謝峰

摘要：文章研究生態(tài)化學(xué)課堂中如何進行科學(xué)探究，提出生態(tài)化學(xué)課堂中科學(xué)探究的實施策略，并以“探究氛的性質(zhì)”為例設(shè)計了教學(xué)案例，凸顯出科學(xué)探究對提高生態(tài)化學(xué)課堂高效性的重要作用，同時生態(tài)化學(xué)課堂也可以讓科學(xué)探究更精彩，師生關(guān)系更和諧。

關(guān)鍵詞：生態(tài)化學(xué);科學(xué)探究;氨;小組合作

文章編號：1008-0546（2018）10-0033-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

生態(tài)化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計應(yīng)把促進全體學(xué)生的發(fā)展作為出發(fā)點和落腳點，以學(xué)生發(fā)展為本的思想現(xiàn)已普遍被廣大教師接受。要在日常教學(xué)中貫徹這一思想，教師們認為要培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，但在實際教學(xué)過程中很多教師顧忌較多，不敢輕易放手，更多地表現(xiàn)為不相信學(xué)生的能力，很多時候還是按照教師預(yù)先設(shè)計好的過程和方案將課堂開展下去，雖然表面看上去完成了教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生也會做題目了，但學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識并沒有得到提高，其表現(xiàn)為題目形式稍加變化，學(xué)生就找不出解決問題的關(guān)鍵，甚至讀不懂題目，往往是心有余而力不足?；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗往往能激發(fā)學(xué)生的探究意識和探究欲望，如果能充分發(fā)揮化學(xué)學(xué)科的這一特色，將實驗探究融入到整個教學(xué)過程中，必將能有助培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，以學(xué)生發(fā)展為本的原則將會得到很好地貫徹和落實。由此可見，如何讓學(xué)生在課堂中進行自主實驗、科學(xué)探究是生態(tài)化學(xué)課堂的核心內(nèi)容。本文擬以“探究氨的性質(zhì)”為例，研究基于生態(tài)化學(xué)課堂中科學(xué)探究的基本方式。

一、生態(tài)化學(xué)課堂中科學(xué)探究的實施策略

生態(tài)化學(xué)課堂是一種以教師、學(xué)生和課堂教學(xué)環(huán)境所構(gòu)成的特殊的化學(xué)課堂教學(xué)生態(tài)系統(tǒng)，它不是課堂教學(xué)的簡單生活化或活動化。在這種課堂中，教師、學(xué)生與教學(xué)環(huán)境之間是一個整體，它們的關(guān)系是和諧的、開放的、可持續(xù)發(fā)展的，是一個充滿生命力、創(chuàng)造力的生態(tài)系統(tǒng)。所以，教師在教學(xué)過程中應(yīng)緊密結(jié)合學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)，嚴格遵循學(xué)生認知發(fā)展規(guī)律，充分挖掘教材中有關(guān)科學(xué)探究的內(nèi)容，強化學(xué)生的探究意識，努力營造一個氣氛活躍，學(xué)生主動參與探究，師生互動，興趣盎然的生態(tài)化學(xué)課堂。具體來說有以下幾個實施策略。

1.創(chuàng)設(shè)適宜情境，建立探究生態(tài)

沒有情境的課堂對學(xué)生來說如同是行走在沙漠之中，缺乏活力和生機，更談不上提高學(xué)生的興趣和探究欲望。情境的創(chuàng)設(shè)方式可以是問題情境、生活情境、新聞報道、化工生產(chǎn)、化學(xué)史實等，呈現(xiàn)方式可以是圖文并茂，也可以是科學(xué)趣聞軼事或一段視頻等，其意義均在于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，建立起良好的探究生態(tài)教學(xué)情境，讓學(xué)生積極主動地參與教學(xué)過程。例如本節(jié)課探究氨的性質(zhì)，筆者從獲得諾貝爾獎的屠呦呦開始引入，接著給學(xué)生看了一段關(guān)于介紹三位因合成氨獲得諾貝爾獎的科學(xué)家的視頻，讓學(xué)生知道氨是解決世界糧食問題的最大功臣，從而激發(fā)了學(xué)生對氨的好奇心，為科學(xué)探究氨的性質(zhì)創(chuàng)設(shè)了良好的情境。

2.巧設(shè)探究問題，優(yōu)化探究生態(tài)

設(shè)計有價值的探究問題往往是探究教學(xué)能夠順利展開的關(guān)鍵，我們設(shè)計的探究問題既要在學(xué)生力所能及的范圍之內(nèi)，又要讓學(xué)生感覺具有一定的挑戰(zhàn)性;既要能讓學(xué)生大膽創(chuàng)新，又要使學(xué)生清楚自己要做什么，該怎么去做。只有這樣的問題設(shè)置，學(xué)生才能在不斷地提出問題、解決問題的過程中，發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動性，感受學(xué)習(xí)的樂趣。例如本節(jié)課在學(xué)習(xí)氨易溶于水的性質(zhì)時設(shè)計了噴泉實驗，提出兩個問題：（1）圓底燒瓶內(nèi)為什么形成噴泉？（2）如果把燒瓶內(nèi)的NH₃換成CO₂，如何形成噴泉？第一個問題比較簡單，第二個問題具有一定的挑戰(zhàn)性，學(xué)生只有完全理解是氨迅速溶于水使燒瓶內(nèi)外形成壓強差從而產(chǎn)生噴泉，才能創(chuàng)造性地解決第二個問題，將燒杯中的H₂O換成NaOH溶液。

3.充分思維訓(xùn)練，強化探究生態(tài)

蘇霍姆林斯基說：“在學(xué)生的腦力勞動中，擺在第一位的不是背書和記憶別人的思想，而是讓學(xué)生本人進行思考;如果學(xué)生不能籌劃他自己解決問題的方法，自己尋找出路，他就學(xué)不到什么，即使他能背出一些正確的答案，百分之百正確，他還是學(xué)不到什么?！比魏我粋€概念的形成都經(jīng)歷著由感性到理性的抽象概括過程。在教學(xué)過程中，既要留有充分的時間讓學(xué)生獨立思考，形成自己的觀點，同時又要鼓勵學(xué)生善于表達自己的觀點，虛心地傾聽他人的意見，并以此來審視和修正自己的觀點，生成新的感悟，逐漸建構(gòu)出正確而完整的知識體系。例如本節(jié)課在學(xué)習(xí)氨水中粒子成分時筆者讓學(xué)生以小組為單位，設(shè)計實驗進行探究，并留有充分時間讓學(xué)生積極思考，大膽推測，說出自己的觀點，不完善的地方其他同學(xué)再補充、再修正，最終得出氨水中粒子成分的合理答案。

4.課本走向生活，升華探究生態(tài)

現(xiàn)實生活中處處有化學(xué)問題，我們要讓學(xué)生既能發(fā)現(xiàn)課本中的化學(xué)問題，同時也要放眼課本外，到生活中尋找和發(fā)現(xiàn)問題，并對這些間題進行探究，努力尋找解決問題的方法，讓化學(xué)與社會生活產(chǎn)生密切聯(lián)系，從而使化學(xué)知識轉(zhuǎn)變?yōu)榻鉀Q實際問題的能力，這也是生態(tài)化學(xué)所倡導(dǎo)的“從生活走進化學(xué)，從化學(xué)走向社會”的教學(xué)思想。例如本節(jié)課在學(xué)習(xí)氨與酸反應(yīng)時，設(shè)計了愛式試劑檢測豬肉是否變質(zhì)的實驗，并讓學(xué)生思考原理，探究愛式試劑的主要成分。這樣學(xué)生應(yīng)用了剛學(xué)的化學(xué)知識解決了生活中的問題，使化學(xué)又回歸了生活，不但鞏固了學(xué)生在本節(jié)課所學(xué)的知識，同時也提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

二、生態(tài)化學(xué)課堂中科學(xué)探究的實施過程

下面以“探究氨的性質(zhì)”為例，說明在生態(tài)化學(xué)課堂中科學(xué)探究的具體實施過程。

1.情境導(dǎo)入，引發(fā)學(xué)生探究興趣

【情境導(dǎo)入】播放2015年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎獲得者屠呦呦的相關(guān)視頻;播放因研究合成氨而獲得諾貝爾獎的其他三位科學(xué)家視頻。

設(shè)計意圖：通過人物介紹視頻讓學(xué)生切實體會到氨在我們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾饔?，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)氨的熱情，使學(xué)生體會到化學(xué)對人類社會發(fā)展所起到的重要作用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

2.設(shè)計方案，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)探究

（1）實驗探究，初步認識氨

【探究實驗一】學(xué)生自主完成氨水與酚酞、濃鹽酸、濃硫酸、紅色石蕊試紙等反應(yīng)，初步認識氨。

【提問】各小組同學(xué)匯報活動記錄。

【小組一】向氨水中加入了酚酞，發(fā)現(xiàn)溶液變紅，說明氨水顯堿性。

【小組二】向氨水中加入濃鹽酸，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)白煙，說明氨和酸能反應(yīng)。

【小組三】將氨水滴在紅色石蕊試紙上，試紙變紅，說明氨水顯堿性。

設(shè)計意圖：本實驗是開放性實驗，教師預(yù)先給小組學(xué)生準備了氨水、酚酞、濃硫酸、紅色石蕊試紙等試劑，且不限定實驗內(nèi)容，放開讓學(xué)生去自主實驗，使學(xué)生能首先從感官上認識氨，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在實驗過程中一定會發(fā)現(xiàn)很多有趣的現(xiàn)象，從而必定會產(chǎn)生一系列的疑問，比如：氨水為什么顯堿性？氨與酸反應(yīng)生成的白色物質(zhì)是什么？帶著疑問便可以進行下一環(huán)節(jié)的繼續(xù)探究。

（2）小組合作，深入認識氨的物理性質(zhì)

【提問】根據(jù)剛才的實驗總結(jié)氨的物理性質(zhì)？如何收集一試管氨氣？液氨為什么可以用做致冷劑？

【學(xué)生回答】氨是一種無色、有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，能溶于水?？梢杂孟蛳屡趴諝夥ㄊ占睔?。氨易液化，可以做致冷劑。

【探究實驗二】學(xué)生以小組為單位，自主完成噴泉實驗，觀察并說出現(xiàn)象。

【小組討論】①燒瓶內(nèi)形成噴泉的原因？②哪些氣體能溶于水形成噴泉？③如何改進實驗，使CO₂也能形成噴泉？

【小組一】氨氣極易溶于水，使燒瓶內(nèi)外形成壓強差。

（小組二】HCl、NO₂等。

【小組三1將水換成NaOH溶液。

設(shè)計意圖：學(xué)生通過剛才的自主實驗已初步認識到氨，并能很快說出氨的顏色、狀態(tài)、氣味、密度等物理性質(zhì)，但對氨的溶解性大小、易液化等性質(zhì)不是很熟悉，通過學(xué)生自主實驗、液氨作致冷劑的視頻的播放讓學(xué)生分小組討論原理，加深了學(xué)生對這兩個物理性質(zhì)的理解。

（3）實驗探究，充分認知氨的化學(xué)性質(zhì)

【探究實驗三】設(shè)計實驗探究氨水中的粒子成分。

【合作探究】向氨水中加入酚酞，酚酞變紅;繼續(xù)加熱此溶液，紅色褪去。

【結(jié)論】以上現(xiàn)象說明氨水中存在如下平衡：NH₃+H₂ONH₃·H₂ONH₄⁺+OH^-，則氨水中的粒子成分為NH₃、H₂O、NH₃·H₂O、NH₄⁺、OH^-、H⁺。

【小組討論】1.在一盛有蒸餾水的燒杯中有一懸浮的小球，當向燒杯中不斷通氨氣，小球下沉，解釋原因。

2.在標準狀態(tài)下，有一充滿NH₃的圓底燒瓶做噴泉實驗，當噴泉充滿整個燒瓶時，求燒瓶中氨水的物質(zhì)的量濃度。

設(shè)計意圖：氨與水的反應(yīng)以及氨水中的粒子成分分析是本節(jié)課的重點和難點，通過投影的輔助，步步設(shè)疑，層層驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生了解氨與水反應(yīng)生成的產(chǎn)物以及氨水顯堿性的原因，知道氨水密度隨濃度的變化規(guī)律，并能解決氨水濃度等問題。

【探究實驗四】設(shè)計實驗探究氨與酸的反應(yīng)。

【合作探究】取兩支Y型管，Y型管中一邊滴加濃氨水，另一邊分別滴加濃鹽酸或濃硫酸，氨水與酸都不接觸，試劑加完后迅速用塞子把管口塞好，觀察現(xiàn)象。

【結(jié)論】濃氨水與濃鹽酸反應(yīng)有白煙，與濃硫酸反應(yīng)無白煙。濃氨水、濃鹽酸都有揮發(fā)性，揮發(fā)出的氨分子與氯化氫分子在空氣中接觸生成氯化銨，產(chǎn)生白煙;而濃硫酸無揮發(fā)性，不會產(chǎn)生白煙。

【探究實驗五】用愛式試劑檢驗豬肉是否變質(zhì)，說明原理。

【結(jié)論】變質(zhì)的豬肉接觸愛式試劑周圍出現(xiàn)白煙，新鮮的豬肉沒有。變質(zhì)的豬肉會產(chǎn)生氨氣，遇到愛式試劑中揮發(fā)出的氯化氫，反應(yīng)產(chǎn)生白煙。

設(shè)計意圖：氨與酸反應(yīng)實驗課本上是用兩根玻璃棒分別蘸取兩溶液靠近完成。做演示實驗問題不大，但如果做學(xué)生分組實驗的話勢必會產(chǎn)生大量白煙，污染環(huán)境。筆者改進了實驗，采用Y型管完成實驗，一端通濃氨水，另一端通濃鹽酸或濃硫酸，管口用軟木塞塞好，這樣不但能觀察到較長時間的白煙現(xiàn)象，而且還不會對環(huán)境產(chǎn)生污染。

【Flash動畫演示】氨氣和氧氣在催化劑作用下的反應(yīng)。

【學(xué)生活動】觀察反應(yīng)現(xiàn)象，請學(xué)生寫出此反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。

【小組討論】氨的催化氧化在工業(yè)上的應(yīng)用。

設(shè)計意圖：氨的催化氧化是工業(yè)制取硝酸的重要反應(yīng)之一，但實驗室無法直接完成實驗過程，通過動畫演示實驗?zāi)茏寣W(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，加深學(xué)生對反應(yīng)本質(zhì)的理解。

3.聯(lián)系實際，開華學(xué)生探究意識

【提問】根據(jù)所學(xué)氨的性質(zhì)，討論氨的用途。

【學(xué)生回答】可以做致冷劑、制硝酸、制氮肥等等。

設(shè)計意圖：豐富學(xué)生對氨用途的了解，打開資源利用和綠色化學(xué)的新視界。

【結(jié)束】今天這節(jié)課主要學(xué)習(xí)了氨的性質(zhì)，下節(jié)課將繼續(xù)學(xué)習(xí)氨的工業(yè)制法、實驗室制法以及銨鹽的性質(zhì)，今天這節(jié)課我們就上到這里，下課！

【布置作業(yè)】

作業(yè)一：教材P97：1、3、4

作業(yè)二：家庭裝修導(dǎo)致室內(nèi)空氣污染，主要有四大類污染物：甲醛，苯，放射性物質(zhì)和氨，請通過查閱有關(guān)資料或上網(wǎng)了解室內(nèi)裝修為何會產(chǎn)生氨，如何控制。

三、生態(tài)化學(xué)課堂中科學(xué)探究的教學(xué)反思

生態(tài)化學(xué)理念下的高中化學(xué)課堂優(yōu)質(zhì)教學(xué)重點在于形成學(xué)生自主、合作、探究學(xué)習(xí)方式的能力。如果在教學(xué)過程中學(xué)生沒有形成積極的探究意識，即便教師具有淵博的知識，教學(xué)過程思路清晰，思維嚴謹，教態(tài)優(yōu)雅大方，板書工整規(guī)范，都很難說就是生態(tài)、優(yōu)質(zhì)的教學(xué)。本節(jié)課完全顛覆了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，大膽創(chuàng)新，將實驗作為科學(xué)探究的重要手段，體現(xiàn)了新課程理念。整堂課中，教師創(chuàng)設(shè)適宜情境，巧設(shè)探究問題，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，充分打開學(xué)生思維，讓學(xué)生通過自主實驗發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、探究問題、解決問題，學(xué)生在各種化學(xué)探究活動中不僅理解了概念、體驗到物質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程，還有效地發(fā)展了其創(chuàng)新能力與解決實際問題的能力，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力得到提高。教學(xué)過程中筆者先設(shè)計了活動一，給每組學(xué)生準備了一瓶氨的水溶液，放開讓學(xué)生自主地去做實驗。在自主實驗中學(xué)生自然會發(fā)現(xiàn)氨的物理性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)氨水中加酚酞變紅，發(fā)現(xiàn)氨水中加酸會產(chǎn)生白色物質(zhì)、放熱等等。他們會產(chǎn)生一系列的疑問。氨易溶于水，那溶解度到底有多大呢？氨水為什么顯堿性？氨水中加酸為什么會產(chǎn)生白色物質(zhì)？白色物質(zhì)是煙還是霧？介于這樣的疑問，筆者設(shè)計了活動二和活動三?；顒佣攸c探究了氨易溶于水這樣的特性，以噴泉實驗為主線，讓學(xué)生討論出引發(fā)噴泉的原理，從而得出產(chǎn)生噴泉是因為氨極易溶于水，使燒瓶內(nèi)外產(chǎn)生了壓強差這樣的結(jié)論?；顒尤P者分別設(shè)計了氨與水的反應(yīng)、氨與酸的反應(yīng)、氨的催化氧化這三個內(nèi)容。在活動一中學(xué)生發(fā)現(xiàn)了氨水顯堿性，那為什么顯堿性？帶著疑問，筆者讓學(xué)生推出了是由于NH₃與水反應(yīng)生成了NH₃·H₂O，NH₃·H₂O電離產(chǎn)生了OH^-，溶液顯堿性，自然而然學(xué)生發(fā)現(xiàn)了氨能與水反應(yīng)這一事實。在討論氨與酸反應(yīng)的時候，筆者設(shè)計了一個Y型管，一邊注人濃氨水，一邊分別注人兩種酸，讓學(xué)生實驗探究，觀察現(xiàn)象。學(xué)生通過實驗馬上發(fā)現(xiàn)濃鹽酸中出現(xiàn)白色物質(zhì)，濃硫酸中沒有，由于兩個實驗氨水與酸都沒有接觸，但濃鹽酸上方仍然產(chǎn)生白色物質(zhì)，學(xué)生自然想到是由于濃氨水揮發(fā)出的NH₃與濃鹽酸揮發(fā)出的HCl在空氣中反應(yīng)生成鹽，是煙。而濃硫酸沒有揮發(fā)性，兩種溶液又沒有接觸，不反應(yīng)，不會出現(xiàn)白煙，但如果把濃硫酸和濃氨水接觸，也能生成白色物質(zhì)，說明濃氨水和濃硫酸可以反應(yīng)。第三個探究的是氨的還原性，從化合價分析，得出氨能被氧化這一事實，筆者用了一個動畫演示實驗，讓學(xué)生推出了氨催化氧化后的產(chǎn)物。最后，請學(xué)生根據(jù)氨的性質(zhì)小結(jié)出氨的用途。

教學(xué)實踐表明：在生態(tài)化學(xué)課堂上，教師只需提供實驗材料和思考問題，學(xué)生完全有能力通過小組合作的方式自主設(shè)計實驗，學(xué)生在觀察實驗現(xiàn)象時必能獲得大量的感性信息，同時也會經(jīng)過思考提出一系列問題，帶著問題去積極探索，學(xué)生既體驗到活動探究的樂趣，也體會到已有知識遷移應(yīng)用的意義。本節(jié)課從課堂生態(tài)來看，課堂中學(xué)生主動參與意識較為強烈，小組內(nèi)科學(xué)探究氛圍較好，體現(xiàn)了以學(xué)生發(fā)展為本的教學(xué)原則。所以，科學(xué)探究可以讓生態(tài)化學(xué)課堂更精彩，這樣的課堂使師生關(guān)系更和諧，教學(xué)更高效。

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