氯化氯水的反应的探究教学设计

氯化氯水的反应的探究教学设计

在中学化学教育中，设计和组织学习活动的目的是提高学生在学习基本化学基础知识和基本技能的同时，收集和处理信息的能力和获得新知识的能力。培养分析和解决问题的能力以及沟通和合作能力。新课程实施几年来,多数中学化学教师已经意识到探究学习活动是引导学生在“做科学”中学科学。“做中学”,做是为了学。“学科学”,要注意培养学生了解、掌握科学方法,要注重问题意识培养,要注重科学理论或知识的学习和建构过程,帮助学生建立科学概念,树立科学观念,通过探究学习活动初步理解什么是科学、初步了解怎样进行科学研究,培养探究意识,提高探究能力。但是,从我国化学教学的现状看,教材编写者或是执教者在设计和组织有效的探究学习活动方面都缺少经验。我国多数中学学生还习惯于靠听讲、练习、考试来学习。结合教学实践进行探索和研究,帮助广大教师正确理解倡导探究学习的目的,把握探究学习活动的设计和组织原则,提高探究学习活动的实效,这是新课程实施的重要问题。例如,用什么样的思想观念来指导探究学习课题、探究核心活动的选择和设计,怎样激发中学生主动参与探究学习的兴趣和欲望,怎样依据课程学习内容和学生心理发展水平,运用适当的策略、方法来设计、组织探究学习活动等等问题,都需要教育专家和教师共同做深入的研究。下面以高中《化学1(必修)》教学中有关“氯气与水的反应、氯水的成分”内容的探究教学设计、组织为例,做粗浅的讨论、分析。1探究学习活动的内容、程序该活动设计的程序是:(1)提出问题:氯气通入水中,得到氯水。氯水中含有哪些物质?氯气与水发生了什么反应?(2)指导学生闻氯气、氯水的气味。从闻到的气味能说明什么?(氯水有氯气气味,氯水中应该含有氯分子);(3)组织学生进行以下实验,要求学生观察、描述实验现象,思考推理得出相应结论:①向氯水中滴加浓碳酸氢钠溶液——观察现象(有气体放出)——写出反应的化学方程式。实验说明氯水中含什么微粒?(氢离子);②向氯水中滴加硝酸银溶液——观察现象(有白色沉淀生成)——写出反应的化学方程式。实验说明氯水中含什么微粒?(氯离子);③向氯水中滴加品红溶液——观察现象(品红褪色)——说明什么?(氯水中含能使品红褪色的某种物质)。(4)组织学生归纳上述实验得到的结论,了解氯水中含有哪种物质的微粒,思考为什么氯水中会存在这些微粒。(5)教师小结。说明氯水中含有的可使品红褪色的物质是次氯酸(HClO)。介绍氯气溶解于水时发生了以下反应:Cl2+H2O==HCl+HClOCl2+Η2Ο=ΗCl+ΗClΟ上述探究学习活动,包含提出问题、指导学生通过实验和讨论获得能说明氯水成分的证据,得出所要探究的问题的答案,认识次氯酸的漂白性,理解氯气与水作用的实质。这一设计方案中,探究问题(氯水中含有哪些物质)、解决问题的方法(进行的4项实验)都是教师提出的。探究的问题和活动直接指向学习的内容:验证氯水中存在的几种成分,理解氯与水的作用实质。整个探究学习活动基本上按教师预设的程序进行,活动过程中学生很难有机会提出自己发现的问题、自己想要进行探究活动。问题意识的启迪,探究欲望的激发,归纳、推理的思维训练都比较欠缺,学生的学习仍然处于比较被动的状态。课堂教学中的探究学习活动,探究的问题应该是学习的中心问题,是学生在学习过程中发现的问题,或者来自学生生活经历或对事物观察中发现的问题。课堂探究学习活动的内容、程序需要教师的研究、设计,活动的展开需要教师的组织、启发、指导,但更需要学生的主动参与。学生也可以围绕学习内容提出自己发现的需要进行探究的问题,提出并进行自己希望进行的活动。如果教师只是依据学习内容,按照科学探究的几个要素和一般过程设计组织探究活动,让学生按照教师的预设进行实验操作,回答教师提出的问题,验证书本上的知识,就可能把“学生活动”变成“活动学生”,难以达到探究学习应有的效果,难以实现课程的三维学习目标。2氯水不是氯水,是氯水作用的产物设计和组织的学习活动如下:(1)观察与思考。观察氯气通入水的演示实验(有尾气处理装置)。问题:从观察到的现象看,你认为氯气能溶于水吗?说说你的理由。(2)问题与实验。你能设计1个简单实验证明氯气能溶于水吗?与同学交流、讨论提出的实验设计。(若学生提出了可行的实验方案,教师在给予鼓励的同时,提出必要的改进意见,演示并进行评价。随后,教师介绍自己的实验方案,让学生观察演示实验:用100mL针筒抽取80mL氯气,再抽取20mL水,振荡,观察发生的现象。引导学生说明现象,推理,得出结论。)(3)小结,引出新的探究问题。80mL氯气与20mL水,振荡,得到的溶液小于100mL,说明氯气能溶于水。得到的溶液称为氯水。氯水有氯气的气味。据此,能否认为氯水就是溶解在水中的氯气与水的混合物?说说你的想法和理由。(4)讨论和实验。评说同学的猜测,再请学生观察如下实验:把一小片干燥的红色布条,分成3段,分别置与氯气、氯水、水中,观察发生的变化,进一步思考,寻找问题的合理答案。实验与讨论小结:实验证明氯气或水都不使红色布条褪色,而氯水可以,说明氯水中含有能使红色颜料褪色的物质。这种物质一定是氯气溶于水后生成的新物质。可见氯水并不是溶解在水中的氯气和水这2种物质的简单混合物。人们研究得知,氯气溶解于水时,部分氯气可与水发生反应,生成一种称为次氯酸HClO的物质:Cl2+H2O==HCl+HClOCl2+Η2Ο=ΗCl+ΗClΟ,次氯酸(HClO)有强氧化性,有漂白作用,可以漂白某些染料和有机色素。品红是一种常见红色颜料,氯水也可以使它漂白褪色(演示)。(5)提出进一步探究的问题。根据氯气与水的反应,氯水中还应该存在盐酸。能否设计一个简单的实验,检验氯水中存在的盐酸吗?提出你的实验设想,并和同学讨论,确定几种简便的实验方法。(6)整理、归纳提出的实验方案,依照可行的几个实验方案,组织学生实验。例如,用石蕊试剂或用pH试纸检验氯水是否有酸性,试验氯水与碳酸氢钠溶液或锌粒的作用,试验氯水与硝酸银溶液的作用。(7)实验小结,质疑实验中发现的问题。实验证明,氯水与硝酸银溶液作用生成白色氯化银沉淀,说明氯水中含氯离子;氯水与碳酸氢钠溶液有气体析出,可见氯水呈酸性。2个实验可以说明氯水中存在盐酸。在实验中同学们发现一些和已学知识不相吻合的现象:紫色石蕊试液滴入氯水,溶液变红后却褪色了;用pH试纸测氯水,发现试纸颜色变化有异常;锌和氯水反应放出气体的现象不太明显。问题:该怎样解释这些“反常”现象?能依据这些现象否定氯水中存在着盐酸的结论吗?(8)讨论、解疑。氯水显酸性,氯水中存在氯离子,支持了氯气溶解于水,部分氯气和水发生反应,生成盐酸和次氯酸的结论。由于反应同时还生成有强氧化性和漂白作用的次氯酸,因此,石蕊和pH试纸中的酸碱指示剂可能被氧化、漂白,用它们检验氯水的酸性,显现的红色就不会持久。锌和氯水反应缓慢,说明氯水中酸的浓度较小。(9)提出、思考有关氯水的新问题,深化对氯气与水作用的认识。人们发现,氯水保存久了,其中的氯气和次氯酸会逐渐消失,氯水最终变成很稀的盐酸。这是为什么呢?请同学观察分析下列实验现象:把一个装满氯水的烧瓶,倒置在水槽中,放置一段时间后发现烧瓶顶部有气体出现。把装置放到阳光下,请大家仔细观察,看看还能发现什么?想想为什么?谈谈你的看法。小结:实验观察发现,光照下氯水中有微小气泡形成。联系长久放置的氯水最终会变成稀盐酸的事实,可以推想,氯气可能是与水反应逐渐被消耗,反应生成的次氯酸不稳定,分解成盐酸放出气体。科学家的研究证明了这种推测的正确性。次氯酸分解生成盐酸和氧气:2HClO==2HCl+O2↑⏐⏐2ΗClΟ=2ΗCl+Ο2↑,光照能加速它的分解。设计2与设计1一样,都把教学内容作为探究学习活动的核心内容,探究活动都包括提出的问题、实验活动、讨论交流等环节。但设计2,探究气息更浓,更能引起学生的探究兴趣,更有利于学生主动参与学习。课后的了解考察也证明设计2的探究学习活动,能更有效地帮助学生理解、掌握学习的内容,提高学生获取新知识的能力和分析、解决问题的能力。设计2围绕教学的中心内容,以氯气是否可溶于水,氯水中含什么成分,为什么用石蕊、pH试纸检验氯水的酸性会有异常现象发生,为什么氯水长久放置会变成很稀的盐酸等问题,步步为营、层层深入,揭示了氯与水的反应实质、次氯酸的性质。设计2更注重在活动中引导学生观察、思考,谈自己的看法,提出质疑。在预设的探究活动方案中,教师也为学生留出了提问、发表意见的时间和空间。所设计的问题和实验,比较能激发学生的探究欲望,引发思考。无论教师设计的问题、学生在活动中发现、提出的问题都在学生认识的最近发展区,都是理解、掌握学习内容的关键点,也是学生有能力思考,能够发表看法的问题。设计2让学生思考的问题、进行的实验活动,比设计1多。对氯气在水中溶解、反应的问题,讨论也深刻得多。学习活动没有停留在实验活动的操作层面上,重视引发学生的认知冲突。例如,让学生观察氯气通入水中的实验,思考溶解同时是否有化学反应发生;面对用石蕊、pH试纸检验氯水酸性是出现的异常现象,提出质疑,引发思考。让学生在实验事实面前,联系新旧知识,通过思考,提高了自己的认识,形成更明晰的概念,扩大、深化了对事物的认识,增进了对科学的理解。如果探究学习活动不能引发认知冲突,不能暴露学生的前概念,不关注学生的前概念中与科学概念不一致的问题,学生虽然表面上也认可了所给出的结论,但很可能没有触及自己原有的错误概念,没有理解科学的本质。探究学习活动不能只强调培养学生的科学探究技能,忽视通过探究学习来促进科学概念的建立、科学知识的建构。探究学习活动要让学生通过动手活动和积极的思考,用“做科学”的方式学习,实现前概念向科学概念的转变,深化对科学概念、科学知识的理解。探究学习活动要帮助学生通过探究活动,领悟科学方法和科学本质。使学生认识科学是探究自然界的思考方式和探究方式,科学知识是人们在探究自然和社会的过程中,用真实证据验证假说,得出的结论。科学只有不断的质疑、验证,探究,才能逐渐逼近真理。完成设计2的探究学习活动要比设计1花费更多的时间。设计组织这样的探究学习活动,其必要性和教育价值是不言而喻的。问题在于,要在规定教学时间里完成教学任务的前提下,设计和组织这样的探究学习活动,掌握多大的频数才是可行的和适当的?怎样把握探究学习要达到的水平?探究是科学研究的一种思维和活动方式,探究方法强调动手操作,重视资料分析归纳的过程,重视实证和经验。探究学习是运用科学探究的方式进行学习,它不能替代获得新概念或知识的所有方法。设计2对于学生无法通过观察、实验得到知识或问题的答案,也不回避用直接讲授的方法给学生介绍前人研究的结论。例如,没有让学生通过探究来了解能使有机色质褪色的物质是什么,也没有要求学生探究氯气和水发生了什么样的反应。因为这是学生的能力、水平达不到的。当然,对这些问题的讲解和介绍都要在学生产生了问题,萌发了探寻答案愿望的前提下进行。如果不顾学生的水平和基础,事事都要探究,或者要求他们像科学家那样进行问题的研究,要求进行超越学生的认识水平和能力、一定包含科学探究各要素的繁难的探究学习,不仅教学时间也不允许,教师本人和学生都将对科学探究学习产生畏惧。这是不可能也不现实的。如果探究活动中就一些学生无法用实验或归纳、推理得到结论的问题,利用一些似是而非的理由牵强附会的假设、解释、推理,糊弄出结论来,不可避免地会让学生对科学和科学方法产生误解。设想,如果让学生从氯水能使红色