高中化學(xué)探究式教學(xué)的設(shè)計(jì)與思考
——以“鐵及其化合物復(fù)習(xí)”為例

北京市通州區(qū)潞河中學(xué) 曲連紅

一、探究式教學(xué)是教育教學(xué)改革發(fā)展的必然

回顧近幾年北京高考化學(xué)試題發(fā)現(xiàn)，試題中對實(shí)驗(yàn)探究能力的考查越來越多，越來越靈活。從問題的解決來看，更注重的是正確答案的獲得過程，在這個過程中需要學(xué)生能夠敏銳地洞察到問題，尋求解答、做猜測或者形成假說，并盡可能地修正且檢驗(yàn)它們，以及最后得出結(jié)論，交流結(jié)果。經(jīng)歷這樣完整的探究過程，突出考查學(xué)生的創(chuàng)新思維與能力。如2017年北京高考化學(xué)試題28題節(jié)選:

某小組在驗(yàn)證反應(yīng)“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實(shí)驗(yàn)中檢測到Fe3+，發(fā)現(xiàn)和探究過程如下。

（1）向硝酸酸化的0.05mol/L硝酸銀溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。

（2）針對“溶液呈黃色”，甲認(rèn)為溶液中有Fe3+，乙認(rèn)為鐵粉過量時不可能有Fe3+，乙依據(jù)的原理是針對兩種觀點(diǎn)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)：

①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實(shí)了甲的猜測。同時發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生，且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關(guān)，對比實(shí)驗(yàn)記錄如下：

序號 取樣時間/min 現(xiàn)象ⅰ 3 產(chǎn)生大量白色沉淀，溶液呈紅色ⅱ 30 產(chǎn)生白色沉淀，較3 min時少，溶液紅色較3 min時深ⅲ 120 產(chǎn)生白色沉淀，較30 min時少，溶液紅色較30 min時淺

（資料：Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN）

②對Fe3+產(chǎn)生的原因做出如下假設(shè)：

假設(shè)a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產(chǎn)生Fe3+；

假設(shè)b：空氣中存在O2，由于____（用離子方程式表示），可產(chǎn)生Fe3+；

假設(shè)c：酸性溶液中NO3-具有氧化性，可產(chǎn)生Fe3+；

假設(shè)d：根據(jù)______現(xiàn)象，判斷溶液中存在Ag+，可產(chǎn)生Fe3+。

③ 下列實(shí)驗(yàn)Ⅰ可證實(shí)假設(shè)a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因。實(shí)驗(yàn)Ⅱ可證實(shí)假設(shè)d成立。

實(shí)驗(yàn)Ⅰ：向硝酸酸化的______溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，不同時間取上層清液滴加KSCN溶液，3 min時溶液呈淺紅色，30 min后溶液幾乎無色。

這道高考題考查了學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的探究問題、分析與推理能力，既考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程中異常現(xiàn)象產(chǎn)生原因的總結(jié)與歸納能力，又具有一定的開放性、實(shí)踐性，且重視實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新能力的考查，對學(xué)生的思維品質(zhì)也提出更高的要求。

二、學(xué)生的在學(xué)習(xí)中的困惑

學(xué)生解答過程中的困惑一——題目閱讀量大，陌生信息多；困惑二——發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)多，反應(yīng)之間邏輯關(guān)系復(fù)雜；困惑三——對于異?，F(xiàn)象如何進(jìn)行再分析推理；等等。教師通過深入分析學(xué)生的困惑點(diǎn)后不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生問題的癥結(jié)是異?，F(xiàn)象的原因分析及推理。對于異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因?qū)W生往往分析不完整，再推理就顯得混亂，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)再探究等綜合能力有待于進(jìn)一步提升。所以若能在日常教學(xué)中加強(qiáng)探究式的教學(xué)，將會對學(xué)生的認(rèn)知過程、思維品質(zhì)、創(chuàng)新能力等的提升大有益處，因此，我們進(jìn)行了如下嘗試。

三、探究式教學(xué)過程

（一）教學(xué)前測——鐵及其化合物性質(zhì)

教學(xué)前測目的是讓學(xué)生提前了解學(xué)習(xí)內(nèi)容，梳理知識體系，并關(guān)注學(xué)生思維的切入點(diǎn)及新舊知識的聯(lián)系，教師可以根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況有效展開教學(xué)。

（二）教學(xué)設(shè)計(jì)

[環(huán)節(jié)一]物質(zhì)鑒別

問題一：實(shí)驗(yàn)臺上兩瓶試劑FeSO4和FeCl3，如何用化學(xué)方法鑒別？（教師提供兩天前配置的FeSO4溶液，且未加鐵粉保護(hù)，部分Fe2+已經(jīng)被氧化。）

學(xué)生設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)：取樣，分別滴加NaOH溶液和KSCN溶液，觀察，發(fā)現(xiàn)向FeSO4溶液中滴加KSCN溶液，溶液出現(xiàn)淺紅色。

激發(fā)思考：Fe2+被氧化了。

[環(huán)節(jié)二]物質(zhì)轉(zhuǎn)化

問題二：Fe2+全部被氧化了嗎？如何證明溶液中是否還有Fe2+？

激發(fā)思考，發(fā)散思維：

學(xué)生甲——向待測液中加NaOH溶液，觀察沉淀顏色，是灰綠色還是紅褐色。

學(xué)生乙——向待測液中加KSCN溶液，觀察溶液顏色，再加雙氧水，觀察溶液顏色變化。

學(xué)生質(zhì)疑：甲方案觀察沉淀顏色，淺色沉淀和深色沉淀混在一起是否能觀察到，溶液中Fe2+和Fe3+濃度各有多少？

教師引導(dǎo)：單一成分和混合成分離子鑒別有何不同？（混合溶液離子間互相干擾問題）離子檢驗(yàn)中定性與定量的問題？（混合溶液中各離子濃度問題）

學(xué)生再實(shí)驗(yàn)：向淺紅色滴有KSCN的FeSO4溶液中滴加雙氧水，仔細(xì)觀察，多數(shù)同學(xué)觀察到溶液淺紅色加深，證明溶液中既存在Fe2+又存在Fe3+。但有部分同學(xué)又發(fā)現(xiàn)：溶液淺紅色并未加深，反而變淺或者消失了。

教師引導(dǎo)：提醒學(xué)生回顧并描述得到不同現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)，關(guān)注加雙氧水的操作，是滴加還是傾倒？分析不同現(xiàn)象產(chǎn)生的原因？

[環(huán)節(jié)三]異?，F(xiàn)象再分析

問題三：過量雙氧水怎么又使血紅色褪去了呢？

激發(fā)思考，發(fā)散思維：

可能原因①是Fe3+發(fā)生了改變，可能原因②是SCN-發(fā)生了改變。

學(xué)生再次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行驗(yàn)證：將褪色的溶液分成兩份，一份滴加Facl3化鐵溶液，觀察紅色是否恢復(fù)；另一份滴加KSCH溶液，觀察紅色是否恢復(fù)。

（三）探究式教學(xué)意義

以上述“鐵及其化合物性質(zhì)”教學(xué)設(shè)計(jì)為例，問題一中教師故意用兩天前配置的FeSO4溶液，學(xué)生向其中滴加KSCN溶液時溶液出現(xiàn)淺紅色，這樣一方面可以加深學(xué)生體會Fe2+很容易被氧化的事實(shí)，另一方面也促使學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，探究其內(nèi)在原因。問題二中探究久置FeSO4溶液成分即對混合溶液成分的探究，學(xué)生思考→設(shè)計(jì)方案→交流方案→評價方案→擇優(yōu)方案再實(shí)踐。在這樣的思想碰撞過程中極大程度豐富了學(xué)生的知識和技能，不斷的交流中學(xué)生會意識到對于混合溶液成分的探究要考慮離子之間互相干擾的問題，初步有了定性與定量的想法，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)的思維品質(zhì)。問題三對異?，F(xiàn)象的再分析推理，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題積極思考，提出可能的猜測，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，尋求解答，經(jīng)歷這樣完整的實(shí)驗(yàn)探究過程，極大程度激發(fā)了學(xué)生的探究欲望，強(qiáng)化了科學(xué)探究的意識，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

四、探究式教學(xué)建議

（一）探究式教學(xué)前測的設(shè)計(jì)

探究式教學(xué)前測是在正式課堂教學(xué)之前，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提前布置給學(xué)生完成的作業(yè)。探究式教學(xué)前測，更關(guān)注學(xué)生思維的切入點(diǎn)及新舊知識的聯(lián)系，課堂實(shí)施時教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況有效開展教學(xué)。依據(jù)這種指導(dǎo)思想，探究式教學(xué)前測內(nèi)容不宜過多，需要具有導(dǎo)學(xué)、導(dǎo)思的功能。由于是自主學(xué)習(xí)，每位學(xué)生個體存在差異，因此探究式教學(xué)前測的問題設(shè)計(jì)需具有一定的開放性，設(shè)計(jì)問題時問題解決需具備多樣性，使不同層次的學(xué)生都能有話可說。

（二）探究式教學(xué)對教師和學(xué)生的要求

首先，教師應(yīng)融入更多的基于實(shí)際問題解決的內(nèi)容，關(guān)注知識在培養(yǎng)學(xué)生能力時的價值，設(shè)計(jì)有效的教學(xué)前測，在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生真感受、真體驗(yàn)、真探究，關(guān)注學(xué)生的思維過程，注重思維歷程的展示、反思與評價，在這個過程中不斷提升學(xué)生的思維品質(zhì)與創(chuàng)新能力，創(chuàng)造性地解決問題。其次，對于學(xué)生而言，要具備一定的學(xué)習(xí)主動性，能夠主動查閱資料，借助其他學(xué)習(xí)工具高效高質(zhì)完成教學(xué)前測，逐步形成主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣，并樂于參與到課堂探究活動中去，在活動中得到同伴的認(rèn)可和提升。

總之，探究式教學(xué)能有效培養(yǎng)學(xué)生的能力，使沉寂的課堂活躍起來，課堂上展示精彩的是學(xué)生。通過教學(xué)前測成果展示，教師的追問、拓展，學(xué)生間思維產(chǎn)生碰撞，點(diǎn)燃了學(xué)生智慧的火花。同時教師基于教學(xué)前測中學(xué)生反映的情況，延伸教學(xué)的深度和廣度，提升學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，在這個過程中可提升學(xué)生思維品質(zhì)和創(chuàng)新能力，促進(jìn)發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)，使師生互動、生生互動更輕松，共同進(jìn)步呈常態(tài)。