理科教学探索 在自主探宄中培养学生剑新性 匕学学习佻力例谈 董鸿志 （石家庄市第二中学，河北石家庄０５００００） 摘要：培养学生创新性化学学习能力是化学新课程的重要任务。创新性学习以学生自主探究为主要 形式，以实现学生的知识增殖，培养学生的批判反思精神，促进学生的度思维迁移。 关键词：高中化学；创新性学习；自主探究；知识增殖；批判反思 中图分类号：Ｇ６３３．８文献标识码：Ａ文章编号：１００９—０１０Ｘ（２０１４）３—００７３—０５ 随着新课程改革的全面推进，培养创新型人 才已成为教师的重要追求。为此，引导学生由维 知识，完成知识的增殖。 例如，在学习二氧化硫的性质时，提到二氧 化硫是一种酸性氧化物，具有与二氧化碳类似的 实验现象，即可使澄清石灰水变浑浊继而又变澄 清，原因是先生成难溶的亚硫酸钙，继而生成可 持性学习向创新性学习方式转变是新课改的重 要任务之一。创新性学习是能够引起变化、更新、 改组和形成一系列问题的学习，是学生的学习始 终处于一种思考、勇于质疑和大胆创新的进 溶的亚硫酸氢钙。在做演示实验时，结合二氧化 硫的其他性质和制法，学生设计了如下实验方案 （图１）： 程之中，能在已有知识、技能的基础上，结合自己 的学习实践和对未知的设想，积极提出自己的新 思想、新观点、新设计、新问题，并善于捕捉最佳 机会解决问题的学习活动。这种学习活动常能促 进学生个体产生一些新颖独特、有价值的思路、 方法、发现或创造，因而对学生创新意识、创新能 力的形成和发展具有重要价值。 创新性学习以自主探究为主要形式，既是学 Ｎａ０Ｈ溶液 制ｓ０：发生的装置石蕊试液＾ Ｂ 溴水品红溶液ＫＭｎＯ，辫葭澄清 石灰水 圈１ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ 习过程，又是思维创新过程。在此过程中，教师的 结果发现，Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ中都出现了预计的实验 引导作用在于激活学生的思维，促使其积极、主 动地运用自身的智慧，调动自己的经验、意向和 创造力，通过接受、发现、选择、重组等多种综合 学习活动，最终生成具有个性品质特征的知识与 能力，实现创新性学习。 一现象，唯独Ｆ中的澄清石灰水始终未见浑浊。为什 么呢？ 这个反常的现象引发了大家深入的讨论，学 生提出了几种可能性：（１）二氧化硫在进入Ｆ前 已耗尽；（２）亚硫酸盐与碳酸盐不同，ＣａＳＯ 可 溶，Ｃａ（ＨＳＯ ） 难溶，因通入的二氧化硫不足，只 、在自主探究中实现知识增殖 创新性学习的实质是实现个体知识的增殖。 是一个不断探索运用自己已有知识不断自主生 成新知识的过程。只有学生在学习过程中发挥了 主观能动性，才能有效地把已有知识与新知识有 生成了可溶性正盐；（３）短时间内进人Ｆ中的二 氧化硫物质的量远远大于石灰水中Ｃａ（ＯＨ），的 物质的量，生成的难溶性ＣａｓＯ 瞬间已变成澄清 的Ｃａ（ＨＳＯ，）：溶液，浑浊很难被肉眼观察到。 为验证第（１）种假设，学生改进了装置，将Ｅ 和Ｆ中的溶液对调，如图２： 机链接，内化新知识，建构起新的知识体系，使知 识富有生命活力，从而更好地掌握、运用和更新 ２０ｊｑ ０３．ｅ Ｅｄ教育实践与研究ｅａｒｃｈ－－＞＞＞７３ ｕｃａｔｉｏｎａＩＰｒａｃｔｉｃｅａｎｄＲｅｓＮａＯＨ溶液 Ｎａ０Ｈ溶液 ＾ ．． ． 氧化硫 喜气的二浓硫酸 圉４ 澄Ｂ清 Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ 制ＳＯｚ发生的装置石蕊试液溴水 ｒ红溶液澄清ＫＭｎ０４ 石灰水 圉２ ２．用气球收集适量的ＳＯ ，并与装置连接，通 结果发现，ＫＭｎＯ 溶液褪色，而澄清石灰水 依然澄清。ＫＭｎ０ 溶液褪色意味着二氧化硫在进 入澄清石灰水时没有耗尽，故此判断第（１）种假 设不成立。 ＮａＯＨ溶液 Ｂ Ｃ 过挤压气球使ＳＯ 缓缓通人石灰水中（图５）。 接着又通过查阅资料，发现ＣａＳＯ 的溶解度 在室温下约为０．１ｇ，属微溶物质，而Ｃａ（ＨＳＯ ）：确 实是可溶物。一般说来，微溶物在水中应较易出 澄清石灰水 圉５ ３．用注射器收集适量的ｓＯ ，并与装置连接， 通过推动注射器活塞使ＳＯ 缓缓通人石灰水（图 ６）。 现浑浊。因此，第（２）种假设虽不正确，但却提供 了新的思路，使大家搞清楚了ＣａＳＯ 不是难溶， 而是微溶物质，有可取之处。 验证第（３）种假设，必须采取措施确保二氧 化硫产生的量由少到多逐渐增加，使生成ＣａＳＯ 的现象能被肉眼观察到。在上述装置中，二氧化 ＮａＯＨ溶液 硫的产生是连续的，难于控制，因此要进行改进。 由于其它性质已经验证，因此实验装置可简化如 图３。 Ｂ 澄清 石灰水 Ｃ 圈６ 评价上述三种方案发现，方案１由于空气中 有ＣＯ：，对实验会造成干扰，且装置繁琐；方案２ ＮａＯＨ溶液 ￣｜Ｓ０２发垒的装置 澄Ｂ清 石灰水 圈３ 中气球套在导管上易造成漏气，且不易控制气体 流量；方案３相对较好。经实验，达到了预期目 的。 但是，实验结果仍不理想。 学生再次深入思考。我引导他们将此实验与 由于ＳＯ 的这些隐含特殊性质，导致ＳＯ 通 人石灰水变浑浊实验不易成功，但如果没有这个 实验，学生仅会满足于一个表面的结论：ＳＯ，能使 澄清石灰水变浑浊。然而，通过几个相关的探究 实验则能使学生更深入地学习ＳＯ 和亚硫酸盐 二氧化碳通人石灰水中进行理论上的比较：（１） ＳＯ２（１：４０）比ＣＯ２（１：１）的溶解度大得多；（２）Ｈ２ＳＯ３ 的酸性比Ｈ ＣＯ 强得多；（３）ＣａＳＯ 微溶，ＣａＣＯ 难溶。这些原因导致要达到理想的实验效果，实 的性质，并在运用中形成对ＳＯ 更全面的认识， 不但顺利掌握了知识，而且使平淡的知识鲜活起 来，完成知识的增长，实现了知识的创新与增殖。 二、在自主探究中实现批判与反思 验必须精细化。即通人的二氧化硫必须尽可能 少。在此思想指导下，学生又设计了如下方案： １用排空气法收集—瓶不纯的ｓＯ ，连接一打气 球，通过挤压气球使ｓＯ 缓缓通人石灰水中（图４）。 创新性学习的显著特征是不轻信，不盲从， ｑ∞ Ｂ Ｅ 。 息。ｏ究ａ 一 ＞＞７４ 不满足于获得现成的答案，而是进行思考， 通过比较，学生体会到检验ｓ０ 时先加稀盐 酸再加ＢａＣ１ 溶液不是唯一选择，但是它的适用 性确实更广。那么，它是无懈可击的检验方法吗？ 多向思维，批判扬弃，使学习过程成为一个探索 和研究的过程、创新的过程。只有这样，学习才能 体现出创新性价值。 例如，关于ｓｏ？一的检验，人教版必修１教材 中是这样描述的：向“溶液中先滴人几滴稀盐酸 使溶液酸化，然后再滴人几滴ＢａＣＩ：溶液……生 成不溶于稀盐酸的白色ＢａＳＯ 沉淀，可以检验硫 酸和可溶性硫酸盐”。这段描述出现在第一章第 一疑问三促使大家陷入深思。 一瓶无色溶液，其中可能有哪些离子呢？仅 从外观颜色推测，可能性就太多了，像Ｎａ＋、Ｋ＋、 ＮＨ４＋、ＮＯ３一、ＣＯ３２。、ＳＯ４ 、ＳＯ３ 、ＣＩ一等皆有可能，它 们的存在是否会影响到检验方法呢？对照上表， 学生发现溶液中若同时含有ＳＯ３２－．，ＮＯ３－时，先加 入盐酸就会使ＳＯ３２一氧化成ＳＯ４２＿，再加ＢａＣＩ 溶液 必然产生ＢａＳＯ 白色沉淀，无法证明原溶液中是 否含有ＳＯ？－。 节，学生化学知识还很有限，认同这样的操作 和结论完全没问题，但是随着元素化合物知识学 习的深人，学生对这种检验方法产生的疑问越来 越多。 疑问一：检验ＳＯ４２一，是否只能选用稀盐酸和 如何在存有ＳＯ３２一和ＮＯ３－的溶液中检验其中 是否含ｓｏ？一呢？关键在于将ＳＯ３２一和ＮＯ３－分开。 ＮＯ３－不好转化，可转化ＳＯ３２一。仍然加过量Ｂａｚ＋使 Ｂａｃｌ，溶液？选用稀和Ｂａ（ＮＯ，）：溶液不行 吗？ 之生成沉淀（当然选ＢａＣＩ 溶液更合适），过滤，洗 涤沉淀，此时沉淀是ＢａＳＯ 还是ＢａＳＯ ，则需再加 盐酸鉴别。若待检液中还含有Ｃ０３２－．，ＰＯ４３一等第１ 类干扰离子，此方案仍适用。可见，检验试剂和方 疑问二：两种检验试剂——稀盐酸和ＢａＣ１： 溶液，是否一定要先加稀盐酸？先加入ＢａＣ１ 溶液 不行吗？ 疑问三：一瓶无色溶液，其中是否含ｓＯ４２＿，先 加盐酸再加ＢａＣｌ 溶液就一定能作得出判断吗？ 围绕这些质疑，我组织学生进行深入探究。 案不是一成不变的，要视具体情况而定。 综合以上分析，可以看出，教材所描述的 ｓ０４２－的检验并不是唯一的方案，如果已知溶液中 可能含有的离子，即限定了离子范围，那就可针 首先明确，试剂的选择主要取决于干扰离子 的种类。引导学生思考、分析中学化学知识中对 对其中的干扰离子选择试剂和试剂加人顺序，在 中学化学中以先加稀盐酸再加ＢａＣ１ 溶液为首 选。而不限定离子范围的混合溶液中ＳＯ４２一的检验 ｓ０ ｝检验造成干扰的离子，列于下表。 干扰离子 １．弱酸根：如 干扰现象 与Ｂａ喵合生成白色沉淀排除干扰方法 加入强酸，白色沉淀溶解 要复杂得多，不但要考虑单种离子的性质，还要 考虑离子之间的相互作用问题，要排除所有的干 扰离子，实非易事，仅用稀盐酸和ＢａＣ１ 溶液远不 ＣＯ３２－、ＰＯ２ 、ＳＯ？－￣ 和ｃｌ姑合生成难溶于 先加盐酸，使之沉淀除 酸的白色沉淀ＡＳＣｌ 去，再加ＢａＣ１ 溶液 易被氧化生成ｓｏ？’，加 回避使用Ｈ＋、ＮＯ， ，防 人Ｂ驴后生成白色沉淀 止ＨＮＯ 氧化ＳＯ３２一 ２．Ａｇ＋ 能解决问题，但这在中学化学中并不涉及。其它 离子的检验亦是如此。 由此，学生通过质疑教材中关于ＳＯ４ｚ一检验的 ３．ＳＯ３２一 据此，疑问一迎刃而解，只要溶液中不含易 论述，体验了离子检验的一般思路，在反思中对 中学化学中离子检验的方法有了更深刻的认识。 学习的过程，实质上是学生不断的“生疑一 质疑一释疑”的过程，在此过程中引导学生 思考，在探究中运用批判性思维大胆地进行创 造性学习，增强思维的开放性，通过自我反思不 被氧化的离子如ＳＯ３２一，就可以选用稀、Ｂａ （ＮＯ，）：溶液。当然，选用稀盐酸、ＢａＣ１ 溶液也是 可以的。 对于疑问二，关键是看溶液中是否含Ａｇ＋，若 含Ａｇ＋，则必须先加稀盐酸再加ＢａＣ１：溶液；若已 确知不含Ａｇ＋，可先加ＢａＣ１ 溶液再加稀盐酸。 断积累学习经验，使创新性学习成为自觉的行 ２０ｉ ∞ ８ Ｅ 高ａ践ｃｔｉｃ。与ａｎｄ碍Ｒｅ。ｅ究ａＦｃｈ－－＞＞＞７５ 为和习惯。 三、在自主探究中实现度思维迁移 机智地进行思维迁移是创新性学习不可或 缺的心理特征。创新性学习需要学生迅速、灵活 地将已有知识和经验迁移到新情景、新问题，适 应新情景、解决新问题，获得学习的新成果和新 体验，为后续学习发展打下新的基础。 例如，设计实验验证物质酸性强弱：Ｈ２ＳＯ ＞ Ｈ２Ｃ０３＞Ｈ２ＳｉＯ３。 很多学生能很快地设计了如下方案：将ＳＯ， 气体通人饱和ＮａＨＣＯ 溶液中，有气体产生，可 证明酸ｌ生Ｈ２ＳＯ ＞Ｈ２ＣＯ。；生成的ＣＯ：气体再进入 Ｎａ２ＳｉＯ 溶液中，有白色沉淀生成，则证明酸性 Ｈ２ＣＯ３＞Ｈ２ＳｉＯ３。装置如图７。 这个方案应用了“以 ｓＯ， 强酸制弱酸”的原理。但很 快就有学生发现其中的不 妥之处：当通人的ｓＯ 过 量时，多余的ｓＯ：会与 Ｎａ２ＳｉＯ，溶液反应生成白 Ｎａ｝ＩＣ０ａ ｌｑａｚＳ Ｊ．０３ 溶液 溶液 色沉淀，无法判定ＣＯ：是 圈Ｔ 否与Ｎａ２ＳｉＯ，溶液起了反应，因此无法确证酸性 Ｈ２ＣＯ ＞Ｈ：ＳｉＯ 。有学生提出了如下改进方案： 方法一：利用ＳＯ：和ＣＯ 性质的差异，在上 述方案的基础上增加检验ＣＯ 气体的装置，确证 从ＮａＨＣＯ，溶液中逸出的气体是ＣＯ：（图８）。 －－－— ＮａｚＨＣ０３ 酸性ＫＨｎ０４ 品红 Ｎａ：ＳｉＯ 溶液 溶液 溶液 溶液 。 鳓 Ｎ Ｎ溶ａ２ＳｉＯ， 通人 品红 Ｎａ溶２ＨＣＯ Ｎ溶ａ￣ＳｉＯ３方法一 溶液 溶液 浦Ｎａ ￣ＨＣ０３ 溶液 料敞 液甜恨 猾撒 液图８ 若从品红溶液中有气体逸出且溶液不褪色， 表明ＳＯ：与ＮａＨＣＯ，反应生成的ＣＯ：中不含有 ｓ０２，证实酸性Ｈ２ＳＯ３＞Ｈ２ＣＯ３。 我首先肯定这是解决实验中通人ＳＯ 过量 问题的好方案。那么，还有没有其它可行的实验 方案呢？ ２０ ｑ∞．Ｂ Ｅ 煮 斋 。 。究ｅａｎｒ －－－＞＞＞７６
