膠體本質(zhì)的探究性教學(xué)設(shè)計(jì)

彭偉橋

文章編號(hào)：1005－6629(2009)01－0042－03中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(shí)體系上，膠體與之前學(xué)過(guò)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(guò)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(shí)之間卻有著深層的關(guān)系，因?yàn)橐粋€(gè)研究的是物質(zhì)的構(gòu)成形式，一個(gè)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(shí)，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(jì)思考（說(shuō)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(jì)主要利用對(duì)比法，在研究過(guò)程中主要與學(xué)生已認(rèn)知的溶液進(jìn)行對(duì)比，讓學(xué)生在對(duì)比探究中發(fā)現(xiàn)新的知識(shí)，然后在此基礎(chǔ)上通過(guò)實(shí)證法認(rèn)識(shí)新的知識(shí)——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(guò)設(shè)問(wèn)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(shí)，能否分散為單個(gè)的分子或離子呢？（由此讓學(xué)生回憶起“溶液”知識(shí)）；進(jìn)一步設(shè)問(wèn)：那么晶體分散時(shí)是否只能以單個(gè)的分子或離子形式分散呢？（由此讓這生回憶起“濁液”的知識(shí)）。

設(shè)計(jì)這樣的方式引入教學(xué)，一方面是為了讓學(xué)生意識(shí)到本章要學(xué)習(xí)的知識(shí)，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(jué)到在晶體結(jié)構(gòu)之后進(jìn)行本章知識(shí)的學(xué)習(xí)是順理成章，這樣既能強(qiáng)化知識(shí)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(guò)的關(guān)于物質(zhì)分散的知識(shí)（溶液、濁液），從而為學(xué)習(xí)膠體的知識(shí)作準(zhǔn)備。

3教學(xué)準(zhǔn)備

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

1.適時(shí)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(guò)濾、光照）。

4 教學(xué)情景

作了以上的教學(xué)準(zhǔn)備后，及時(shí)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(huì)呈現(xiàn)一外觀(guān)透明、均一的紅褐色液體。

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

5 問(wèn)題探究

面對(duì)從情景中產(chǎn)生的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了兩個(gè)探究步驟：

5.1引導(dǎo)學(xué)生在探究該問(wèn)題的過(guò)程中產(chǎn)生新的發(fā)現(xiàn)——存在一個(gè)新的分散系。方法——對(duì)比法。

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

第1個(gè)步驟的探究設(shè)計(jì)以原理分析和對(duì)比實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。

第2個(gè)步驟的探究設(shè)計(jì)時(shí)以相關(guān)的化學(xué)史知識(shí)啟發(fā)學(xué)生。

在整個(gè)探究過(guò)程中，為學(xué)生活動(dòng)提供了一個(gè)寬松的對(duì)話(huà)交流環(huán)境，學(xué)生在過(guò)程中興趣和能力都能得到發(fā)展。

教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)：（1）認(rèn)識(shí)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(shí)結(jié)構(gòu)。

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

2.過(guò)程與方法：

（1）形成用“對(duì)比”和“實(shí)證”的方式探究問(wèn)題的方法；

（2）學(xué)會(huì)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(jià)值觀(guān)：

（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(duì)比法、實(shí)證法

課時(shí)安排

1課時(shí)

教學(xué)流程設(shè)計(jì)及課堂教學(xué)實(shí)錄

1教學(xué)引入

在上一章中通過(guò)對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，我們認(rèn)識(shí)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(guò)來(lái)當(dāng)物質(zhì)在一定條件下分散時(shí)，可能以什么樣的形式分散呢？這就本章要討論的問(wèn)題。

2教學(xué)準(zhǔn)備

2.1知識(shí)準(zhǔn)備

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

［過(guò)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(wèn)2：一種物質(zhì)在另一種物質(zhì)中分散時(shí)，是否只能以單個(gè)分子或離子形式分散呢？舉例說(shuō)明。

［過(guò)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(chēng)為分散系。

2.2 實(shí)驗(yàn)技能準(zhǔn)備

［教師引導(dǎo)］設(shè)問(wèn)3：如果要用實(shí)驗(yàn)來(lái)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(huì)想到什么操作？

［過(guò)程實(shí)錄：學(xué)生想到了“過(guò)濾”］

設(shè)問(wèn)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(huì)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(shí)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(guān)察到透過(guò)來(lái)的亮點(diǎn)， Fe(OH)₃濁液——無(wú)此現(xiàn)象。

[過(guò)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(duì)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(lái)比較粒子直徑的大小。

復(fù)習(xí)板書(shū)：

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(chēng)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(wèn)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(shí)間。

現(xiàn)象：（原來(lái)）黃色的液體轉(zhuǎn)化為透明的紅褐色液體。

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

4問(wèn)題的探究

4.1從原理角度探究

[環(huán)境設(shè)計(jì)]在此設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)生交流對(duì)話(huà)的環(huán)境，讓學(xué)生從理論上進(jìn)行充分的分析、討論。

[過(guò)程實(shí)錄：有學(xué)生認(rèn)為是溶液，理由是：①該液體外觀(guān)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(duì)，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(gè)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(lèi)型上看，可能以單個(gè)Fe(OH)₃分子形式分散嗎？]

[學(xué)生質(zhì)疑]學(xué)生開(kāi)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(wèn)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(guò)程實(shí)錄：學(xué)生想到了“對(duì)比實(shí)驗(yàn)”，我趁勢(shì)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(jì)實(shí)驗(yàn)]

實(shí)驗(yàn)設(shè)置3：一束光分別通過(guò)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(duì)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(duì)比。

[說(shuō)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(guò)程實(shí)錄](méi)：在實(shí)驗(yàn)3中，學(xué)生觀(guān)察到紅褐色液體中出現(xiàn)了一條光路，而溶液中沒(méi)有該現(xiàn)象；在實(shí)驗(yàn)4中，觀(guān)察到Fe（OH）₃飽和溶液呈無(wú)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(duì)光散射的結(jié)果，該現(xiàn)象稱(chēng)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(gè)新的分散系。

[教師引導(dǎo)]設(shè)問(wèn)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(lèi)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(méi)有固體小顆粒；③不屬于溶液，不是以單個(gè)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(huì)比溶液中單個(gè)分子或離子的大很多，請(qǐng)大家從這個(gè)角度討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明。

[過(guò)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(guò)濾”，在我說(shuō)明實(shí)驗(yàn)證明該粒子也能透過(guò)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(shí)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(shí)，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(guò)半透膜實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(méi)有檢驗(yàn)到淀粉分子，而檢驗(yàn)到了氯離子，說(shuō)明淀粉分子不能透過(guò)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(dòng)]在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，學(xué)生設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)來(lái)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(duì)比實(shí)驗(yàn)），觀(guān)察是否能產(chǎn)生達(dá)爾現(xiàn)象。

[過(guò)程實(shí)錄](méi)：教學(xué)中選擇的是間接證明，通過(guò)對(duì)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(guò)以上的探究，我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不同于溶液和濁液的新的分散系，并認(rèn)識(shí)到這個(gè)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(chēng)為“膠體”，其中的分散相粒子稱(chēng)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(jì)中的兩個(gè)方面：一個(gè)是教學(xué)準(zhǔn)備的設(shè)計(jì)，既作了知識(shí)上的準(zhǔn)備，也作了實(shí)驗(yàn)技能、方法上的準(zhǔn)備；另一個(gè)是問(wèn)題探究部分的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)為先發(fā)現(xiàn)再認(rèn)識(shí)兩個(gè)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(jì)中不僅設(shè)計(jì)了滲析實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也設(shè)計(jì)了從丁達(dá)爾現(xiàn)象角度來(lái)比較（從這個(gè)角度比較，實(shí)驗(yàn)更簡(jiǎn)單）。然而，在實(shí)際教學(xué)時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)“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(jì)。丁達(dá)爾現(xiàn)象這一實(shí)驗(yàn)只在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)起到了一定的作用，而在認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題上沒(méi)有發(fā)揮到作用，這是課前沒(méi)考慮到的。