鲁纳认为,学习的过程就是一个探索知识的过程。科学的核心是探究,科学探究的过程就是解决问题的过程。在教学中,为了让学生进一步理解科学本质,引导学生通过猜想假设、分析论证、类比推理的方式主动建构模型,应培养学生的批判质疑思维和在陌生情境中解决问题的能力。而学生在复分解反应原理学习中,之所以出现典型的认知困境,很大原因在于学生掌握了第一阶段的原理之后,认为已经掌握了本质原理,失去了进一步探索的动机,使得其认知水平停滞不前。为此,教师应设置开放的问题情境,让学生通过各种问题的解决,发现已有知识的局限,促进新知识的认识和应用,从而更新观念,逐渐认清本质。
如学生对复分解反应原理的认知水平发展到第二阶段之后,笔者跟踪性地设计提出如下探究问题。
探究1:(1)将SO2通入BaCl2溶液中是否有沉淀?
(2)分别向(1)形成的混合物中通入NH3、Cl2,探究反应情况,并书写化学方程式。
(3)总结使(1)形成溶液得到含钡沉淀的方法。
学生根据复分解反应原理第二阶段知识,得出SO2通入BaCl2溶液不能发生反应,然后继续探讨通入NH3之后的情况。学生分析得到NH3与溶液中的SO2反应,形成了SO2-3,SO2-3可以与Ba2+形成BaSO3沉淀,具体的反应原理为:
2NH3+SO2+H2O=SO2-3+2NH+4;SO2-3+Ba2+=BaSO3↓
通入Cl2后,Cl2将SO2氧化成SO2-4,然后SO2-4与Ba2+反应产生BaSO4沉淀,具体反应原理如下:
Cl2+SO2+2H2O=SO2-4+4H++2Cl-;SO2-4+Ba2+=BaSO4↓
理论分析之后,学生设计实验进一步探究,得到与理论分析一致的结论。
通过(1)(2)问题的分析,学生得出SO2通入BaCl2溶液不能得到沉淀,原因是溶液中不存在大量的SO2-3。所以要得到BaSO3沉淀,就需要加碱性物质,使得SO2变成SO2-3,如NH3、NaOH、Na2CO3等可以达到该目的;同样,由于BaSO4为不溶于酸的沉淀,将SO2转化成SO2-4就可以得到硫酸钡,加入H2O2、Cl2等氧化剂可以达到此目的。
通过此类探究,学生对SO2通入BaCl2溶液的反应情况进行了较为全面的分析,从而促进了学生透过现象去分析反应的本质原理。(www.xing528.com)
同样,当学生认知达到第三阶段,需要运用平衡原理来判断反应情况时,笔者结合学生对苯酚酸性问题的困惑,设计如下探究问题。
探究2:已知苯酚与碳酸在室温下的电离常数,请探究下列反应的原理。
(1)苯酚与碳酸钠溶液的反应;
(2)将过量CO2通入苯酚钠溶液;
(3)将少量CO2通入苯酚钠溶液。
学生通过实验探究及电离常数的关系:K1(H2CO3)=4.4×10-7>K(C6H5OH)=1.3×10-10>K2(H2CO3)=4.7×10-11,得出苯酚与碳酸钠溶液反应生成苯酚钠和碳酸氢钠,反应原理为:
C6H5OH+Na2CO3→C6H5ONa+NaHCO3
无论是少量的CO2还是过量的CO2,通入苯酚钠溶液都生成碳酸氢钠,反应原理为:
C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3
通过该问题情境的探究,学生对苯酚的酸性问题有了深入理解,也体会到电离常数在复分解反应原理分析中的作用,促进学生对复分解反应的认知向第三阶段发展,逐渐理清本质。
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