化學(xué)概念認(rèn)知立體化教學(xué)探新

袁朝英 蔣金玲

摘 要：對高中化學(xué)“物質(zhì)的分類——膠體”的內(nèi)涵進行深入分析，從一個全新的角度構(gòu)建教學(xué)思路，深化學(xué)生對膠體的認(rèn)知，從平面的知識層面轉(zhuǎn)化到立體的思維層面，從微觀和宏觀的不同角度剖析膠體本質(zhì)特征，最后對膠體的本質(zhì)屬性進行深入交流和探討。

關(guān)鍵詞：分散系；膠體；立體化；聚集狀態(tài)

作者簡介：袁朝英、蔣金玲，南京師范大學(xué)附屬中學(xué)江寧分校教師。（江蘇 南京 211102）

中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-0568（2019）04-0064-03

一、教學(xué)目標(biāo)的二次建構(gòu)

“膠體”是高中《化學(xué)（必修1）》第二章第一節(jié)“物質(zhì)的分類”第二課時的教學(xué)內(nèi)容，有的老師在教學(xué)中不重視該部分內(nèi)容，認(rèn)為其知識內(nèi)容簡單，考察方式單一，所以不必作為教學(xué)的重點，甚至很多老師將其定義為可有可無的一節(jié)內(nèi)容。在教學(xué)過程中，絕大多數(shù)老師側(cè)重于三種分散系的對比及本質(zhì)區(qū)別，但該節(jié)課知識點的內(nèi)涵遠(yuǎn)不止這些。筆者對本節(jié)課的目標(biāo)進行二次建構(gòu)，教學(xué)目標(biāo)不再停留在知識層面，而是從學(xué)生的思維認(rèn)知層面著手設(shè)計。筆者將教學(xué)目標(biāo)重新構(gòu)建為：一是能夠鑒別區(qū)分三種分散系，理解膠體的特性——丁達爾效應(yīng)。二是深化對分散系的認(rèn)知和理解，理解膠體是物質(zhì)的聚集狀態(tài)。膠體到底是什么？是一種物質(zhì)嗎？三是辯證思維的培養(yǎng)和形成，明白分散系的分類是絕對的，但是物質(zhì)的聚集狀態(tài)卻是相對的，淀粉溶液為什么會有丁達爾效應(yīng)？氯化鈉一定只能形成溶液嗎？在不同分散劑中，同一種物質(zhì)的聚集形態(tài)也會存在差異。

二、教學(xué)設(shè)計思路及創(chuàng)新

膠體教學(xué)內(nèi)容其實很豐富，有分散系的概念及分類標(biāo)準(zhǔn)、三種分散系的區(qū)分鑒別、丁達爾效應(yīng)、膠體的制備、膠體的特性（聚沉、電泳等），其中最為核心重要的是什么呢？哪些該講哪些不該講呢？基于對教學(xué)目標(biāo)的思考，筆者決定抓住核心概念膠體，深度挖掘?qū)W科思想內(nèi)涵，刪繁就簡，構(gòu)建新概念的立體認(rèn)知模型。

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計分為四個環(huán)節(jié)（見圖1，P65），基于學(xué)生的思維認(rèn)知過程，對核心內(nèi)容膠體進行深入思考與探究。本節(jié)課以“膠體是一種分散系”為核心，從宏觀（外在形態(tài)特征）到微觀（微粒大?。┱J(rèn)識膠體與其他分散系的性質(zhì)差異，繼而用微觀來解釋宏觀的丁達爾效應(yīng)，讓學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水到渠成，強化對膠體本質(zhì)特征的理解。常規(guī)來講，本節(jié)課內(nèi)容已經(jīng)基本完成了，但是筆者重新回歸到生活中的膠體，提出一系列問題讓學(xué)生產(chǎn)生思維的碰撞，將課堂推向高潮。膠體究竟是什么？膠體是任何物質(zhì)可能存在的一種分散狀態(tài)。通過實驗（NaCl在水中和酒精中的分散狀態(tài)和顆粒大小不同的NaCl在酒精中的分散狀態(tài)）從兩個角度（分散質(zhì)在不同分散劑中分散狀態(tài)不同、顆粒大小不同的分散質(zhì)在同一分散劑中分散狀態(tài)不同）讓學(xué)生認(rèn)識到膠體是物質(zhì)存在的一種分散狀態(tài)，任何物質(zhì)只要分散后的粒子大小在納米級就能形成膠體。本節(jié)課不僅從橫向探究了膠體的性質(zhì)和特點，更從縱向深入挖掘了膠體的本質(zhì)及屬性，從而使學(xué)生對膠體擁有三維立體認(rèn)識，對學(xué)習(xí)化學(xué)有了辯證的學(xué)習(xí)觀念。

三、教學(xué)過程設(shè)計

1. 環(huán)節(jié)一：分散系是什么？

師：展示泥水、硫酸銅溶液，請同學(xué)們觀察、描述它們的外觀特征，并說明原因。

生：泥水是渾濁的濁液，泥沙在水中分散不均勻；硫酸銅溶液澄清透明，硫酸銅在水中分散均勻。

師：像這樣將一種或多種物質(zhì)分散在另一種或多種物質(zhì)中得到的體系，叫分散系，如濁液和溶液都屬于分散系。其中，被分散的物質(zhì)叫分散質(zhì)，容納分散質(zhì)的物質(zhì)叫分散劑。同學(xué)們說說泥水和硫酸銅溶液的分散質(zhì)、分散劑分別是什么。

生：泥水的分散質(zhì)為泥沙，硫酸銅溶液的分散質(zhì)為硫酸銅，它們的分散劑都是水。

2. 環(huán)節(jié)二：制備出來的Fe（OH）3分散系是什么？

師：從外觀看，濁液和溶液比，它們的分散質(zhì)粒子誰更大？為什么？

生：濁液的分散質(zhì)粒子更大，因為濁液渾濁，我們可以看見分散質(zhì)粒子，而溶液的分散質(zhì)粒子是看不見的，說明它太小。

師：分析得非常好。那如果我用激光筆照射濁液和溶液，會有何現(xiàn)象？

【演示實驗】用激光筆照射泥水和硫酸銅溶液，光線垂直于燒杯，并射向教室白色墻壁。引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象：泥水燒杯外壁出現(xiàn)發(fā)散的明亮光點，墻壁上無光點；而硫酸銅溶液的燒杯外壁無光點，墻壁上出現(xiàn)明亮光點。為什么出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？大家討論說明。

【學(xué)生交流與討論1】學(xué)生討論交流自己的看法。

生：我覺得應(yīng)該是泥沙的顆粒太大，把光都擋回去了，所以燒杯壁有光點，墻上沒有；照射溶液時墻上有光點，說明光穿過了溶液，應(yīng)該是分散質(zhì)的粒子太小。

師：同學(xué)們的分析非常正確，濁液的分散質(zhì)粒子大，對光波進行反射，而溶液的分散質(zhì)粒子小，光波穿過溶液而呈現(xiàn)剛才看到的現(xiàn)象?，F(xiàn)在，我們制取這樣一種分散系：向沸水中滴加幾滴飽和氯化鐵溶液，煮至紅褐色，同學(xué)們判斷它屬于哪種分散系。

【學(xué)生實驗1】制取Fe（OH）3膠體，觀察實驗現(xiàn)象。

師：該分散系中紅褐色的物質(zhì)是什么？

生：Fe（OH）3。

師：是Fe（OH）3濁液嗎？

生：不是，它是澄清透明的。

師：那它是溶液嗎？你可以用什么方法判斷？

（學(xué)生思考，沒有回答）

師：同學(xué)們用激光筆照照看，有什么現(xiàn)象，你怎么想？

生：用激光筆照射，發(fā)現(xiàn)液體中有一條光亮的通路，墻壁上有暗淡的光點。（學(xué)生很詫異）

師：（介紹丁達爾效應(yīng)）具有丁達爾效應(yīng)的分散系是膠體。你認(rèn)為膠體中分散質(zhì)的粒子大小與濁液和溶液比，三者是什么關(guān)系？

生：濁液的分散質(zhì)粒子最大，溶液的最小，膠體處于中間。

3. 環(huán)節(jié)三：膠體有何特性？

師：好。我們根據(jù)分散質(zhì)粒子直徑大小的不同將分散系分為三種：分散質(zhì)粒子直徑大于100nm的分散系為濁液，分散質(zhì)粒子直徑小于1nm的分散系為溶液，分散質(zhì)粒子直徑大小介于二者之間的分散系稱為膠體。

【思考】為什么膠體有丁達爾效應(yīng)呢？

【學(xué)生交流與討論2】學(xué)生思考討論，能說明與膠粒的大小有關(guān)，但理解不夠深入。

師：光路的產(chǎn)生是由于光發(fā)生了散射，使膠粒變成一個個發(fā)光體，所以我們看到了光路。如果分散質(zhì)粒子太大光會被反射，如濁液；如果分散質(zhì)粒子太小光會穿過去，如溶液；而膠粒大小介于二者之間，光既難穿過去又不會被反射，而發(fā)生了散射，所以產(chǎn)生丁達爾效應(yīng)，丁達爾效應(yīng)是膠體特有的光學(xué)性質(zhì)。分散質(zhì)粒子大小的不同導(dǎo)致分散系的光學(xué)性質(zhì)不同，還會對分散系的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。你認(rèn)為濁液、溶液和膠體的穩(wěn)定性如何，為什么？

生：濁液的分散質(zhì)粒子最大，容易沉降，所以不穩(wěn)定；溶液的分散質(zhì)粒子最小，不會沉降，最穩(wěn)定；膠體的膠粒介于二者之間，比較穩(wěn)定。

師：分析歸納得很好，膠體較穩(wěn)定，屬于介穩(wěn)性。生活中有哪些常見的膠體呢？如何尋找膠體？

4. 環(huán)節(jié)四：膠體到底是什么？

【學(xué)生活動】用丁達爾效應(yīng)找膠體。

學(xué)生拿起激光筆照射實驗筐中的飲料和試劑：冰紅茶、果味飲料、稀釋的牛奶和豆?jié){、蛋白質(zhì)溶液、淀粉溶液都是膠體。

師：蛋白質(zhì)溶液和淀粉溶液是膠體？怎么溶液是膠體？

（學(xué)生很疑惑，討論起來）

生：它們有丁達爾效應(yīng)，說明它們的分散質(zhì)粒子大小在1nm-100nm之間。

師：蛋白質(zhì)和淀粉是高分子化合物，它們的分子很大，分子直徑達到納米級，所以它們均勻分散在水中形成溶液，但從分散質(zhì)粒子大小判斷它們屬于膠體。（展示圖片：煙、云、霧的丁達爾效應(yīng)）觀看圖片，你認(rèn)為哪些分散系是膠體？

生：煙、云、霧是膠體。

師：煙水晶、有色玻璃、血液等也屬于膠體。

【思考】我們知道NaCl分散到水中形成溶液，那么NaCl的分散系一定是溶液嗎？如果將氯化鈉分散到酒精中會得到什么分散系？請同學(xué)們開始做實驗。

【學(xué)生實驗2】分別向蒸餾水和酒精中加入少量NaCl粉末，振蕩靜置后用激光筆照射，觀察現(xiàn)象。

生：NaCl分散在水中得到溶液，而分散到酒精中形成膠體和濁液。

師：這說明什么？

生：NaCl在水中和酒精中的溶解度不同。

師：還有什么不同？從分散質(zhì)粒子看。

生：NaCl在水中分散后粒子很小形成溶液，在酒精中分散后的粒子較大形成膠體。

師：那么NaCl在水中能形成膠體嗎？（演示：將NaCl粉末投入水中，攪拌，用激光筆照射）

生：有丁達爾效應(yīng)，是膠體！

師：誰是膠體？

生：NaCl是膠體。（想想后）不對，NaCl分散在水中形成膠體。

（老師將膠體靜置片刻后，再用激光筆照射）

生：幾乎沒有丁達爾效應(yīng)了。（恍然大悟）變成溶液了。

師：為什么變成溶液了？

生：NaCl被水分散得更完全，分散后的粒子更小，膠體就變成溶液了。

師：那膠體究竟是什么？

生：物質(zhì)的分散狀態(tài)。

師：哪種物質(zhì)的分散狀態(tài)？

生：NaCl?。ㄓ腥朔瘩g，想想后接著說）應(yīng)該是所有物質(zhì)，比如Fe（OH）3在水中分散，既有膠體又有濁液。

師：Fe（OH）3在水中分散會不會得到溶液呢？

生：應(yīng)該會。只要分散后的粒子在1nm以下就可以。

師：同學(xué)們理解得非常好，原來膠體不是一種或一類物質(zhì)，而是任何物質(zhì)都可能存在的一種分散狀態(tài)，或者說是物質(zhì)的聚集狀態(tài)。物質(zhì)的分散狀態(tài)不同，表現(xiàn)出來的性質(zhì)也不同。而膠體代表的這種物質(zhì)分散狀態(tài)表現(xiàn)出很多獨特的性質(zhì)（比如丁達爾效應(yīng)），這跟我們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，以后同學(xué)們會慢慢認(rèn)識，現(xiàn)在已有專門研究膠體的《膠體化學(xué)》，有興趣的同學(xué)可以去了解。

本節(jié)課從一個全新的角度來構(gòu)思膠體的教學(xué)，是一種新的嘗試，在課堂上學(xué)生的思維活躍度很高，丁達爾效應(yīng)及三大分散系的差異基本都是學(xué)生在課堂上生成的，說明此教學(xué)設(shè)計是符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展過程的，并且在很大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過實驗探究、討論與交流，最后的問題思辨將膠體立體全面地展現(xiàn)在學(xué)生面前，這為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)提供了思路和方法。

責(zé)任編輯 羅 佳