）（4）與Ag+沉淀（Cl-）（5）不穩(wěn)定性（HClO）

點(diǎn)評(píng)：學(xué)生通過(guò)已有經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證氯氣與水反應(yīng)生成了HCl，故心理有了預(yù)判，認(rèn)為氯水會(huì)使pH試紙顯紅色，結(jié)果實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)試紙變白了，通過(guò)這樣一種沖擊性的意外現(xiàn)象，提出新問(wèn)題：“氯水中什么成分可以使pH試紙變白呢”。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)中的意外現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題→提出新方案→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→收集信息→完善結(jié)論，在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生經(jīng)歷了新一輪的問(wèn)題探究的過(guò)程，進(jìn)一步熟練了問(wèn)題探究的模式，掌握了問(wèn)題解決的基本方法，提高了問(wèn)題解決的能力。同時(shí)，對(duì)于氯水的漂白實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單改進(jìn)，現(xiàn)制現(xiàn)用且在密閉空間中進(jìn)行避免了氯氣收集過(guò)程中造成的污染，最后加入NaOH把污染性的氣體氯氣反應(yīng)掉，在此過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與環(huán)保意識(shí)。

5.聯(lián)系實(shí)際，學(xué)會(huì)應(yīng)用，解決問(wèn)題

【問(wèn)題1】 已知游泳池常用通少量氯氣的方法來(lái)殺菌消毒，思考為什么游泳衣穿久了會(huì)發(fā)黃

【學(xué)生答】 HClO把泳衣漂白了

【問(wèn)題2】 氯水久置后最終會(huì)變成什么？

【結(jié)論】 鹽酸

【問(wèn)題3】 氯水應(yīng)如何保存？

【學(xué)生答】 避光，可選擇棕色試劑瓶，置于陰暗處

【問(wèn)題4】 自來(lái)水一般是用少量的氯氣消毒。如果實(shí)驗(yàn)室中臨時(shí)沒(méi)有蒸餾水，可以用自來(lái)水配制某些急需的藥品，但有些藥品若用自來(lái)水配制，則明顯會(huì)導(dǎo)致藥品變質(zhì)。下列哪些藥品不能用自來(lái)水配制（）

A.Na2SO4B.NaClC.AgNO3D.K2CO3

點(diǎn)評(píng)：通過(guò)問(wèn)題形式幫助學(xué)生理解、掌握和應(yīng)用新知識(shí)。一方面學(xué)生只有學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，才能把知識(shí)內(nèi)化、學(xué)活。另一方面，在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生的知識(shí)體系和問(wèn)題解決能力才能不斷發(fā)展、完善與提高。

三、教學(xué)總結(jié)與反思

本節(jié)課通過(guò)“創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境→發(fā)現(xiàn)提出問(wèn)題→討論提出假設(shè)→探究收集證據(jù)→作出合理解釋→得出結(jié)論→應(yīng)用解決問(wèn)題”的問(wèn)題探究式教學(xué)方式對(duì)氯水的成分與性質(zhì)進(jìn)行了探究。通過(guò)對(duì)“探究氯水中存在微粒”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法，提高科學(xué)探究的能力；通過(guò)氯水滴到pH試紙上意外現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑，勤于思考，逐步形成獨(dú)立思考的能力；通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力、觀(guān)察能力和思維能力，提高了學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣；通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及教師給出的信息的處理，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力及獲取新知識(shí)的能力；通過(guò)生活實(shí)例中的一些問(wèn)題，考查學(xué)生知識(shí)的應(yīng)用遷移能力以及運(yùn)用已學(xué)知識(shí)分析、解決問(wèn)題的能力。

總之，《氯水成分與性質(zhì)探究》一課，以“問(wèn)題探究式”教學(xué)為媒介，不僅訓(xùn)練了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、調(diào)動(dòng)了學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，更是借此培養(yǎng)了學(xué)生多方面的核心素養(yǎng)和科學(xué)觀(guān)念。

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