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探究式教學(xué)中實驗“引導(dǎo)”的適切性芻議

2009-08-21 07:35
學(xué)周刊 2009年8期
關(guān)鍵詞:氯水氯氣引導(dǎo)

汪 序

所謂探究式教學(xué)一定是以問題情景或認(rèn)知沖突為起點的,“問題情景或認(rèn)知沖突”在探究式學(xué)習(xí)中的重要性,主要體現(xiàn)在它對學(xué)生是否合適,故問題情景的創(chuàng)設(shè)應(yīng)該由教師在備課時精心設(shè)計,同一個問題可以設(shè)置多個探究的角度,并且在教學(xué)實踐中還需要根據(jù)實際情況不斷地改進(jìn)。在化學(xué)學(xué)科中,重要的環(huán)節(jié)之一就是實驗,那么通過實驗的“現(xiàn)象觀察”、“現(xiàn)象解釋”和“引導(dǎo)得出結(jié)論”是探究性實驗教學(xué)的關(guān)鍵之處。

一、探究式教學(xué)中實驗的作用

探究式教學(xué)的模式有很多種,如“實驗引入、原理分析、理論指導(dǎo)、實驗驗證、知識運用”或“假設(shè)→實驗→探究→結(jié)論”等模式。由此可見實驗在其中的重要性是不容質(zhì)疑的。學(xué)生不僅要在教師的引導(dǎo)下觀察實驗現(xiàn)象、進(jìn)行實驗操作,還要通過現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題,并能挖掘出本質(zhì)的內(nèi)容,進(jìn)而解決問題;學(xué)生不僅要在教師的指導(dǎo)下完成實驗,還要培養(yǎng)自己能設(shè)計有關(guān)的實驗方案;學(xué)生不僅要在教師的引導(dǎo)下學(xué)會處理信息,還要培養(yǎng)自己獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力。

在幾年的教學(xué)中,體會到原來許多驗證性的實驗都能用探究的方式進(jìn)行。大多數(shù)探究的過程需要實驗來支持,也就是說,實驗是研究問題的主要手段?;瘜W(xué)實驗產(chǎn)生出可以探究的問題,又能提供給學(xué)生感性材料,而實驗不一定難做或復(fù)雜,關(guān)鍵是教師如何運用、引導(dǎo)和重組,同時也需要教師和學(xué)生共同進(jìn)行實驗創(chuàng)新(包括方案、原理和裝置),并引導(dǎo)學(xué)生對觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行本質(zhì)分析和探究,從而完成對某個知識的認(rèn)知,或?qū)δ硞€概念的建立,這是學(xué)生探究過程也是學(xué)習(xí)過程,從感性到理性的上升過程。

二、探究式教學(xué)過程中“引導(dǎo)”的程度

探究活動肯定需要教師的引導(dǎo),這是毫無疑問的,但問題是需要教師什么樣的引導(dǎo),怎樣把握“引導(dǎo)”的程度呢?

1.要把握“引導(dǎo)”的度,就應(yīng)先理解“引導(dǎo)”。引導(dǎo)不是告訴,應(yīng)是提示。如果把答案告訴他們,就不能發(fā)揮探究的功能,就失去了探究的意義和價值。同時引導(dǎo)也不應(yīng)是“控”,而應(yīng)是“放”。教師要處理好“控”與“放”的關(guān)系,該控的時候,要控制好;該放的時候,要放充分。在化學(xué)教學(xué)中如何體現(xiàn)“放控”?凡是學(xué)生經(jīng)過討論或?qū)嶒?、調(diào)查能夠弄清楚的地方,就要放;凡是放開后學(xué)生無法探究(超出了學(xué)生的可接受能力)的地方,就要控。

2.要把握好“引導(dǎo)”的度,就應(yīng)做好充分備課,把握課堂教學(xué)時間。在課堂教學(xué)時間有限的情況下,哪些教學(xué)內(nèi)容讓學(xué)生自己探究,哪些內(nèi)容要教師給出相關(guān)信息或啟發(fā)講授,哪些內(nèi)容教師直接講授,這個問題需要教師課前仔細(xì)斟酌。特別是對于學(xué)生已有的經(jīng)驗基礎(chǔ),或?qū)W生已經(jīng)達(dá)成的共識,不要再占用時間進(jìn)行專門的探究活動。對一些學(xué)生自己探究起來非常困難,又不是關(guān)鍵或重要的教學(xué)內(nèi)容,不要在上面花費較多的時間。

3.要把握好“引導(dǎo)”的度,就應(yīng)抓住最佳教學(xué)時機。在探究式教學(xué)的實驗討論過程中,教師要融入探究活動中,及時給予必要的幫助和輔導(dǎo)。當(dāng)學(xué)生的認(rèn)識出現(xiàn)迷惑不解時,教師要及時掌握他們哪里有認(rèn)識的障礙,糾正學(xué)生的錯誤認(rèn)識,給學(xué)生正確的指導(dǎo)。必要的時候,教師還可以讓學(xué)生暫停探究,對存在的較為普遍的問題進(jìn)行及時評價反饋,這是教師探查學(xué)生情況的良好時機。一旦錯過良機,不但不能取得好的教學(xué)效果,而且往往會擾亂學(xué)生的思路,導(dǎo)致教師牽著學(xué)生鼻子走的局面,使學(xué)生陷入被動接受的境地。

4.要把握好“引導(dǎo)”的度,就應(yīng)多創(chuàng)設(shè)適宜的教學(xué)情景。引發(fā)學(xué)生思考,要給學(xué)生為自己的想法或假設(shè)尋找證據(jù)的機會,進(jìn)行同伴間的交流活動,尤其是要給學(xué)生機會闡釋自己的見解和為自己的觀點進(jìn)行辯護(hù)。

5.要把握好“引導(dǎo)”的度,就應(yīng)幫助學(xué)生抓住探式教學(xué)過程中的重難點。在探究式教學(xué)過程中往往會出現(xiàn)學(xué)生不會記筆記或難于下筆的情形,這主要是由于探究式教學(xué)知識點比較分散,重難點知識難以集中體現(xiàn)。因此,要求教師在教學(xué)時更要及時地對知識進(jìn)行梳理,同時培養(yǎng)學(xué)生抓住重難點的能力。

三、探究式教學(xué)中的實驗案例

案例1:鈉與水的反應(yīng)

[引言]同學(xué)們,請你們推測一下,金屬鈉可能具有怎樣的化學(xué)性質(zhì)?你的依據(jù)是什么?

[學(xué)生討論]可能性質(zhì)較活潑,具有較強的還原性。因為根據(jù)鈉原子的結(jié)構(gòu),極易失去最外層的一個電子,故作此推測。

[教師活動]事實果真如此嗎?現(xiàn)將金屬鈉投入水中,并引導(dǎo)學(xué)生從三個方面思考:①觀察并描述現(xiàn)象;②推測產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因可能是什么?③可以體現(xiàn)金屬鈉的哪些物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。

[實驗現(xiàn)象]①金屬鈉浮在水面上;②鈉熔化成銀白色光亮的小球;③熔融的鈉塊四處作無規(guī)則運動,有“嘶嘶”的聲響,鈉塊逐漸變小,最后消失;④向反應(yīng)后的溶液中滴加酚酞,溶液顯紅色。

這是整個實驗的現(xiàn)象,需要學(xué)生和教師共同探討,才可以對鈉的性質(zhì)有比較完整和正確的認(rèn)識。否則就是屬于為觀察而觀察的實驗,意義不大。所以教師此時應(yīng)不斷地引導(dǎo)學(xué)生往正確的方向思考,并運用已有的知識,對實驗事實進(jìn)行分析推理,學(xué)生之間可以互相交流自己的結(jié)論。

[學(xué)生討論,教師提示]現(xiàn)象①表明鈉的密度比水小,教師此時可以進(jìn)一步引導(dǎo),提出鈉可以保存在煤油中這一事實,學(xué)生就可以綜合得出結(jié)論:鈉的密度大于煤油的密度而小于水的密度;現(xiàn)象②說明鈉的熔點低,但是這樣分析并不完整,教師反問:是否熔點低就一定可以熔化呢?有沒有其它條件必須滿足呢?學(xué)生很快回答,該反應(yīng)放熱。通過這樣分析,可以使學(xué)生得到完整考慮問題的鍛煉,一個現(xiàn)象的背后往往有多種原因共同決定;現(xiàn)象③是鈉塊的運動,說明鈉受到了外力,許多學(xué)生猜測有氣體生成,但是在推測是何種氣體時,意見很不統(tǒng)一,有的認(rèn)為是氫氣,有的則保留意見,教師此時也不宜馬上說出結(jié)論,因為氣體的推測又可以設(shè)計探究活動,引導(dǎo)學(xué)生自己分析并得出結(jié)論。同時可以向?qū)W生展示推測未知物質(zhì)的方法和思考的角度,遠(yuǎn)比直接呈現(xiàn)結(jié)論要好得多,學(xué)生受到的啟發(fā)更大;現(xiàn)象④是酚酞由無色變成紅色,可以肯定產(chǎn)物中有堿性物質(zhì)生成,因為反應(yīng)物是鈉與水,可以肯定該堿性物質(zhì)就是氫氧化鈉。

但是以上的分析是片段的、零散的,無法系統(tǒng)揭示鈉與水反應(yīng)的實質(zhì)??梢赃M(jìn)一步設(shè)計探究活動,引導(dǎo)學(xué)生分析產(chǎn)生的氣體是何種氣體,用什么方法可以證明,理論方法和實際方法均可以。這樣的問題拋出后,學(xué)生的思路很廣闊。

[學(xué)生討論]學(xué)生甲認(rèn)為在反應(yīng)Na+H2O→NaOH+?中,Na的化合價是升高的,根據(jù)氧化還原的知識,必定有元素的化合價要降低,O元素已經(jīng)最低價-2價,不可能再下降,所以只有H元素的化合價會降低,生成氫氣。學(xué)生乙認(rèn)為在反應(yīng)Na+H2O→NaOH+?中,H2O中的H和O的個數(shù)比是2:1,而NaOH中的H和O的個數(shù)比是1:1,說明有H元素多余,那么產(chǎn)物中必定是含有H元素的氣體,也就是氫氣。學(xué)生丙認(rèn)為剛才的僅僅是推測,最有說服力的是做實驗驗證。

這三位學(xué)生的回答,正好揭示了理論推理和實驗論證的雙重思考方法,也正是探究活動中必須具有的素質(zhì)。綜上所述,得到結(jié)論:鈉和水反應(yīng)生成氫氣和氫氧化鈉。

上述過程表明,諸多實驗事實經(jīng)過分析比較、抽象、歸納、綜合及判斷推理等一系列復(fù)雜思維活動,才得到結(jié)論,學(xué)生經(jīng)過教師適切的引導(dǎo)并經(jīng)歷這一分析過程,可以從“感性認(rèn)識”加工成“理性認(rèn)識”。提高了探究性思維的質(zhì)量,學(xué)生的思維角度和方式得到了鍛煉和提高,“鈉和水的反應(yīng)”的實驗就是一個高效的探究性實驗,發(fā)揮了實驗應(yīng)有的作用。

案例2:氯水的成分與性質(zhì)

[演示實驗一]觀察塑料瓶中的氯氣,向瓶中加入一定量的蒸餾水,用力振蕩,觀察現(xiàn)象。

[思考與交流] 加入一定量的蒸餾水后,塑料瓶發(fā)生變形,說明氯氣的量減少了。那么,氯氣是一個簡單的物理溶解過程呢,還是與水反應(yīng)的化學(xué)變化呢?或是兩者兼而有之呢?如何證明你的結(jié)論呢?

這樣的問題拋出之后,學(xué)生基本沒有反應(yīng),但是隱約知道要檢驗是否有新的物質(zhì)生成,卻沒有下手的方向。于是教師就必須進(jìn)一步有目的地引導(dǎo)。

[引導(dǎo)]可供選擇的藥品:硝酸酸化的AgNO3溶液 、NaHCO3固體、新制氯水。那么,這些藥品能否給你提供一些猜測的方向呢?

經(jīng)過這樣的引導(dǎo)之后,很多學(xué)生設(shè)計出了自己的方案,其實質(zhì)是相同的,都知道檢驗溶液中是否存在H+和Cl-。

[學(xué)生探究實驗]

1.在潔凈的試管中加入少量的碳酸氫鈉粉末,再加入2mL的氯水,振蕩試管。

現(xiàn)象及結(jié)論:固體溶解,試管中產(chǎn)生氣泡。說明氯水中含有H+。

2.在潔凈的試管中加入幾滴硝酸酸化的硝酸銀溶液,再向試管中加入2mL新制氯水。

現(xiàn)象及結(jié)論:產(chǎn)生白色沉淀。說明溶液中含有Cl-。

[說明]氯氣溶于水,發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。且溶液中存在H+和Cl-

但是氯氣溶于水除了有化學(xué)反應(yīng)外,也是存在物理變化的,那么怎樣讓學(xué)生能自己體會到呢?于是教師提出下面的問題,學(xué)生肯定是有些莫名其妙的,于是就產(chǎn)生了認(rèn)知沖突,明明已經(jīng)證明是有化學(xué)變化的,怎么還有物理變化呢?什么意思呢?

[設(shè)問]根據(jù)前面的實驗,我們可以確定Cl2和H2O發(fā)生了反應(yīng),并且生成了H+和Cl-,那么這個反應(yīng)有沒有特別的地方呢?

[學(xué)生觀察實驗]教師展示一瓶新制氯水,讓學(xué)生觀察。

現(xiàn)象及結(jié)論:氯水顯淡黃綠色,且有刺激性氣味。

[提問]為什么會顯黃綠色呢?黃綠色是誰的顏色?說明什么問題?

[學(xué)生]黃綠色是氯氣的顏色。說明氯水中含有Cl2。

[追問]明明已經(jīng)發(fā)生了反應(yīng)而且水肯定是過量的,怎么還有氯氣多余呢?

對于這個問題,學(xué)生是沒有辦法回答的,于是正好很順利地提出“可逆反應(yīng)”的知識。在探究性教學(xué)中,需要有知識的直接呈現(xiàn),但是這并不意味著直接介紹,需要教師在設(shè)計時創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)膯栴}情景來自然帶出概念。

[講解]像這種反應(yīng)物和生成物同時存在的反應(yīng),稱為可逆反應(yīng),我們用“?葑”來連接。

氯氣溶于水,既有化學(xué)反應(yīng),又有物理變化。

氯氣和水的反應(yīng)已經(jīng)了解了大半,但還有一個重要的知識,就是有關(guān)“次氯酸”的內(nèi)容。怎樣能把知識講透,但又不是簡單的介紹,以及怎樣在探究的過程中引導(dǎo)學(xué)生分析問題和培養(yǎng)設(shè)計實驗的能力呢?

[設(shè)問]讓我們從化合價的角度來分析這個反應(yīng):H2O+Cl2?葑HCl+?,Cl2→Cl-化合價是降低的,根據(jù)氧化還原的知識,化合價有降低,就必然有升高。那么,會是什么元素的化合價升高呢? “?”又將代表什么物質(zhì)呢?該物質(zhì)又有怎樣的性質(zhì)呢?

[學(xué)生探究實驗]在潔凈的小燒杯中加入一小片紅色紙條,再向小燒杯中滴加2mL新制氯水,蓋上玻璃片。

現(xiàn)象:紅色紙條褪色。說明氯水有漂白性。

[設(shè)問]1.使紅色紙條褪色的物質(zhì)是什么呢?

2.能否說明一定就是“?”代表的物質(zhì)具有漂白性呢?為什么?

3.你認(rèn)為還應(yīng)該補充什么實驗,才可以進(jìn)一步得出結(jié)論?

因為氯水是混合物,存在的微粒很多,使紅色紙條褪色,表現(xiàn)出的是整體性質(zhì)。所以必須對氯水中的主要微粒逐一進(jìn)行驗證,才能得出結(jié)論。這樣的目的是讓學(xué)生明白,化學(xué)實驗簡單現(xiàn)象的背后,原因是復(fù)雜的,要敢于質(zhì)疑。經(jīng)常這樣思考,學(xué)生就會自己有所感悟,面對后面所學(xué)的知識,就會輕松應(yīng)對。

有了思考的方向,那么怎樣設(shè)計實驗證明呢?氯水中已經(jīng)證明存在的微粒有:Cl2、H2O、H+、Cl-。所以必須逐一驗證它們是否具有漂白性。特別注意,氯氣與水會反應(yīng),所以必須使用干燥的氯氣進(jìn)行實驗,這樣既讓學(xué)生有思考必須嚴(yán)密的意識,還借機說明干燥的氯氣沒有漂白性。

應(yīng)該補充下列幾組實驗:

1.將有色紙條放入收集有干燥氯氣的試管中;

2.將有色紙條放入盛有蒸餾水的試管中;

3.將有色紙條放入盛有鹽酸的試管中。

現(xiàn)象及結(jié)論:均沒有顏色的變化,說明干燥氯氣、蒸餾水、鹽酸都沒有漂白性!

[說明]我們可以肯定“?”代表的物質(zhì)具有漂白性。

[介紹]氯氣與水部分發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),生成了鹽酸和具有漂白作用的物質(zhì)——次氯酸(HClO)

HClO的性質(zhì)和用途:①次氯酸是弱酸②不穩(wěn)定,在光照下易分解③次氯酸具有強氧化性,因此,能殺死水中的病菌起到消毒作用和漂白作用。

用途:自來水多用氯氣來殺菌消毒。

[小結(jié)]現(xiàn)在對上述分析和探究做一個簡單的歸納。并介紹OH-和 ClO-的由來。

新制氯水中的成分有三分子: Cl2、HClO、H2O;四離子: H+、OH- 、Cl-、ClO-。

設(shè)計幾個小實驗,既是考試中經(jīng)常出現(xiàn)的,也是對上述知識的鞏固。

[思考]:1.氯水呈酸性(H+) ,還能用什么方法來檢驗其酸性呢?

2.請你推測其對應(yīng)的現(xiàn)象,并解釋。

現(xiàn)象及結(jié)論:無論是石蕊指示劑,還是pH試紙,均為先變紅后褪色。

通過在探究式教學(xué)中開展“實驗”中的“引導(dǎo)”活動,教師與學(xué)生互相作用、互相促進(jìn)、共同提高。一方面,教師要在引導(dǎo)過程中不斷思考、琢磨,提高自身的教學(xué)、科研水平;另一方面,學(xué)生在教師的引導(dǎo)下積極思維、熱烈討論,在探究活動的過程中獲得成就感,激發(fā)了他們學(xué)習(xí)的熱情,而且還把探究精神和創(chuàng)新意識延續(xù)到課外,從而提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

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