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1、一次意外的探究 一、引言 ? 在傳統(tǒng)的教學(xué)中，完成教學(xué)計(jì)劃、達(dá)成既定教學(xué)目標(biāo)是課堂教學(xué)成功的基本條件。在課堂上出現(xiàn)教學(xué)預(yù)設(shè)之外的問題，教師常常用“這個(gè)問題課后再單獨(dú)給你講解”、“這個(gè)問題超出教學(xué)大綱的要求”、“這個(gè)問題到以后再研究”等言語來搪塞，從而保證按既定計(jì)劃完成教學(xué)任務(wù)。然而，課程改革深入的今天，教師一般不再只為完成某節(jié)課的教學(xué)計(jì)劃而拒絕這類“意外”，而且經(jīng)常有效利用這些“意外”生成教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，以突出自主、合作、探究的基本理念。 ? 學(xué)生在進(jìn)行九年級(jí)（上冊(cè)）科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理的結(jié)果不符時(shí)提出的疑問而展開的一次“意外”的探究活動(dòng)。 ? 二

2、、探究不拒絕“意外” ? 在科學(xué)教學(xué)“探索堿的性質(zhì)”的“活動(dòng)”中描述到：“在2支試管中分別加入3毫升碳酸鈉和氯化鐵，然后滴加氫氧化鈣溶液，有什么變化發(fā)生？”學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，按要求先在一支別試管中加入3毫升碳酸鈉溶液，另一支試管中加入3毫升氯化鐵溶液，然后滴加幾滴氫氧化鈉溶液，第一支試管中出現(xiàn)了明顯的白色沉淀，第二支試管看不到什么沉淀。 ? A學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)向氯化鐵中滴加氫氧化鈣溶液幾乎沒有任何沉淀生成，然而根據(jù)化學(xué)方程式2FeCl3 + 3Ca(OH)2 ==2Fe(OH)3 ↓+3CaCl2，該反應(yīng)應(yīng)該有紅褐色絮狀沉淀生成。為什么呢？可能是氯化鐵溶液失效或氫氧化鈣溶液失效吧。于是用氫

3、氧化鈉與氯化鐵反應(yīng)，有紅褐色絮狀沉淀生成，現(xiàn)象明顯。改用新配制的氫氧化鈣溶液再次實(shí)驗(yàn)，沒有什么變化。那到底是什么原因呢？ ? A學(xué)生很迷惑，還與其他同學(xué)探討了這個(gè)問題，于是大家反復(fù)實(shí)驗(yàn)，仍是大為不解。忽然B同學(xué)說，有沉淀了。大家圍上去，問他是怎么做的。他說就這么做的啊，先加入氫氧化鈣溶液，然后滴加氯化鐵溶液啊。A學(xué)生立即按B同學(xué)所說，重復(fù)了一次，果然有沉淀生成。其他同學(xué)也紛紛進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，也成功了。但為什么現(xiàn)在又行了??？大家還以為B同學(xué)有什么“魔法”呢？B同學(xué)自己也不知為什么。 ? 有位細(xì)心的C同學(xué)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題，大家急問，C同學(xué)說，B同學(xué)先加氫氧化鈣溶液再滴氯化鐵溶液，而課本上是先加氯

4、化鐵溶液，再滴加氫氧化鈣溶液，順序不同，這是不是一個(gè)原因呢？大家又回到自己的實(shí)驗(yàn)桌前，驗(yàn)證了C同學(xué)的說法，結(jié)果確實(shí)如此，如果先加氫氧化鈣溶液，再加氯化鐵溶液則有紅褐色沉淀生成。 ? 那么是不是課本有問題呢？同樣是這兩種物質(zhì)反應(yīng)，其加入的先后順序會(huì)不會(huì)真有影響呢？原因何在呢？這時(shí)大家?guī)е鴨栴}圍了上來，帶著渴求的目光，希望馬上解開這個(gè)謎團(tuán)。此時(shí)，我并沒有告知為什么，想了想說：“先后順序是否有不同？氯化鐵溶液與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)呢？還有其他例子嗎？還是請(qǐng)大家先回去查查資料，再思考思考，討論討論，會(huì)明白其中的道理的。而且你們探討的問題很有意義，很值得學(xué)習(xí)，通過仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，遇到意料之外的問題，

5、敢問為什么。” ? 同學(xué)們又忙開了，有的馬上要求做氯化鐵溶液與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，有的在思考，也有的成群結(jié)隊(duì)地討論…… ? 這簡(jiǎn)直不像課堂。但這種表面的亂轟轟與無序之中，大家自覺地為解決同一個(gè)問題而努力著，這是最高狀態(tài)的有序性。這堂課就在大家?guī)е鴽]有解決的問題結(jié)束了，也沒有完成既定的教學(xué)目標(biāo)，這是一堂好課嗎？ ? 但大家似乎都有了一個(gè)牽掛，帶著牽掛去思考，去查資料，去請(qǐng)教專家，看起來這堂課并沒有結(jié)束，而是延伸到了課外，延伸到了生活。雖然問題并沒有解決，但沒有學(xué)生會(huì)因此而感到痛苦，反而因此而感到欣慰和充實(shí)。 ? 第二天，很多同學(xué)提交了要求驗(yàn)證自己想法的實(shí)驗(yàn)申請(qǐng)，大致有如下幾

6、類： ? 一是認(rèn)為氫氧化鈣本來就微溶于水，其水溶液很稀，氫氧化鈣溶液與硫酸銅溶液、氯化鐵溶液、碳酸鈉溶液、氯化亞鐵溶液、氯化銅溶液、硫酸鎂溶液等反應(yīng)都有類似的現(xiàn)象。把很稀的溶液滴入較濃溶液時(shí)，沉淀現(xiàn)象不明顯，反過來沉淀現(xiàn)象明顯。他們通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其猜想是正確的，驗(yàn)證了其想法。 ? 二是認(rèn)為這不僅是氫氧化鈣溶液與其他溶液反應(yīng)特有現(xiàn)象，凡是有沉淀生成的現(xiàn)象，如果出現(xiàn)一種溶液很稀，而另一種溶液濃度高得多的情況，都會(huì)出現(xiàn)這種情況。于是設(shè)計(jì)了稀釋10倍后的硝酸銀溶液與稀鹽酸反應(yīng)，稀釋10倍后的稀鹽酸與硝酸銀溶液反應(yīng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。除此之外，還以同樣方法驗(yàn)證了稀硫酸與氯化鋇溶液反應(yīng)、氯化鐵溶液與氫氧化鈉

7、溶液反應(yīng)等實(shí)例。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，在適當(dāng)濃度情況，其想法也得到了驗(yàn)證。 ? 三是認(rèn)為可能是顏色影響了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如果原溶液均為無色，則這種情況不存在。為此，設(shè)計(jì)了氫氧化鈣溶液與硫酸銅溶液、氯化銅溶液、氯化鐵溶液、碳酸鈉溶液、氯化鎂溶液反應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，無色溶液加入有色溶液中時(shí)現(xiàn)象確實(shí)不夠明顯，反之現(xiàn)象較為明顯。后來有同學(xué)提出異議，氫氧化鈣溶液與碳酸鈉溶液反應(yīng)時(shí)，兩種溶液均無色，但加入順序不同其現(xiàn)象也有較大差別。為此增加對(duì)照組，用正常濃度的氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液、氯化銅溶液、氯化鐵溶液反應(yīng)，結(jié)果顯示，加入溶液的順序幾乎不影響沉淀現(xiàn)象。因此，對(duì)于原溶液顏色影響現(xiàn)象的假設(shè)不能成立。 ?

8、 通過這一系列實(shí)驗(yàn)后，同學(xué)們進(jìn)行了交流，認(rèn)為一種很稀的溶液與一種較濃溶液反應(yīng)生成沉淀時(shí)，加入溶液的順序影響了沉淀現(xiàn)象：在濃溶液中滴入稀溶液時(shí)沉淀現(xiàn)象不明顯；在稀溶液中滴入濃溶液時(shí)實(shí)驗(yàn)沉淀現(xiàn)象明顯。那又是為什么呢？同學(xué)們進(jìn)入了理論解釋階段。 ? 有同學(xué)從輸血得到了啟示。人類ABO血型系統(tǒng)中，紅細(xì)胞中具A、B兩種凝集原，而血清中有抗A、抗B凝集素。當(dāng)含A凝集原的紅細(xì)胞遇到含抗A凝集素的血清時(shí)，紅細(xì)胞發(fā)生凝集現(xiàn)象。因此，以輸同型血為基本原則，異型血之間輸血也是在一定血型間進(jìn)行的，而且需要交叉配血試驗(yàn)，輸血速度也要變慢。如O型血可以輸給A、B、AB、O型，A、B、AB、O型均可以輸給AB型。如圖所

9、示，相對(duì)來說，凝集原集中在紅細(xì)胞中，故濃度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于血清中的凝集素。以把O型血輸給A型血的人，O型血液的血清中的抗A凝集素能使A型血液中的紅細(xì)胞凝集，但由于血液緩慢地輸入時(shí)，血清抗A凝集素得到了稀釋，難以使紅細(xì)胞凝集或只是極少量被凝集。反之，帶A凝集原的紅細(xì)胞進(jìn)入含抗A凝集素的血清中，而紅細(xì)胞中的凝集原沒有被稀釋，故進(jìn)入的紅細(xì)胞被大量凝集出現(xiàn)了明顯的凝血現(xiàn)象。 ? 同學(xué)們經(jīng)過討論和老師的交流，初步建立模型，稱之為“沉淀積聚模型”。如圖所示，A為濃溶液，B為稀溶液，兩者能反應(yīng)，并有難溶物生成。在濃溶液中加入稀溶液（假設(shè)數(shù)量為4），生成了難溶物較少（假設(shè)數(shù)量也為4），并且比較分散，肉眼可能很難

10、看到沉淀生成；而在稀溶液中加入相同體積的濃溶液（假設(shè)相同體積的數(shù)量為14），則生成的難溶物較多（可認(rèn)為數(shù)量也為14）。由此可見，向濃溶液中加入一定體積的稀溶液一般生成難溶物少，又比較分散，看到沉淀現(xiàn)象不明顯；而向稀溶液中加入相同體積的濃溶液，則生成的難溶液物較多，較集中的機(jī)會(huì)更多，可以看到明顯的沉淀現(xiàn)象。 ? ? ? ? 到目前為此，得到了滿意的答案，通過一個(gè)課本的設(shè)計(jì)失誤，經(jīng)過主動(dòng)的思考與探究，得到了結(jié)果。如果學(xué)生在活動(dòng)中沒有對(duì)不明顯的現(xiàn)象提出疑問；如果只是把這種反?，F(xiàn)象歸為試劑有問題，而不去求證；如果學(xué)生的提問，老師只是敷衍一下或是很快給予正確的解釋，那么就沒有這樣牽動(dòng)全

11、班同學(xué)的心的令人興奮的探索過程。這個(gè)過程中，幾乎每位同學(xué)都在參與，每位同學(xué)都在思考，包括那些基礎(chǔ)較差，幾乎沒有興趣學(xué)科學(xué)的同學(xué)也在積極的參與。 ? 三?反思 ? 通過一次“意外”的探究，學(xué)生在其現(xiàn)有認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)、討論、合作、對(duì)比建立了一個(gè)能解釋所探究問題的模型。這個(gè)模型能很好地解決提出問題，而且完全超出教學(xué)目標(biāo)，也完全超出了教師的想象。實(shí)際上，學(xué)生不知不覺地參與了真正主動(dòng)的學(xué)習(xí)與探索活動(dòng)，而這個(gè)活動(dòng)的展開體現(xiàn)了自主、合作、探究的新課程改革理念。 ? 這可能還不是一個(gè)完美的答案。根據(jù)輸血過程中的現(xiàn)象，是不是紅細(xì)胞相當(dāng)于凝集的核，而血清中的凝集素相當(dāng)于促進(jìn)核凝集的條件呢？如果

12、是這樣的話，還可以繼續(xù)深入研究，氯化鐵溶液中發(fā)生的水解，F(xiàn)eCl3 + 3H2O === Fe(OH)3?+ 3H+ + 3Cl–。如果把氫氧化鐵看成核的話，氫氧化鈣溶液中電離出的氫氧根離子中和了溶液中的氫離子，使得平衡向右移，生成氫氧化鐵逐漸增多。當(dāng)向氯化鐵溶液中加入氫氧化鈣溶液，由于氫氧化鈣溶液很稀，故中和的氫離子較少，生成的氫氧化鐵也就較少了，不能看到明顯的沉淀現(xiàn)象。反之，沉淀現(xiàn)象明顯。那么要證明這種解釋是對(duì)還是錯(cuò)，又如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀恳苍S還可以把這個(gè)問題帶到高中去，通過高中化學(xué)的學(xué)習(xí)再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來完成更合理的解釋。 ? 在科學(xué)課堂教學(xué)中，學(xué)生在不斷發(fā)現(xiàn)問題、敢于提出問題并解決問題的過程提高科學(xué)素養(yǎng)。讓學(xué)生帶著問題進(jìn)課堂，又帶著新的問題走出課堂，這樣的課堂和課堂“意外”也正體現(xiàn)了新課程的基本理念，這樣“意外”我們不歡迎嗎？ ? 參考文獻(xiàn) ? [1]?同濟(jì)大學(xué)普通化學(xué)及無機(jī)化學(xué)教研室編. 普通化學(xué). 高等教育出版社, 2020. [2]鄭豪，方文軍主編. 新編普通化學(xué)實(shí)驗(yàn). 科學(xué)出版社, 2020.