基于動態生成的真實問題探究式教學
——以高中化學（魯科版）必修第一冊“硝酸的性質”教學為例

李似麒 李楊玲 陳少清

（三明市第二中學，福建 三明 365000）

《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》強調在“教、學、評”一體化的背景下開展“素養為本”的教學，倡導在真實問題情境下的化學實驗探究活動，激發學生的化學學習興趣，促進教與學方式的轉變，使每位學生的化學學科核心素養得到不同程度的發展。［1］建構主義理論強調學生是知識的主動建構者，課堂教學要以學生為中心。隨著新一輪課程改革的深入實施，課堂的動態生成也越來越受到師生們的重視，因為動態生成教學有效地激發了學生的探究欲望，培養了學生主動探究、自主學習意識，“讓課堂煥發出生命的活力”。因此，教師要善于捕捉課堂的生成性資源，及時準確地作出評估與判斷，并恰當、機智地加以運用，從而實現課堂的高效與精彩。［2］在執教“硝酸的性質”時，作者嘗試利用學生對銅與濃、稀硝酸反應后溶液顏色不同的“意外”生成性資源，引導學生主動開展實驗探究，培養學生的科學探究和創新意識等維度的學科核心素養。

一、教學要求及教學思路

硝酸的性質是必修模塊“氮的循環”中的一部分，在教學內容要求上，需要結合真實情境或通過實驗探究了解硝酸的主要性質；在學業要求上，要求學生能從物質類別、元素價態的角度，依據化學反應的基本原理，預測硝酸的化學性質及變化，設計實驗進行初步驗證，并能分析、解釋有關實驗現象。［1］從正在使用的普通高中教科書（魯科版）化學必修第一冊教材和之前使用的普通高中課程標準實驗教科書（魯科版）化學1（必修）教材的內容編排對比可以看出，新教材中沒有設計思路、沒有實驗方案的“活動·探究”欄目明顯增加了，然而新版課程標準對學生的自主探究、主動學習意識的要求有了進一步加強，這對教師的教和學生的學都提出了新的要求。因此，“硝酸的性質”的教學思路遵循“研究物質性質的基本程序”的有關要求，積極地創設問題情境，激發學生的問題意識，同時靈活運用生成性資源開展化學實驗探究活動，努力使實驗探究成為培養學生自主學習意識的大舞臺。［3］

二、基于“動態生成”的教學實施過程

環節1：實驗對比銅與濃、稀硝酸的反應

［教師］根據“價-類二維”思想判斷，硝酸應該與硫酸一樣，濃、稀硝酸性質有差異。事實具體如何？

【實驗探究】銅與濃、稀硝酸反應的比較。

［教師］從實現現象和理論分析，兩個實驗產生的氣體分別是什么？可得出什么結論？

［學生A］銅與濃硝酸反應生成紅棕色的二氧化氮，與稀硝酸反應生成無色的一氧化氮，在試管口遇到氧氣又變成紅棕色的二氧化氮。因此，硝酸與硫酸的性質有不同之處：濃、稀硝酸均會與銅反應，且都體現硝酸中+5 價氮元素的氧化性。

［教師］銅有什么變化？變成了什么？

［學生A］從銅溶解的現象及氧化還原反應的原理分析，銅溶解生成了硝酸銅。

［教師］請寫出銅與濃、稀硝酸反應的化學方程式。

設計意圖：進行實驗對比，旨在引導學生通過實驗現象分析兩個反應的特點，自主得出濃、稀硝酸性質的共性和差異，書寫有關的化學方程式。更重要的是通過實驗對比，激發學生及時發現“意外”的實驗現象，形成思維沖突，產生課堂生成性資源。

環節2：發現“意外”實驗現象，引導學生實驗探究

［學生B］從銅被氧化溶解的角度分析，應該是生成了硝酸銅。銅離子的溶液是藍色的，如果兩個實驗均生成硝酸銅，溶液應該都是藍色的。但為什么銅與濃硝酸反應后溶液呈綠色，而與稀硝酸反應后溶液卻呈藍色？

［教師］示意大家發表意見。

［學生C］兩個實驗的劇烈程度相差很大，我認為銅與濃硝酸反應劇烈，短時間內生成的硝酸銅多，導致硝酸銅濃度大而呈綠色。

［教師］有什么證據可以支持你的觀點？

［學生C］將銅與濃硝酸反應后的綠色溶液加水稀釋，如果變藍色，可以證明。

【實驗探究】將綠色溶液1：1、1：2 稀釋。現象：綠色稍變淺，但并未變藍。

［教師］實驗能證明C 同學的觀點么？

［學生D］不能。即使綠色溶液加水變藍，也不能說明C 同學的說法正確。因為該綠色溶液的成分可能不止硝酸銅，很有可能還有濃硝酸剩余，而濃硝酸見光易分解，分解產生的二氧化氮溶解在硝酸中導致久置的濃硝酸顯黃色，藍色與黃色的混合色就是綠色。加水稀釋，水會把其中可能含有的二氧化氮反應掉，導致黃色消失而使溶液變藍。

［教師］D 同學表達了三層意思，一是溶液中可能還有硝酸剩余，二是溶液呈綠色的原因跟“二氧化氮溶解于硝酸變黃色”有關，三是加水稀釋會消耗溶液中可能存在的二氧化氮。為了證明D 同學的說法，需要先解決一個什么問題？

［學生E］把多余的硝酸除去。

［教師］怎樣除去呢？

［學生E］可以在綠色溶液中加入足量氧化銅粉末來消耗硝酸。

［教師］為什么不選擇繼續加入銅？

［學生E］銅與硝酸反應會繼續產生氣體，對后續實驗無益，而氧化銅與硝酸反應只生成硝酸銅。

【實驗探究】在銅與濃硝酸反應后的綠色溶液中加入足量氧化銅粉末，充分振蕩，靜置。

現象：氧化銅未完全溶解，溶液明顯變藍色。

［教師］這說明了什么？

［學生F］充分反應后氧化銅有減少但未完全溶解，可以認為硝酸已完全反應，此時溶液中硝酸銅的濃度更大了。如果C 同學是對的，溶液對應顏色該是“綠色更深”才對，不應該顯藍色。所以，溶液呈綠色不是因為硝酸銅濃度大而是因為二氧化氮的溶解所致。

【實驗探究】展示事先用過量氧化銅與濃硝酸反應制得的硝酸銅飽和溶液。現象：深藍色。將硝酸銅飽和溶液1：1、1：2 稀釋。現象：溶液藍色略變淺。

［教師］這說明了什么？

［學生］銅與濃硝酸反應后溶液呈綠色跟硝酸銅的濃度無關。

［教師］有什么辦法可證明溶液呈綠色是二氧化氮的溶解所致呢？

［學生F］可以用加熱的辦法把綠色溶液中的二氧化氮“蒸”出來，看看溶液是否變藍。

【實驗探究】取綠色溶液少量于試管中，試管口套上氣球，加熱。現象：溶液變為藍色。

［教師］可得出什么結論？

［學生］溶液呈綠色確實跟二氧化氮的溶解有關。

［教師］除了用加熱法，還有沒有別的方法可將溶液中的二氧化氮“趕”出來？請大家課后積極思考后形成方案，由研究性學習小組到實驗室驗證。

［學生G］D 同學認為溶液呈綠色是因為二氧化氮溶解在硝酸中顯黃色，黃色跟銅離子溶液的藍色混合而顯綠色。這種解釋看似有道理，但缺乏實驗事實的支撐。因為綠色是二氧化氮的溶解所致，但不一定僅是溶解在硝酸中，只能說是溶解在反應體系中。

［教師］為什么有這種想法？又怎么證明呢？

［學生G］因為反應體系中除了多余的硝酸，還有生成的硝酸銅，有沒有可能是二氧化氮溶解在硝酸銅溶液中導致溶液呈綠色呢？可以將銅與濃硝酸反應產生的二氧化氮通入裝有濃硝酸的試管中，先觀察濃硝酸是否變黃色，再將所得的黃色溶液與硝酸銅溶液混合，觀察溶液是否變綠。

【實驗探究】①二氧化氮氣體通入濃硝酸中。現象：溶液明顯變黃色。②將剛剛已1：1 稀釋后的飽和硝酸銅溶液與黃色硝酸氨1：1 混合。現象：溶液的藍色略有變綠。

［學生］可能黃色溶液太少，所以顏色不夠綠。

【實驗探究】向剩余的黃色硝酸溶液中滴入少量1：1 稀釋后的飽和硝酸銅溶液。現象：溶液有較明顯的綠色，但遠沒有銅與濃硝酸反應后溶液的綠色深。

［學生H］從實驗看，很明顯說明不能判定綠色完全是由于二氧化氮溶解于硝酸所致。還有必要進一步探究，綠色是否還跟硝酸銅有關。可以將二氧化氮氣體通入飽和硝酸銅溶液中，觀察實驗現象。

【實驗探究】按H 同學的方案演示。現象：溶液迅速變綠。

設計意圖：新課程標準倡導基于真實問題的情境創設及實驗探究活動，因此學生如果對實驗現象提出疑問將是難得的、有價值的課堂動態生成。此時積極引導學生通過預測、分析和實驗驗證等程序主動進行實驗探究，適時給予學生自我發揮的機會，滿足了學生的探究欲望，調動了學生的學習積極性、主動性，可以充分體現以學生發展為本的理念。［4］

環節3：得出初步結論，總結生成性研究

［教師］實驗結果說明了什么？

［學生］銅與濃硝酸反應后溶液呈綠色，與紅棕色的二氧化氮溶解在反應體系中有關，且應該同時跟溶液中的硝酸銅和硝酸有關。

［教師］從理論分析、預測和實驗驗證看出，銅與濃硝酸反應后溶液呈綠色，實際情況是比較復雜的，初步可以斷定既跟二氧化氮溶于硝酸有關，又跟二氧化氮溶于硝酸銅溶液有關。但更深層的原因，還有待進一步探究。各位如有興趣，課后可以組織研究性學習小組，設計實驗方案，進入實驗室繼續研究。

設計意圖：課堂動態生成問題的研究強調的是激發產生動態生成性問題的主動意識，獲得動態生成性問題的探究過程體驗，增強主動探究、自主學習的本領和意識，而動態生成性問題的探究結果則不是第一追求。課堂動態生成性問題的研究還應兼顧課堂教學時間及教學目標，教師應適時總結并結束生成性資源的研究，回歸課堂教學的大主題。同時，為了激發學生的研究熱情，可以鼓勵有興趣或學有余力的學生課后積極參與進一步的研究。

三、教學啟示

（一）收獲一堂有“生命”的教學和一次有價值的研究

從課例的實際教學效果看，通過動態生成引發的探究式教學，學生反響熱烈，教學目標達成及時，教學實際效果甚佳。課后，部分學生又提交了一些更深入的研究方案，研究性學習小組結合資料查閱對所有方案進行了整合、優化，進入實驗室開展進一步的研究，并得出了研究結論。銅與濃硝酸反應后溶液呈綠色的原因同時有兩個：一是反應產生的二氧化氮溶解在未反應完的硝酸中呈黃色，與藍色的水合銅離子溶液混合而呈綠色；二是反應產生的二氧化氮溶解在溶液中與銅離子結合形成黃色的配合物，與藍色的水合銅離子溶液混合而呈綠色。［5］進一步查閱資料，得知銅離子與含O、N 或S、N 給體可形成配合物，［6］但硝酸與金屬反應的機理直到現在還不夠清楚，因此，在現有中學實驗條件和學生現有知識水平條件下要找出該問題最具體的深層次的原因還很困難，有待今后進一步研究。但是，從培養學生的學科核心素養方面看，本次基于動態生成性問題的研究仍是一次極具價值的研究過程。

（二）新課標、新教材、新高考的背景下，教師對動態生成教學要有新的認識

預設與生成是課堂的兩翼，缺一不可。預設能讓教學按既定計劃引導學生獲取知識，強調知識學習的邏輯和效率，因此預設需要精準。本課例如果沒有精準的預設（比如沒有為可能的動態生成準備必要的實驗儀器與藥品），則根本無法對課堂出現的動態生成進行及時有效的引導和探究。而生成則更加凸顯知識的教學價值，更加注重學習的過程體驗和觀念形成，課堂的精彩需要精準的預設，更需要靈動的生成。注重動態生成的課堂由于糾正了過分強調程序化、過分追求目標達成和結果完美的缺點，鼓勵教師靈活地捕捉生成性資源，富有創造性地開展教學，因而教師的主導作用和學生的主體作用得到了充分的發揮，學生的積極性、主動性得到了充分的調動，學生多方面的能力得到了有效的培養。同時，教師專業發展也有了重要支撐。總之，面對新課標、新教材、新高考，教師應重新審視動態生成性教學。