认知冲突螺旋上升

认知矛盾螺旋上涨环节一：奇特收效的“苏打水〞【情境创设】投影苏打水、苏打片的商标，显示成分为碳酸氢钠【设计说明】从生活实际引入话题：从平衡角度再认识碳酸氢钠溶液。苏打的成分是碳酸钠，为什么商标显示的是碳酸氢钠，这终究是生活中的习惯性错误，仍是还有玄机，利用第一次认知矛盾激起学生的学习兴趣。环节二：知识重现碳酸氢钠溶液相关知识的判断【提供素材】1.Ka〔*〕=1.8×10-5Ka1〔H2CO3〕=4.3×10-7Ka2H2CO3〕=5.6×10-112.问题一：常温下，浓度均为0.1mol/L的NaHCO3与*a溶液pH谁大？请说明判断原因。常温下，0.1mol/LNaHCO3溶液中离子浓度大小次序，请说明判断原因。判断常温下0.1mol/LNaHCO3溶液与等体积等浓度的BaCl2溶液混淆会不会生成BaCO3积淀？假定不能说明原因，假定能请写出离子方程式。3.演示实验：用pH计测定0.1mol/LNaHCO3溶液、*a溶液的pH【活动设计】【设计说明】相关碳酸氢钠溶液性质的这三个问题对学生来讲是驾轻就熟的，很快得出结论，自然学生的结论几乎全军淹没。pH值测量数据和学生原有认知产生第二次矛盾，在这种“认知失衡〞中，学生会有保持认知平衡的倾向，主动剖析出可能是忽略了HCO3-的电离问题，找到问题的重点所在。实验的设置方面由于pH计测量溶液的pH值时，数据稳定需要比较长的时间，不利于讲堂演示，因此预先录制成视频，讲堂内播放。环节三：知识迷惑与矛盾根据平衡发生程度比较碳酸氢钠溶液中离子浓度【提供素材】1.碳酸氢钠溶液中存在的平衡：①H2O?H++OH-K①=1.0×10-14②HCO3-?H++CO32-K②=5.6×10-11HCO3-+H2O?OH-+H2CO3K③=2.3×10-82.实验演示：25℃0.1mol·L-1BaCl2溶液与0.1mol·L-1NaHCO3溶液等体积混淆，产生白色污浊。【活动设计】【设计说明】有了环节二中等浓度的碳酸氢钠溶液pH小于醋酸钠溶液的原因剖析，只需稍加引导，学生便能自行得出HCO3-+HCO3-?CO32-+H2CO3K④=1.3×10-4，进而明确碳酸氢钠溶液中离子浓度大小问题，这是和学生原有认知的第三次矛盾。第三次认知矛盾的解决也是瓜熟蒂落的事情，切合学生的螺旋式上涨的认知规律。既然平衡的相互影响促进CO32-的增大，那么有沒有可能和氯化钡溶液反应产生积淀也是自然会有的联想。实验的结果和学生原有的认识产生第四次矛盾。这一认知矛盾在问题情境3的平衡常数的计算时获得理论上的解释。学生体现的错误的离子方程有：①CO32-+Ba2+=BaCO3↓②2HCO3-+Ba2+=BaCO3+H2O+CO2↑③HCO3-+Ba2+=BaCO3+H+这充分暴露了学生的思维上存在的遗漏：①没有考虑溶液中实际大量存在的离子参加反应②实验过程中没有看到显然的气泡③强酸制备弱酸的根来源那么。问题情境3很好地牢固了离子方程式书写的根来源那么，落实了根基知识。环节四：学致使用利用图像练习题总结本节课的三个问题。【提供素材】碳酸氢钠溶液中不同pH环境下，不同粒子组成百分率图像【活动设计】【设计说明】利用图像练习题总结本节课的三个问题，落实平衡常数的计算等根基知识，同时从计算所得数据上直观认识碳酸氢钠溶液中离子浓度大小关系，加强了本节课得出的三个新的结论：环节五：本节课的迷惑和收获【设计说明】由于这节课所得的结论和学生原有的认知是完全相反的，学生不免有这样的疑虑：考试怎么办？我们的原那么是：实事求是，尊重科学，尊重客观事实，相信高考题也是不会有科学性问题的。给学生一颗安心丸，排除学生的疑虑。五、总结与反省〔一〕研究过程我们经历了：发现问题→问题质疑→查阅资料→实验测定→理论剖析→数据剖析→获得结论等一系列过程，以实验现象为依据，以理论剖析为推手，将问题层层深入，切合科学探究的一般过程。在研究过程中，我们的最初设想是经过实验的方法直接测定碳酸氢钠溶液中碳酸根离子的浓度，可是由于现有设施的限制，没有直接用于测定碳酸根离子浓度的传感器等手持技术，因此未能直接测得数据，而是间接采用数据计算理论推导的方式来解决论题。我们研究过程中所用溶液均采用0.1mol/L，主假如考虑讲堂演示实验有比较显然的现象。而实际上由于NaHCO3溶液本身是缓冲溶液，随着溶液浓度的变化，溶液pH变化幅度NaHCO3溶液要小于*a溶液，这一问题我们未展开更深入的研究。〔二〕教学过程本节课讲堂教学设计牢牢围绕学生原有三个错误认知展开，经过五个环节的活动，两个实验的探究，六个问题的解决，理论联系实际，除去学生的思维定势。同时让学生体验了科学探究的过程，学习了科学研究的根本方法，加深了对科学本质的认识，有利于学生形成科学的自然观和谨慎求实的科学态度。在这三个问题上学生几乎无一例外地出现了错误，这和长久的作业的牢固训练形成惯性思维定势有很大关系。相信在新课刚才接触溶液中的平衡时，学生对这样的问题是会有各样想法、心存疑虑的，可是到了高三二轮复习的时候却异口同声了。因此教师在教学过程中既要让学生学会思考问题的根本方法，可是又不能抹杀了学生的灵感，浇灭学生智慧的火花，要防备学生思维的僵化，这两者之间的平衡是教师需要商酌和把握的，也是教学过程中的难点所在。〔三〕疑虑之处研究过程发现各样弱酸溶液中不同pH环境下，不同粒子组成百分率图像都是没有显示酸的浓度的，可见粒子组成百分率和溶液浓度没有大的联系。这是因为一般的含氧酸有氢键的影响，仍是像碳酸氢钠这样溶液本身能形成缓冲体系相关，我们还没获得证实。六、结束语从平衡角度再一次认识碳酸氢钠溶液，不论是教师的研究过程、教学过程，仍是学生的学习过程，对这样心存疑虑的问题，经过实验探究、理论剖析去解决问题的方法，是值得我们去做更多的尝试的，尝试的过程便是学习的过程，是科学研