基于研學(xué)問(wèn)題的高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)

黃文軍+黎薇

摘要：以氯水與溴化鈉溶液反應(yīng)為素材，將元素與化合物知識(shí)、實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)、化學(xué)基本理論等復(fù)習(xí)內(nèi)容結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建基于研學(xué)問(wèn)題的高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課，降低課堂的知識(shí)容量，增加課堂的思維容量，提高學(xué)生復(fù)習(xí)積極性，且有助于提升課堂教學(xué)的實(shí)效。

關(guān)鍵詞：氯水；溴化鈉；研學(xué)問(wèn)題；高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)；高中化學(xué)教學(xué)

文章編號(hào)：1005–6629（2015）6–0050–04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)中往往采用“知識(shí)梳理、考題選講、練習(xí)強(qiáng)化”等步驟進(jìn)行教學(xué)，重復(fù)使用易讓學(xué)生厭倦，復(fù)習(xí)效果下降?；谘袑W(xué)問(wèn)題的高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課，就是將課堂中有價(jià)值的問(wèn)題提煉出來(lái)，確立為研學(xué)問(wèn)題，以研學(xué)問(wèn)題為載體把高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)中所需要的知識(shí)與能力糅合其中，以討論、實(shí)驗(yàn)、問(wèn)題解決等為主要課堂活動(dòng)形式的復(fù)習(xí)課。

1 研學(xué)問(wèn)題的確立

研學(xué)問(wèn)題是圍繞學(xué)科核心知識(shí)或概念而預(yù)設(shè)或生成的需要探究的教學(xué)問(wèn)題。高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)不但是知識(shí)的回顧與整理，還是知識(shí)系統(tǒng)化與結(jié)構(gòu)化的過(guò)程，更是提升學(xué)科素養(yǎng)、提升學(xué)科能力、統(tǒng)合學(xué)科基本觀念的過(guò)程。確立高三一輪化學(xué)復(fù)習(xí)課的研學(xué)問(wèn)題需要考慮問(wèn)題的真實(shí)性、價(jià)值性、統(tǒng)合性、可操作性四個(gè)方面。

1.1 研學(xué)問(wèn)題的真實(shí)性

不管問(wèn)題是預(yù)設(shè)的還是生成的，都應(yīng)該是學(xué)習(xí)過(guò)程中可能真實(shí)遇到的問(wèn)題，這樣才能激發(fā)學(xué)生的思維興趣。氯水與溴化鈉溶液的實(shí)驗(yàn)是人教版必修2實(shí)驗(yàn)1-1，書(shū)中所給出的化學(xué)方程式是2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2[1]，明確指出是氯水中的Cl2氧化了NaBr溶液中的Br-。2013年廣東高考化學(xué)卷第33題第（1）小題，“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明氯的非金屬性比溴強(qiáng)”，答案是“在溴化鈉溶液中滴入氯水，振蕩后滴加CCl4溶液，下層呈紅棕色”[2]。教學(xué)中有學(xué)生提出次氯酸的氧化性比Cl2強(qiáng)，ClO-的氧化性也比Cl2強(qiáng)，怎么不是HClO或ClO-氧化Br-呢？這個(gè)問(wèn)題很難回答，回答“是”，學(xué)生就認(rèn)為與書(shū)本或高考答案是矛盾的；回答“不是”，學(xué)生說(shuō)的理由也很難反駁。以往筆者的回答總是氯水中HClO或ClO-含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Cl2，所以體現(xiàn)的是Cl2的氧化性。仔細(xì)想想，之前的回答過(guò)于草率，不能讓學(xué)生信服。這個(gè)問(wèn)題需要深入分析，提供科學(xué)依據(jù)或?qū)嶒?yàn)結(jié)果才能讓學(xué)生信服，這就產(chǎn)生了真實(shí)的研學(xué)問(wèn)題。

1.2 研學(xué)問(wèn)題的價(jià)值性

研學(xué)問(wèn)題的價(jià)值性在于有助于完善學(xué)科的核心觀念，提升學(xué)科能力。氯水與NaBr溶液的反應(yīng)研究，如果只是停留在知識(shí)層面，這個(gè)問(wèn)題價(jià)值很小，但深入到微粒層面的分析與討論就發(fā)現(xiàn)諸多學(xué)科核心觀念與能力的要素蘊(yùn)含其中。分析氯水中是誰(shuí)氧化了NaBr中的Br-的前提是分析清楚氯水中存在哪些微粒，分析微粒又必須分析氯水中存在哪些平衡或反應(yīng)，如何有序書(shū)寫(xiě)相關(guān)粒子才能不遺漏不增多，這就有助于學(xué)生微粒觀的完善與平衡觀的應(yīng)用。要知道何種組分氧化Br-就得先知道哪些粒子具有氧化性？它們氧化性的強(qiáng)弱如何？氧化還原觀在這里可以得到很好的滲透。完整的假說(shuō)與探究過(guò)程對(duì)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)與能力的提升有幫助，并且通過(guò)對(duì)課本與高考答案的反思性思考，有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的質(zhì)疑精神。

1.3 研學(xué)問(wèn)題的統(tǒng)合性

高三一輪復(fù)習(xí)的一個(gè)重要任務(wù)就是將高一、高二看似孤立的知識(shí)統(tǒng)合起來(lái)。盡管這是一節(jié)氯水的復(fù)習(xí)課，但不是簡(jiǎn)單將高一相關(guān)知識(shí)簡(jiǎn)單再現(xiàn)，也不是簡(jiǎn)單做做實(shí)驗(yàn)提高學(xué)習(xí)興趣而已。對(duì)氯水與NaBr溶液反應(yīng)的研學(xué)，包含了必修1氧化還原反應(yīng)理論與氯的性質(zhì)、必修2元素周期律知識(shí)、選修4化學(xué)平衡和弱電解質(zhì)電離平衡知識(shí)，以及貫穿高中教學(xué)整個(gè)過(guò)程的科學(xué)探究能力。

1.4 研學(xué)問(wèn)題的可操作性

研學(xué)問(wèn)題的可操作性是指完成相應(yīng)研學(xué)過(guò)程具備時(shí)間、教學(xué)條件、學(xué)生能力等客觀條件的許可。高三一輪復(fù)習(xí)時(shí)間緊，任務(wù)重，所選擇的研學(xué)問(wèn)題該是在1～2個(gè)課時(shí)內(nèi)能夠完成的。氯水與NaBr溶液的反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單，反應(yīng)速率快，相關(guān)理論分析并不復(fù)雜，僅僅需要調(diào)動(dòng)學(xué)生原有知識(shí)儲(chǔ)備，所需教學(xué)設(shè)備常規(guī)，實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單，在相關(guān)準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，能在一個(gè)課時(shí)內(nèi)順利完成所有過(guò)程，因而“氯水中何種組分氧化了溴化鈉溶液中的Br-”作為研學(xué)問(wèn)題具有較強(qiáng)的可操作性。

2 基于研學(xué)問(wèn)題的課堂實(shí)施

基于研學(xué)問(wèn)題的課堂教學(xué)脫胎于科學(xué)發(fā)展的一種重要思路：提出問(wèn)題-收集材料-形成假說(shuō)-論證假說(shuō)-實(shí)驗(yàn)探究-形成結(jié)論[3]。

2.1 提出問(wèn)題

提出問(wèn)題是研學(xué)課堂的第一步，可以由學(xué)生提出，也可以由教師提出。由學(xué)生提出的問(wèn)題往往是生成問(wèn)題，缺乏相應(yīng)準(zhǔn)備，偶然性強(qiáng)。由教師提出的問(wèn)題往往是預(yù)設(shè)的問(wèn)題或者學(xué)生早先生成的問(wèn)題，研學(xué)過(guò)程比較完整與系統(tǒng)。高三一輪復(fù)習(xí)中的研學(xué)問(wèn)題的提出傾向于后者。在教學(xué)過(guò)程中，先將氯水與溴化鈉溶液反應(yīng)實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)，讓學(xué)生觀察，并用化學(xué)方程式表達(dá)。在給出課本答案2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2后，進(jìn)行評(píng)價(jià)。沒(méi)有思考的學(xué)生認(rèn)為課本的答案就是正確的，有部分學(xué)生根據(jù)教師的眼神判斷有懷疑，有的學(xué)生就提出氯水中次氯酸明明氧化性比氯分子強(qiáng)，為什么不是次氯酸呢？基于此，就向?qū)W生拋出課堂研學(xué)問(wèn)題“氯水中何種組分氧化了NaBr溶液中的Br-？”。

2.2 收集材料

收集材料，就是針對(duì)所提出的問(wèn)題尋找素材，明確解決問(wèn)題的方向，為下一步的假設(shè)做準(zhǔn)備。收集材料的方法有文獻(xiàn)研究法和推理分析的方法。在課堂中做文獻(xiàn)研究不太現(xiàn)實(shí)，運(yùn)用已有知識(shí)進(jìn)行分析和推理是常用的方法。

要解決氯水中誰(shuí)氧化了溴離子這個(gè)問(wèn)題，前提是要明確氯水中具有哪些微觀粒子？哪些微觀粒子具有氧化性？因而需要收集這兩方面的材料。

氧化性的粒子所含有的某個(gè)元素具有較高價(jià)態(tài)。在氯水中除Cl-外其他粒子都含有較高價(jià)態(tài)的元素，因此有五種粒子可能氧化Br-。但氧化Br-所得的產(chǎn)物Br2氧化性較強(qiáng)，因而需要較強(qiáng)氧化性的粒子才能氧化溴離子。哪些粒子具有較強(qiáng)氧化性呢？根據(jù)王磊教授的觀點(diǎn)，強(qiáng)氧化性的粒子核心元素價(jià)態(tài)高于常見(jiàn)價(jià)態(tài)[4]。在氯水的幾種粒子中，核心元素是氯元素，氯元素的常見(jiàn)價(jià)態(tài)是-1，所以Cl2（0）、ClO-（+1）、HClO（+1）均具有較強(qiáng)的氧化性。

2.3 提出假說(shuō)

根據(jù)所提供材料與相關(guān)推理，提出合理假說(shuō)是重要的科學(xué)素養(yǎng)。根據(jù)氯水中溶液粒子種類分析和氧化還原性分析，提出氧化Br-的粒子可能存在三種假說(shuō)：

假說(shuō)1：氧化Br-的是H+、H2O；

假說(shuō)2：氧化Br-的是Cl2；

假說(shuō)3：氧化Br-的是ClO-或HClO。

2.4 論證假說(shuō)

提出假說(shuō)盡管具有一定的科學(xué)依據(jù)，但沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的推敲可能導(dǎo)致荒謬的結(jié)果。論證假說(shuō)的方法往往是反證法，假設(shè)假說(shuō)成立，應(yīng)該是什么結(jié)果，應(yīng)該的結(jié)果與實(shí)際的結(jié)果一致表明假說(shuō)成立，否則不成立。在高三復(fù)習(xí)的教學(xué)中，論證假說(shuō)的環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生根據(jù)假說(shuō)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式，鍛煉化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)能力。

初步論證H2O不能氧化Br-，否則怎么會(huì)有溴化鈉的水溶液呢？根據(jù)假說(shuō)可能發(fā)生的反應(yīng)有：

2.5 實(shí)驗(yàn)探究

假說(shuō)成立與否還需要實(shí)驗(yàn)支撐。根據(jù)假說(shuō)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，根據(jù)結(jié)果與假設(shè)是否一致判斷假說(shuō)是否成立。H+難以從溶液中分離出來(lái)，估計(jì)H+不能氧化Br-，所以用較濃的鹽酸與NaBr溶液反應(yīng)。分離氯水中的Cl2與HClO和ClO-借鑒萃取原理，Cl2在CCl4溶解度比在水中大，而HClO和ClO-難溶于CCl4，所以用CCl4分離出氯水中的Cl2。

2.6 形成結(jié)論

根據(jù)對(duì)假說(shuō)的探究與實(shí)驗(yàn)形成結(jié)論，科學(xué)探究才算基本結(jié)束。經(jīng)過(guò)氯水相關(guān)成分與NaBr溶液的反應(yīng)，得出結(jié)論是：氯水中的Cl2、ClO-或HClO都能氧化Br-。課本和高考題對(duì)氯水與溴化鈉溶液的反應(yīng)均只提出了Cl2與Br-的作用，盡管從氧化還原反應(yīng)的分析是不全面的，但從元素周期律的角度分析并沒(méi)有科學(xué)性錯(cuò)誤，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)證實(shí)氯水中含有的Cl2的確能氧化溴化鈉溶液中的Br-。只是實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有排除ClO-或HClO的干擾，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面有所欠缺。

3 討論與反思

3.1 課前討論

這是一堂全區(qū)公開(kāi)課，也是第一次基于研學(xué)問(wèn)題的高三化學(xué)復(fù)習(xí)課的嘗試，因而我們備課組進(jìn)行了充分的討論。

3.1.1 這個(gè)問(wèn)題是小題大做嗎

高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)可選擇的切入點(diǎn)很多，可發(fā)散的方向也挺多，在有限時(shí)間內(nèi)需要精心取舍。當(dāng)把氯水與NaBr反應(yīng)作為一堂課的研學(xué)問(wèn)題時(shí)，同一備課組的老師開(kāi)始認(rèn)為有些小題大做，一個(gè)幾分鐘的小實(shí)驗(yàn)，就算不做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也知道怎么回事，僅僅當(dāng)作知識(shí)回顧就可以了。但是，把知識(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)能力問(wèn)題，在學(xué)科素養(yǎng)層面展開(kāi)的時(shí)候，大家發(fā)現(xiàn)這個(gè)研學(xué)問(wèn)題中蘊(yùn)含了豐富的教學(xué)價(jià)值，不再單單是氯水的性質(zhì)問(wèn)題，還包含化學(xué)基本原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)等問(wèn)題。

3.1.2 各環(huán)節(jié)的教學(xué)意圖是什么

第一環(huán)節(jié)在于培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，于人無(wú)疑處有疑，善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行科學(xué)的思考與探究是這節(jié)課的中心思想。第二個(gè)環(huán)節(jié)把有序分析氯水中粒子種類作為重點(diǎn)，落實(shí)分析溶液粒子種類的方法，為后續(xù)分析溶液粒子濃度關(guān)系打基礎(chǔ)。分析哪些粒子具有氧化性，目的是進(jìn)一步復(fù)習(xí)氧化還原理論，指導(dǎo)其他元素與化合物的學(xué)習(xí)。第三環(huán)節(jié)是為了完善科學(xué)探究的基本步驟。第四環(huán)節(jié)的目的在于訓(xùn)練學(xué)生用化學(xué)方程式這一符號(hào)表征具體的反應(yīng)，為后續(xù)陌生情景下方程式的書(shū)寫(xiě)打基礎(chǔ)。第五環(huán)節(jié)在于落實(shí)實(shí)驗(yàn)操作表達(dá)，為實(shí)驗(yàn)部分復(fù)習(xí)伏筆。第六環(huán)節(jié)的目的是首尾呼應(yīng)，完成一個(gè)完整的學(xué)科探究，完成對(duì)課本和權(quán)威的一次質(zhì)疑。

3.2 課后研討與反思

在評(píng)課環(huán)節(jié)各抒己見(jiàn)，主要就下面三個(gè)問(wèn)題提出了各自的看法，有些溢美之詞，但更多的是對(duì)課堂的思考，思維的碰撞。

3.2.1 這樣的課堂如何落實(shí)基礎(chǔ)

不少老師認(rèn)為高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)就是落實(shí)基礎(chǔ)，把基礎(chǔ)知識(shí)不留死角的過(guò)一遍。在一個(gè)小小的氯水與溴化鈉溶液的反應(yīng)上大做文章，勢(shì)必時(shí)間不夠，無(wú)法完成一輪復(fù)習(xí)的任務(wù)，只能是一節(jié)做秀課。筆者的意見(jiàn)是落實(shí)基礎(chǔ)不是簡(jiǎn)單再現(xiàn)，學(xué)生畢竟不是頭腦空白地進(jìn)入高三復(fù)習(xí)，他們具備了相應(yīng)的知識(shí)基礎(chǔ)，但相對(duì)零散，需要用相關(guān)原理或理論將知識(shí)整合起來(lái)。此外，在高考中知識(shí)方面的要求越來(lái)越低，能力方面的要求越來(lái)越高，所以知識(shí)復(fù)習(xí)本身不是目的，以知識(shí)為載體發(fā)展學(xué)生學(xué)科能力才是目的。因而筆者認(rèn)為課堂需要落實(shí)的不是記憶性的知識(shí)基礎(chǔ)，而是能力基礎(chǔ)，當(dāng)然不是每節(jié)課都有這么整合性強(qiáng)的研學(xué)問(wèn)題，但這是一種方向。

3.2.2 基于研學(xué)問(wèn)題復(fù)習(xí)難以全面推開(kāi)

大多數(shù)的高三復(fù)習(xí)是常規(guī)復(fù)習(xí)，采取知識(shí)回顧、考題再現(xiàn)、訓(xùn)練講評(píng)等步驟，學(xué)生容易厭倦?；谘袑W(xué)問(wèn)題的課堂學(xué)生練題少了，思考多了，能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，對(duì)課堂效率有較大提升。但并非所有點(diǎn)都適合用研學(xué)問(wèn)題的方式復(fù)習(xí)，在知識(shí)上難免有重復(fù)或遺漏，所以難以全面推開(kāi)。另一個(gè)重要的原因是備課時(shí)間不夠，難以設(shè)計(jì)出有價(jià)值的研學(xué)問(wèn)題。需要做教學(xué)中的有心人，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并做深入思考，還要精心準(zhǔn)備，備課耗時(shí)往往不是一天兩天。但好的研學(xué)問(wèn)題可以把大多數(shù)的知識(shí)與能力整合進(jìn)來(lái)，所以，如果時(shí)間允許，精心設(shè)計(jì)研學(xué)問(wèn)題，做適當(dāng)?shù)娜∩?，適度推開(kāi)還是可以的。如“如何制取純凈干燥的氨氣”作為氣體制備的研學(xué)問(wèn)題，其他氣體制備就可以略去或略講了。又如將“水的溫度升高，水會(huì)發(fā)生什么變化？”作為一個(gè)研學(xué)問(wèn)題，成為弱電解質(zhì)復(fù)習(xí)載體。

3.3.3 能徹底分離氯水中的Cl2和HClO嗎

有教師提出實(shí)驗(yàn)不嚴(yán)謹(jǐn)，當(dāng)取下層溶液滴入NaBr溶液時(shí)，NaBr溶液中含有水，Cl2從CCl4出來(lái)難免與水接觸，會(huì)反應(yīng)生成HClO。另外，上層溶液盡管用CCl4萃取過(guò)，但無(wú)論如何也不能完全沒(méi)有Cl2，只是Cl2濃度小罷了。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，消除NaBr溶液中水的干擾，在非水體系中進(jìn)行這個(gè)反應(yīng)，將用氯水的CCl4的萃取液與NaBr固體反應(yīng)，結(jié)果無(wú)色液體變紅棕色，證明氯水中的Cl2氧化了Br-。要消除上層溶液殘留的Cl2，取萃取后的上層液體，加入足量NaOH溶液，充分振蕩后再加入NaBr溶液和CCl4振蕩，無(wú)色溶液變黃，證明氯水中的ClO-氧化了Br-。看來(lái)實(shí)驗(yàn)結(jié)論是沒(méi)有問(wèn)題的，但過(guò)程不嚴(yán)謹(jǐn)，第二天的課堂又以此為素材產(chǎn)生新的研學(xué)問(wèn)題，進(jìn)行討論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

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