膠體本質(zhì)的探究性教學(xué)設(shè)計

彭偉橋

文章編號：1005－6629(2009)01－0042－03中圖分類號：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

教學(xué)背景

從教材內(nèi)容安排上，“膠體”緊隨“晶體結(jié)構(gòu)”之后。從知識體系上，膠體與之前學(xué)過的溶液、濁液一起都屬于“分散系”，而晶體結(jié)構(gòu)與之前學(xué)過的分子結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)一起都屬于“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”體系，這看似分立的兩塊知識之間卻有著深層的關(guān)系，因?yàn)橐粋€研究的是物質(zhì)的構(gòu)成形式，一個研究的是物質(zhì)的分散形式，都與“粒子”有關(guān)。因此進(jìn)行膠體一節(jié)的教學(xué)時，晶體結(jié)構(gòu)自然成為膠體研究的基礎(chǔ)之一。

溶液、濁液是學(xué)生已有的認(rèn)知，當(dāng)然也是進(jìn)行膠體教學(xué)的基礎(chǔ)。

教學(xué)設(shè)計思考（說課）

1教學(xué)方法

基于教學(xué)背景分析，本節(jié)教學(xué)設(shè)計主要利用對比法，在研究過程中主要與學(xué)生已認(rèn)知的溶液進(jìn)行對比，讓學(xué)生在對比探究中發(fā)現(xiàn)新的知識，然后在此基礎(chǔ)上通過實(shí)證法認(rèn)識新的知識——膠體的本質(zhì)。

2教學(xué)引入

同樣基于上面的背景分析，本節(jié)教學(xué)選擇以晶體的構(gòu)成為基礎(chǔ)，通過設(shè)問的方式，引入本節(jié)的教學(xué)：晶體是由微粒（分子、離子、原子等）構(gòu)成的，那么晶體在一定條件下分散時，能否分散為單個的分子或離子呢？（由此讓學(xué)生回憶起“溶液”知識）；進(jìn)一步設(shè)問：那么晶體分散時是否只能以單個的分子或離子形式分散呢？（由此讓這生回憶起“濁液”的知識）。

設(shè)計這樣的方式引入教學(xué)，一方面是為了讓學(xué)生意識到本章要學(xué)習(xí)的知識，與上一章是逆向的。上一章是研究物質(zhì)的構(gòu)成，本章是研究物質(zhì)的分散，既然是逆向的，就必然有聯(lián)系。從而讓學(xué)生感覺到在晶體結(jié)構(gòu)之后進(jìn)行本章知識的學(xué)習(xí)是順理成章，這樣既能強(qiáng)化知識間的聯(lián)系，又能激發(fā)學(xué)生的求知欲。另一方面是為了讓學(xué)生回憶已學(xué)過的關(guān)于物質(zhì)分散的知識（溶液、濁液），從而為學(xué)習(xí)膠體的知識作準(zhǔn)備。

3教學(xué)準(zhǔn)備

為了有利學(xué)生作對比探究，在引入本節(jié)教學(xué)后，順勢引導(dǎo)學(xué)生對溶液和濁液進(jìn)行了對比式的復(fù)習(xí)準(zhǔn)備，通過這種準(zhǔn)備：

1.適時引出分散系的概念;

2.為學(xué)生比較粒子直徑大小作實(shí)驗(yàn)方法上的準(zhǔn)備（過濾、光照）。

4 教學(xué)情景

作了以上的教學(xué)準(zhǔn)備后，及時將教材上制備Fe（OH）₃膠體的演示實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)情景推出，學(xué)生眼前會呈現(xiàn)一外觀透明、均一的紅褐色液體。

面對該情景，問題自然就產(chǎn)生了：該紅褐色的透明液體是溶液嗎？溶質(zhì)又是什么？

5 問題探究

面對從情景中產(chǎn)生的問題，設(shè)計了兩個探究步驟：

5.1引導(dǎo)學(xué)生在探究該問題的過程中產(chǎn)生新的發(fā)現(xiàn)——存在一個新的分散系。方法——對比法。

5.2然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步通過探究去認(rèn)識該“新發(fā)現(xiàn)”的本質(zhì)。方法——實(shí)證法

第1個步驟的探究設(shè)計以原理分析和對比實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。

第2個步驟的探究設(shè)計時以相關(guān)的化學(xué)史知識啟發(fā)學(xué)生。

在整個探究過程中，為學(xué)生活動提供了一個寬松的對話交流環(huán)境，學(xué)生在過程中興趣和能力都能得到發(fā)展。

教學(xué)目標(biāo)

1.知識：（1）認(rèn)識膠體的本質(zhì);

（2）建立分散系概念并初步建立分散系的知識結(jié)構(gòu)。

技能：培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計能力和分析能力。

2.過程與方法：

（1）形成用“對比”和“實(shí)證”的方式探究問題的方法；

（2）學(xué)會從化學(xué)發(fā)展史中獲得啟發(fā)和靈感。

3.情感態(tài)度與價值觀：

（1）讓學(xué)生形成善于質(zhì)疑和發(fā)現(xiàn)的品質(zhì)；

（2）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：膠體的本質(zhì)。

難點(diǎn)：膠體中膠粒直徑與溶液中分散介質(zhì)粒子直徑的比較。

教學(xué)方法

對比法、實(shí)證法

課時安排

1課時

教學(xué)流程設(shè)計及課堂教學(xué)實(shí)錄

1教學(xué)引入

在上一章中通過對晶體結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，我們認(rèn)識到物質(zhì)是由微粒（分子、離子或原子等）依靠一定的作用構(gòu)成的。那么反過來當(dāng)物質(zhì)在一定條件下分散時，可能以什么樣的形式分散呢？這就本章要討論的問題。

2教學(xué)準(zhǔn)備

2.1知識準(zhǔn)備

［復(fù)習(xí)引導(dǎo)］ 設(shè)問１： 一種物質(zhì)向另一種物質(zhì)中分散時，能否一直分散到單個的分子或離子形式？舉例說明。

［過程實(shí)錄：學(xué)生想到了溶液，并舉出了NaCl溶液和蔗糖溶液等］

設(shè)問2：一種物質(zhì)在另一種物質(zhì)中分散時，是否只能以單個分子或離子形式分散呢？舉例說明。

［過程實(shí)錄：在稍作提示下，學(xué)生想到了濁液，并舉出了ＣaCO₃懸濁液等；我作了補(bǔ)充：如植物油分散到水中形成的乳濁液］

［教師講解］化學(xué)上，把一種（或幾種）物質(zhì)以粒子的形式分散到另一種物質(zhì)中形成的混合物統(tǒng)稱為分散系。

2.2 實(shí)驗(yàn)技能準(zhǔn)備

［教師引導(dǎo)］設(shè)問3：如果要用實(shí)驗(yàn)來證明懸濁液中分散相粒子（固體小顆粒）直徑比溶液中分散介質(zhì)粒子（分子或離子）直徑大，你會想到什么操作？

［過程實(shí)錄：學(xué)生想到了“過濾”］

設(shè)問4：我們知道“溶液透明，濁液渾濁”，如果一束入射光分別照射它們，結(jié)果會是怎樣？

實(shí)驗(yàn)設(shè)置１：一束入射光分別照射：①CuSO₄溶液； ②Fe（OH）₃懸濁液（臨時用FeCl3溶液和NaOH溶液反應(yīng)混合配制）。

現(xiàn)象：CuSO₄溶液——入射光正前方能觀察到透過來的亮點(diǎn)， Fe(OH)₃濁液——無此現(xiàn)象。

[過程實(shí)錄：學(xué)生分析得出，區(qū)別是由于分散質(zhì)粒子直徑不同造成的，由于懸濁液中分散質(zhì)小顆粒直徑大，對光產(chǎn)生反射現(xiàn)象。]

[教師講解]這種光學(xué)實(shí)驗(yàn)方法也可以用來比較粒子直徑的大小。

復(fù)習(xí)板書：

1. 分散系：一種（或幾種）物質(zhì)以粒子的形式分散到另一種物質(zhì)中形成的混合物統(tǒng)稱為分散系。分散相——分散成粒子的物質(zhì)，分散介質(zhì)——起分散作用的物質(zhì)。

2.溶液、濁液比較

3教學(xué)情景及問題產(chǎn)生

實(shí)驗(yàn)設(shè)置2：將1～2mL FeCl3飽和溶液滴加到盛有20mL沸水的小燒杯中，加熱煮沸一段時間。

現(xiàn)象：（原來）黃色的液體轉(zhuǎn)化為透明的紅褐色液體。

問題產(chǎn)生：該透明的紅褐色液體是溶液嗎？溶質(zhì)是什么物質(zhì)呢？

4問題的探究

4.1從原理角度探究

[環(huán)境設(shè)計]在此設(shè)計一個學(xué)生交流對話的環(huán)境，讓學(xué)生從理論上進(jìn)行充分的分析、討論。

[過程實(shí)錄：有學(xué)生認(rèn)為是溶液，理由是：①該液體外觀透明；②紅褐色是 Fe(OH)₃的顏色；③加熱促進(jìn)鐵離子水解，產(chǎn)生的是Fe(OH)₃；

也有學(xué)生反對，理由是Fe(OH)₃在水中不溶，液體的顏色不可能這么深；

我也參與討論中，提出：如果是溶液，那么分散相粒子應(yīng)該是單個的離子或分子，從顏色上看，可能全部以Fe³⁺和OH-形式分散嗎？從晶體類型上看，可能以單個Fe(OH)₃分子形式分散嗎？]

[學(xué)生質(zhì)疑]學(xué)生開始產(chǎn)生質(zhì)疑，難道在溶液與濁液之外存在新的分散系？

4.2從實(shí)驗(yàn)角度探究：

[教師引導(dǎo)]設(shè)問5：證明該紅褐色液體與溶液是否存在區(qū)別，通常用的實(shí)驗(yàn)方法是什么？

[過程實(shí)錄：學(xué)生想到了“對比實(shí)驗(yàn)”，我趁勢啟發(fā)學(xué)生在剛才的教學(xué)準(zhǔn)備（實(shí)驗(yàn)技能準(zhǔn)備）啟發(fā)下設(shè)計實(shí)驗(yàn)]

實(shí)驗(yàn)設(shè)置3：一束光分別通過①CuSO₄溶液、 ②紅褐色液體。

實(shí)驗(yàn)設(shè)置4：將實(shí)驗(yàn)1中制得的Fe（OH）₃濁液靜置，將上層清液[對Fe（OH）₃而言，上層清液是它的飽和溶液]與紅褐色液體進(jìn)行顏色對比。

[說明]：靜置Fe（OH）₃濁液，在小燒杯中的效果比試管中好，而且很快。

[過程實(shí)錄]：在實(shí)驗(yàn)3中，學(xué)生觀察到紅褐色液體中出現(xiàn)了一條光路，而溶液中沒有該現(xiàn)象；在實(shí)驗(yàn)4中，觀察到Fe（OH）₃飽和溶液呈無色，與紅褐色液體完全不同。

[教師講解]紅褐色液體出現(xiàn)了一條光路，是粒子對光散射的結(jié)果，該現(xiàn)象稱為丁達(dá)爾現(xiàn)象。

[學(xué)生發(fā)現(xiàn)]該紅褐色液體不同于溶液和濁液，是一個新的分散系。

[教師引導(dǎo)]設(shè)問6： 那么該分散系中， 分散相 Fe（OH）₃是什么形式分散呢？

[方法指導(dǎo)]：實(shí)證法。

1.假設(shè)

與Fe（OH）₃懸濁液中的小顆粒類似，紅褐色液體中分散相粒子也是很多Fe（OH）₃的集合體，但集合的程度小一些。

[假設(shè)依據(jù)：①加熱促進(jìn)Fe³⁺水解，產(chǎn)生很多 Fe（OH）₃；②紅褐色較深卻沒有固體小顆粒；③不屬于溶液，不是以單個分子或離子形式存在]

2.實(shí)驗(yàn)證明

[教師啟發(fā)]按照這種假設(shè)，該液體中分散相粒子的直徑會比溶液中單個分子或離子的大很多，請大家從這個角度討論設(shè)計實(shí)驗(yàn)證明。

[過程實(shí)錄：受到前面教學(xué)準(zhǔn)備中的啟發(fā)，學(xué)生立刻想到了“過濾”，在我說明實(shí)驗(yàn)證明該粒子也能透過濾紙后，學(xué)生沉默了。]

[教師啟發(fā)]介紹相關(guān)的化學(xué)史知識以啟發(fā)學(xué)生的思維。

1861年，蘇格蘭科學(xué)家格雷姆（Graham）在研究不同物質(zhì)的分子在水溶液中的擴(kuò)散性質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)有的分子擴(kuò)散速度很快（如甘油分子），有的則擴(kuò)散較慢（如淀粉分子），并且在進(jìn)行分子能否透過半透膜實(shí)驗(yàn)時，證實(shí)了擴(kuò)散速度較慢的分子（如淀粉分子）的直徑大得多。

實(shí)驗(yàn)設(shè)置5：淀粉與食鹽的混和溶液裝入半透膜袋中，然后將半透膜浸泡在盛有蒸餾水的燒杯中進(jìn)行滲析實(shí)驗(yàn)。

由于在燒杯的液體中沒有檢驗(yàn)到淀粉分子，而檢驗(yàn)到了氯離子，說明淀粉分子不能透過半透膜，從而證明了淀粉分子直徑比氯離子大得多。

[學(xué)生活動]在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，學(xué)生設(shè)計了以下實(shí)驗(yàn)來證明假設(shè)。

1.直接證明：用半透膜取代濾紙，將紅褐色液體進(jìn)行滲析實(shí)驗(yàn)。

2.間接證明：用一束入射光照射淀粉溶液（與紅褐色液體進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)），觀察是否能產(chǎn)生達(dá)爾現(xiàn)象。

[過程實(shí)錄]：教學(xué)中選擇的是間接證明，通過對比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與紅褐色液體一樣，淀粉溶液也能產(chǎn)生丁達(dá)爾現(xiàn)象，從而證明了紅褐色液體中分散相粒的直徑與淀粉分子直徑接近，比溶液中小分子或離子的直徑大得多。

[教師講解]：1、通過以上的探究，我們發(fā)現(xiàn)了一個不同于溶液和濁液的新的分散系，并認(rèn)識到這個新的分散系中分散相粒子的直徑介于溶液與濁液中粒子直徑之間（1～100nm）， 科學(xué)家把這樣的分散系稱為“膠體”，其中的分散相粒子稱為“膠?！?。

2.膠體不是某些物質(zhì)特有的現(xiàn)象，而是物質(zhì)的一種分散狀態(tài)，如NaCl分散在水中形成溶液，而分散在酒精中可形成膠體，關(guān)鍵是分散相粒子直徑是否在1～100nm的范圍。

教學(xué)反思

這一節(jié)課的成功得益教學(xué)設(shè)計中的兩個方面：一個是教學(xué)準(zhǔn)備的設(shè)計，既作了知識上的準(zhǔn)備，也作了實(shí)驗(yàn)技能、方法上的準(zhǔn)備；另一個是問題探究部分的設(shè)計，設(shè)計為先發(fā)現(xiàn)再認(rèn)識兩個步驟。

為了突破“溶液與濁液中分散相粒子大小比較”這一難點(diǎn)，課前設(shè)計中不僅設(shè)計了滲析實(shí)驗(yàn)，同時也設(shè)計了從丁達(dá)爾現(xiàn)象角度來比較（從這個角度比較，實(shí)驗(yàn)更簡單）。然而，在實(shí)際教學(xué)時，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對“如何才能產(chǎn)生光的散射”以及“光的散射強(qiáng)度與粒子直徑的關(guān)系”并不清楚，因此課堂教學(xué)中，我立即放棄了這一設(shè)計。丁達(dá)爾現(xiàn)象這一實(shí)驗(yàn)只在發(fā)現(xiàn)問題時起到了一定的作用，而在認(rèn)識發(fā)現(xiàn)的問題上沒有發(fā)揮到作用，這是課前沒考慮到的。