基于問題解決的實驗教學(xué)設(shè)計探討
——以“氫氧化鋁的制備和性質(zhì)”為例

劉立功

（徐州市九里中學(xué) 江蘇徐州 221006）

基于問題解決的實驗教學(xué)設(shè)計探討
——以“氫氧化鋁的制備和性質(zhì)”為例

劉立功

（徐州市九里中學(xué) 江蘇徐州 221006）

以“氫氧化鋁的制備和性質(zhì)”為例，探討了以問題引導(dǎo)實驗教學(xué)的方案設(shè)計，在這種模式下，教師根據(jù)學(xué)生的知識和心理狀況，按照行為主義學(xué)習(xí)理論和認(rèn)知學(xué)習(xí)理論，精心安排問題序列，充分預(yù)見、恰當(dāng)處理教學(xué)過程中的生成性問題。學(xué)生經(jīng)過獨立思考，相互討論，合作實驗，展示交流，發(fā)現(xiàn)問題，在教師的適當(dāng)點撥下解決問題，從而獲得了知識，提高了綜合分析、歸納推理的能力。

問題解決；化學(xué)實驗；氫氧化鋁

“老師，我們什么時候上實驗課”，當(dāng)一班的學(xué)生看到二班的學(xué)生從實驗室出來后，這樣問我。從他們渴望的眼神和急切的語氣中，可以判斷出他們被化學(xué)實驗給迷住了，他們喜歡做實驗。

高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“實驗是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)、實現(xiàn)科學(xué)探究的重要途徑”。教師如何設(shè)計課堂實驗教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展思維，就顯得特別重要。經(jīng)過長期的教學(xué)實踐，我發(fā)現(xiàn)按照“問題解決”的模式來設(shè)計實驗教學(xué)，有利于學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，有利于學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的提高。

下面以“氫氧化鋁的制備和性質(zhì)”為例加以闡述和說明。

一、本節(jié)實驗內(nèi)容的特點

本節(jié)內(nèi)容屬于元素化合物知識，它既包括物質(zhì)的制備實驗，又包括物質(zhì)的性質(zhì)實驗，在實驗過程中既有定性實驗——氫氧化鋁與強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液的反應(yīng)，又有定量實驗——少量的氫氧化鈉溶液或者過量的氫氧化鈉溶液與氯化鋁溶液的反應(yīng)。所以，本節(jié)內(nèi)容具有典型的代表性。

在本節(jié)內(nèi)容中，實驗操作簡單，主要是試管、滴管和滴瓶的使用，實驗時間不長，實驗現(xiàn)象明顯，成功率高，實驗效果好，另外，該實驗比較安全，無污染，非常適合學(xué)生來做。

二、教學(xué)主要環(huán)節(jié)

1．引入

學(xué)生觀看視頻。

視頻內(nèi)容：取少量氯化鋁溶液于一支試管中，加入2滴酚酞試液，接著向其中逐滴加入試劑a，要求學(xué)生觀察并記錄實驗現(xiàn)象；然后，逐滴加入試劑b，要求學(xué)生觀察并記錄實驗現(xiàn)象。

問題：請根據(jù)試管中分散系的顏色變化，推測加入的試劑a和b分別可能是什么物質(zhì)，并說出判斷的依據(jù)。

設(shè)計意圖：

（1）該視頻中實驗員演示了試管、滴管和滴瓶的使用方法，學(xué)生看完以后可以進(jìn)行模仿。

（2）該視頻展示了化學(xué)學(xué)科的魅力，讓學(xué)生直觀上感受了試管中分散系的顏色變化，以及所含物質(zhì)的狀態(tài)變化。同時通過這些真實、有趣的實驗現(xiàn)象，吸引學(xué)生的注意，激發(fā)他們的好奇心，進(jìn)一步強(qiáng)化他們的學(xué)習(xí)動機(jī)。

（3）該實驗為知識綜合性實驗，本著設(shè)計問題由淺入深的原則，第一個問題的落足點在基礎(chǔ)知識上，即通過指示劑（酚酞）的顏色變化，判斷物質(zhì)的酸堿性。這是一個學(xué)生略加思考就能夠解決的問題，目的在于促使學(xué)生推導(dǎo)出氯化鋁可以與堿反應(yīng)生成白色沉淀——氫氧化鋁。

（4）這個問題具有一定的開放度，不同水平的學(xué)生得出的答案可能是不同的。有的學(xué)生一提到堿，就只會聯(lián)系到氫氧化鈉，這是一種思維定勢，它不利于解答開放性問題，必須要被打破。老師可以提醒這部分學(xué)生，應(yīng)當(dāng)從堿類物質(zhì)來思考，從而得出答案：試劑a可能是強(qiáng)堿溶液（氫氧化鈉溶液等），也可能是弱堿溶液（氨水等）；試劑b可能是強(qiáng)酸溶液，也可能是弱酸溶液。

2．引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實驗

問題：如何用氯化鋁溶液來制備氫氧化鋁？學(xué)生分小組討論，確定實驗方案，并按照方案動手做實驗，最后選出代表來展示本小組的方案和結(jié)果。

設(shè)計意圖：

（1）由學(xué)生獨立思考、自主設(shè)計實驗方案，有助于他們獨立人格的養(yǎng)成，有助于提高他們獨立解決問題的能力。

（2）由小組討論共同來確定實驗方案，主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的合作意識，同時也給了學(xué)生自我反思的機(jī)會，促使他們進(jìn)一步審視、調(diào)整、修正自己的方案，逐漸養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，將來思考問題時能夠更加全面、細(xì)致。

（3）通過小組展示，比較氫氧化鈉溶液和氨水分別和氯化鋁溶液混合后的實驗結(jié)果，給學(xué)生留下了深刻的印象，發(fā)展了學(xué)生的形象思維，同時也加深了他們對反應(yīng)原理的認(rèn)識，使他們自然而然地得出結(jié)論，可以用氯化鋁溶液和氨水混合來制備氫氧化鋁。

（4）在學(xué)生的印象中，應(yīng)該用氫氧化鈉溶液和氯化鋁溶液混合來制備氫氧化鋁，因為他們往往認(rèn)為：物質(zhì)的堿性越強(qiáng)，越有利于反應(yīng)的進(jìn)行，而現(xiàn)在，實驗事實是弱堿溶液（氨水）與氯化鋁溶液混合可以制得氫氧化鋁，這與他們原有的認(rèn)知不相符合。心理上的認(rèn)知沖突會激發(fā)他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)探究的動力，他們會積極思考，提出問題：氫氧化鈉溶液和氯化鋁溶液混合能不能得到氫氧化鋁？然后他們會發(fā)表自己的看法，相互之間進(jìn)行爭論，最后教師進(jìn)行總結(jié)：當(dāng)把少量的氫氧化鈉溶液加入到氯化鋁溶液中時，可以制得氫氧化鋁；若把少量的氯化鋁溶液加入到氫氧化鈉溶液中時，會產(chǎn)生白色沉淀，但是很快消失，那是因為氫氧化鋁與過量的氫氧化鈉會繼續(xù)反應(yīng)生成了可溶于水的偏鋁酸鈉和水。使得學(xué)生對氫氧化鋁的制備理解得更加透徹。

3．引導(dǎo)學(xué)生探究氫氧化鋁的性質(zhì)

問題：根據(jù)氫氧化鋁的組成，分析判斷氫氧化鋁屬于哪一類物質(zhì)？推測其可能具有哪些性質(zhì)？并用實驗事實加以說明。

設(shè)計意圖：

（1）根據(jù)同類物質(zhì)具有相似的性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)運用“歸類”的思想去分析、解決問題。

（2）大多數(shù)學(xué)生都會認(rèn)為氫氧化鋁是一種堿，具有堿性，能夠與酸發(fā)生中和反應(yīng)等，往往忽略了它能與強(qiáng)堿溶液發(fā)生反應(yīng)的事實，而沒有認(rèn)識到它也具有酸性，它應(yīng)當(dāng)屬于兩性氫氧化物。當(dāng)然有的學(xué)生也會想到它與氫氧化鈉的反應(yīng)，然后通過逆向思維，推導(dǎo)出它具有酸性。為了讓學(xué)生搞清楚氫氧化鋁的兩性，教師可以適當(dāng)介紹氫氧化鋁屬于弱電解質(zhì)，在水中存在著兩種電離方式，那是一種動態(tài)平衡，當(dāng)它與強(qiáng)酸相遇時，平衡會向電離出氫氧根離子的方向移動，當(dāng)它與強(qiáng)堿相遇時，平衡會向電離出氫離子的方向移動。

（3）使學(xué)生熟悉問題探究的一般過程：首先提出假設(shè)，然后進(jìn)行實驗驗證，如果假設(shè)被肯定了，則可以得出正確結(jié)論；如果假設(shè)被否定了，就要設(shè)法提出新的假設(shè)，再進(jìn)行實驗驗證，直到新的假設(shè)被肯定，才能得出正確結(jié)論。以便他們將來在遇到新的問題時，能夠按照這種流程去探究，然后通過自己的努力，不斷提高綜合分析、歸納推理的能力。

4．引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)

問題：在視頻中，加入的試劑a和b分別是什么物質(zhì)？并講述你做出判斷的依據(jù)。

設(shè)計意圖：

（1）再次讓學(xué)生回答課堂上的第一個問題，表面上是簡單地重復(fù)，實際上是學(xué)生能力提升的體現(xiàn)。因為學(xué)生剛開始做出的判斷是不準(zhǔn)確的，對實驗的認(rèn)識是比較膚淺的，甚至是片面的，這時候能夠把這個問題回答出來，說明他已經(jīng)對本節(jié)內(nèi)容理解得很透徹了。

（2）學(xué)生經(jīng)過一節(jié)課的學(xué)習(xí)，最終能夠把一個問題搞清楚，心中必然是充滿成功的喜悅。而每一次成功的體驗都有利于他們保持對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。

三、反思

學(xué)生在拿到問題以后，教師要留給學(xué)生充足的時間，讓他們進(jìn)行獨立思考。他們在思考問題時，往往會受到習(xí)慣性思維的束縛，教師要注意引導(dǎo)他們的思維方向，發(fā)揮他們發(fā)散性思維的作用。有時候，他們會給出各種各樣合理的、正確的答案或者錯誤的、不合理的答案，譬如：在制備氫氧化鋁時，有的學(xué)生就提出用氯化鋁和沸水、氯化鋁溶液和碳酸鈉溶液混合的方法。這就要求教師在設(shè)計問題時要有預(yù)見，要充分考慮并恰當(dāng)處理課堂中可能會生成的各種情況。

在實驗過程中，通過小組內(nèi)合作和小組間競爭不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的合作意識和競爭意識，還可以提高他們分析和解決問題的能力，同時促進(jìn)他們學(xué)習(xí)效率的提高。

學(xué)生在解決問題的過程中，有時會發(fā)現(xiàn)并提出新的問題，這就需要教師及時地加以引導(dǎo)和講解，使得他們能夠認(rèn)識到表面現(xiàn)象下的內(nèi)在反應(yīng)的本質(zhì)。所以，“問題解決”是靠學(xué)生的合作學(xué)習(xí)和教師的協(xié)同學(xué)習(xí)作用來實現(xiàn)的［1］。

［1］ 王云生．課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型：基于問題的課堂教學(xué)模式的應(yīng)用［J］．化學(xué)教學(xué)，2015，（6）：10-13

1008-0546（2015）11-0089-02

G633．8

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10.3969/j．issn．1008-0546．2015．11．028