基于PBL模式與POE策略的教學課例

沈冰心

摘要在分析PBL教學模式和POE教學策略的基礎上，以“溶液中Fe3+與I-反應的平衡探究”課題為例，探討了兩種教學理論在化學教學中的價值。

關鍵詞：PBL教學模式? POE教學策略? 化學平衡

一、問題的提出

化學平衡是高中化學的基本概念之一，是反應原理的核心知識點之一。人教版選修四教材中對平衡的內容介紹得很詳盡。而氧化還原反應，一般來說進行得比較徹底，本課題由反應“2Fe3++2I-2Fe2++I2”引入，引發認知沖突，在教學中讓學生從多角度理解化學平衡的概念，將有利于他們對平衡構建正確的認知。筆者想采用POE教學策略，依托PBL教學模式，讓學生通過本節課的學習，構建正確的化學平衡模型。

二、理論基礎

（一）PBL教學模式

PBL教學法是以問題為導向的教學方法（ProjectBased Learning）。

（二）POE教學策略

POE教學策略指的是預測—觀察—解釋策略（Predict—Observe—Explain）。

三、基于PBL模式、POE策略的教學案例

（一）教學內容分析

高二學生已經掌握了Fe3+與I-反應的相關知識，如常見物質的檢驗、化學平衡相關知識、氧化還原反應基本原理、原電池原理等，并且具備了一定的抽象思維能力和實驗探究能力;但是在應用和深度認知上仍略有不足，處理真實問題的能力和揭示現象本質能力仍有欠缺。

（二）教學目標設計

（1）通過尋找Fe3+與I-確實存在平衡體系的現象表征，培養實驗探究與創新意識。

（2）通過測定Fe2（SO4）3與KI反應達到平衡時體系中碘的含量，確立由定性分析到定量判斷的學科思維。

（3）通過交流、合作，提高分析和解決問題的能力，知識遷移的能力，養成敢于質疑、勇于探索的科學態度。

（三）教學過程設計

情境引入：展示圖片——蘇教版必修二教材32頁的“活動與探究”內容。學生閱讀教材內容，理解其用意：過量的KI與少量FeCl3反應后，驗證溶液中還有Fe3+，以此來證明FeCl3與KI的反應存在限度。

活動一：質疑

依據教材內容，對實驗稍做修改，由于CCl4有毒且易揮發沒有使用，為了避免Fe3+顏色的干擾，我們選用接近無色的0.005 mol/L Fe2（SO4）3溶液和0.01 mol/L KI溶液進行實驗，同樣是等濃度的Fe3+和KI混合，KI過量，學生分組動手實驗，充分振蕩后每個小組均檢驗到了溶液中仍有Fe3+，與教材現象和結論一致。

展示視頻——延時攝影錄制的Fe3+與I-反應的顏色變化，黃色逐漸由淺變深，但速度很慢，約一個小時之后才不再變化。由此提問，教材方案確實能證明Fe3+與I-的反應是一個可逆反應嗎？

設計意圖：PBL教學模式的應用，以問題為導向，引發學生強烈的探究欲望，質疑教材，挑戰權威，對學生也產生強大沖擊。微粒的檢驗落實了“宏觀辨識與微觀探析”的化學學科核心素養。

探究一：尋求

學生通過探究活動，探究Fe3+與I-的反應到底是否為可逆反應。充分討論之后，有學生提出，可先通過加熱等方式加速反應，促進其達到平衡，再按教材方法進行驗證;也有學生提出平衡后可以從平衡移動的角度來驗證。學生提出了多種方案，任選做兩組進行實驗和評價，比如：①充分反應后體系內加KSCN，滴加飽和FeSO4溶液，希望看到紅色變深，即平衡逆向移動;②充分反應后體系內加淀粉，滴加飽和KI溶液，希望看到藍色變深，即平衡正向移動。然而實驗現象并沒有達到預期，他們發現很多方案并不可行，因為KSCN或淀粉做指示劑的溶液顏色較深，再加入較高濃度的反應物或生成物之后難以觀察到體系溶液顏色變深或變淺，無法判定平衡發生移動。

設計意圖：POE教學策略的應用，學生在預測現象之后動手實驗，然而觀察到的實驗現象幾乎都不能達到預期，與預測的并不相符，于是同學們解釋原因，并繼續尋找更為明顯的現象表征。這里培養了學生發現問題、分析問題的能力，也促使他們進而尋求解決問題的辦法。學生的“變化觀念與平衡思想”在他們設計的實驗方案中充分展現出來，尋求過程也落實了“證據推理與模型認知”的學科素養。

活動二：感受

探究活動繼續，教師引導學生思考，由于Fe3+與I-的反應是氧化還原反應，是否可以設計出其他探究方案。同學們討論交流，得出新的方案，即設計成原電池。

學生的設計好之后，他們分析了原理：①可以通過指針偏轉，并逐漸歸零，來判定平衡;②可以通過分別從兩極改變某一物質的濃度來觀察平衡移動。老師改進了裝置，把鹽橋連接的雙液原電池改成一個U型管，U型管底部注入鹽橋，使用時再在U型管兩端分別加入反應液即可，改進后裝置的主要優點是操作簡單和節約反應物用量。同學們再次動手實驗。由于課堂時間限制和雙液原電池的穩定性，老師可以提供提前加入試劑的U型管，其反應已達到平衡狀態。學生向負極KI這一側加入飽和的KI溶液，發現指針迅速偏轉且與之前偏轉方向一致;也有同學向正極Fe2（SO4）3這一側加入飽和FeSO4溶液，指針大幅度向反方向偏轉。于是同學們非常自信地匯報了他們的實驗結果，他們確信，Fe3+與I-是可逆反應。并且此方案可廣泛應用于氧化還原類型的可逆反應的檢驗，同學們感受到此次探究的價值。

設計意圖：打破慣性思維，多角度考慮問題。學生的“科學探究與創新精神”素養得以充分培養，從敢于質疑到勇于探索再到方案應用，提升了學生的“科學態度與社會責任”素養。

探究二：進階

由于電化學實驗現象十分明顯，說明Fe3+與I-的反應是可逆反應，以上皆為定性分析。那么可以定量計算出反應進行的程度嗎？如何知道Fe3+與I-這個可逆反應進行的程度？畢竟數據最能說明事實真相。學生提出，可對充分反應后體系內某一物質的含量進行滴定測量，然后計算，常規思路再次被顛覆，因為是可逆反應，無論哪種滴定測量都破壞了平衡體系。

利用數字儀器——分光光度計，根據反應前溶液幾乎無色，隨著反應的進行，I2逐漸增多從而顏色漸深，分光光度計可測量出產物的吸光率變化，最后換算成平衡式體系內I2的濃度，由此計算出反應在達到平衡時I2的產率接近30%，數據表明，Fe3+與I-的反應確實存在限度。

設計意圖：實現了從定性判斷到定量分析，體現數字實驗的直觀性、準確性。學生的強烈的問題意識、層次的探究能力和實事求是的科學精神都得到培養，整堂課所有環節都是落實化學學科核心素養的實踐體現。

四、思考

本節課通過尋求可逆反應明顯的現象表征來證明平衡體系的存在，在動手實驗-質疑權威-設計方案-實驗驗證-得出結論的探究過程中，把學科核心素養落到了實處。本節課是一堂以實驗為基礎的科學探究課，突出了學生的主體地位，極大程度地調動了學生科學探究的熱情。

PBL教學模式和POE教學策略可以激發學生的學習動機。在預測現象與觀察現象不一致時，學生在認知沖突中探索新知，構建新的認知結構，尋求更為科學的辦法，在引導學生深層次參與課堂和學生之間的交流合作學習，培養學生的思維習慣。

參考文獻：

[1]朱穎，丁偉.基于三價鐵離子與碘離子的反應學習化學平衡的實驗探究[J].實驗教學，2017（11）：4245.

[2]李文博，吳文中.再談鐵離子與碘離子反應限度實驗設計[J]，化學教學，2018（3）：9397.