二氧化碳

《二氧化碳》 《二氧化碳》 湖北省宜昌市第九中学 孙明槐 所谓探究性学习是由学生在学习和社会生活情境中发现问题、选择课题、，通过自主探究，收集和处理信息，研究和讨论，求得问题解决，从而体验和了解科学探索过程，养成自主探究、创新的意识和习惯，形成和提高创新能力，建构知识积累和丰富直接经验的活动过程。义务教育阶段化学课程中的科学探究是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动，是一种重要的学习方式，也是义务教育阶段化学课程的重要内容，对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。科学探究既作为学习的方式，又作为学习的内容和目标，它的实现必须让学生亲身经历和体验丰富的探究活动，从而激发化学学习的兴趣，增进对科学的情感，理解科学的本质，学习科学探究的方法，初步形成科学探究的能力。下面以“二氧化碳教学”为例，谈谈在化学课堂教学中，如何实施探究性学习活动。 一、营造问题情境，激励探究创新 创新是人类社会发展与进步的永恒主题，它以挖掘人的创新潜能，弘扬人的主体精神，促进人的个性和谐发展为宗旨。研究表明，任何一个有智力的人都有创造力，但并非任何一个有智力的人都能发挥出创造力，也就是说创造力犹如人的智力中的宝藏，需要开采和挖掘。可见学生创造力的发挥，需要教师们在课堂上进行训练和培养，因此开展创新教育，开发人的创造力，培养人的创新精神是中学化学所面临的重要任务。而问题是人们在认识活动中，头脑所产生对事物的疑惑心理，这种心理驱使个体去积极思维、去探究、去解答疑惑。正如古代教育家孔子说：“疑是思之始，学之端”。我国近代著名教育家陶行知先生题词道：“发明千千万，起点是一问。”所以创设问题情境是探究性学习的第一个环节，是创新的起点，其基本内容是教师根据本节课的教学目标，从学生已有知识或生活、生产实际出发，指出与新课有紧密联系的富有趣味性和启发性的现象，引发学生生疑，在他们的意识中，创设探究问题的情境，进而导出本节课的探究问题，“使学生在明确探究方向中激励创新动机。 如案例1：在实验室制取二氧化碳的探究性学习活动中，每个实验桌上给出了注射器、底部有洞的破试管、锥形瓶、平底烧瓶、广口瓶、烧杯、试管、集气瓶、长颈漏斗、U型管、橡皮管、橡皮塞、单孔橡皮塞、带支管的烧瓶、玻璃导管、漏斗、铜丝、水槽、酒精灯、分液漏斗、双孔橡皮塞、铁架台等仪器。王波问：“老师，今天桌上放这么多仪器干什么？”老师说：“问得好，谁能回答王波提出的问题？”同学们想了一会儿，熊亚龙说：“看哪组设计的制取二氧化碳的装置多。”老师说：“今天老师要你们以小组为单位，选取上述某些仪器或生活代用品或其它仪器，你们能设计出几组装置来制取二氧化碳？认为最理想的装置是哪组装置？为什么？在选择仪器时应注意哪几方面的问题？哪一组装置与众不同？”此问题情境一出，同学们个个跃跃欲试，大胆思维、讨论比划、尝试，力图设计多组装置，力求自己设计的装置有所创新。正所谓有思则明，明则通，通能应变。同学们根据已有经验和所学知识设计了多组装置，同时知道了破试管还大有用处，并养成废物利用的意识。现实录课堂上讨论探究出的比较有创意的十组方案。（方案（三）～方案（九）收集装置略） 二、实验观察对比，学习探究方法 观察对比是探究性学习的基本方法之一，观察法是指研究者用自己的感觉器官和辅助工具，对自然发生条件下的自然现象和社会现象进行直接的、系统的、有目的、有计划地考察和描述。观察主要靠观察者的视觉、听觉、大脑（思维）和动手来完成。世界著名的生物学家达尔文就把他的成功归功于观察能力，他说：“我没有突出的理解能力，也没有过人的机智，只是在觉察那些稍纵即逝的事物，并对此细心观察的能力上，我可能在众人之上。”可见，培养和提高自身的观察能力是十分必要的，也是十分重要的。提高敏锐洞察力的重要途径之一是在实践训练中形成良好的观察习惯，积累观察的经验，不断总结，逐步提高，这是提高敏锐洞察力的重要途径。比较对比是思维的一种方法，也是进行探究性学习的一种基本方法，没有对比就没有鉴别，也就没有认识。对比是和观察、分析、综合等活动交织在一起的，是一种复杂的智力劳动。对比无论是在科学实验的过程中，还是在理论研究中都是不可缺少的基本方法。马克思恩格斯在《神圣家族》一书中指出。“科学是实验的科学，科学就在于用理性方法去整理感性材料。归纳、分析、比较、观察和实验是理性方法的主要条件。”比较法可以促使人们进行创新和智力活动，在对比中寻找事物的异同。新（指人教版化学实验教科书）与旧教材（指人教版《九年义务教育三年制初级中学化学教科书》）相比，加大了对实验进行对比的力度，让学生在对比中求同存异。所以化学课堂教学中应注意引导学生学习科学的探究方法，让学生从观察对比中获得正确的结论，发现有价值的观点，进而体验探究的乐趣，感悟知识的真谛。 如案例2：探究实验室制取二氧化碳的原料时，王小雪问：“实验室制取气体的原料应从什么角度考虑？”同学们讨论归纳出：实验室制取气体的原料应从反应条件的难易、反应速度的快慢、反应原料是否易得、是否便于收集等因素考虑。之后同学们列举了所知道的能生成二氧化碳的反应，并查阅资料还搜集了一些没有学过的能生成二氧化碳的反应，如：木炭燃烧；碳还原氧化铜；蜡烛燃烧；酒精燃烧；加热分解石灰石；石灰石与稀盐酸；碳酸钠粉末与稀盐酸等。然后在实验室试验这些反应，并对比观察反应条件的难易、反应速度的快慢、是否便于收集等因素，同学们在对比观察中感悟到实验室制取二氧化碳的理想原料。 再如案例3：在探究二氧化碳与水反应时，师问：“同学们天天喝饮料，你有哪些发现或你有哪些疑问？”闫业问：“我知道在饮料中压入了二氧化碳，为什么一些饮料商标上写碳酸饮料而不写二氧化碳饮料？”姚远说：“我知道是二氧化碳与水反应生成了碳酸。”夏天说：“一些饮料看起来澄清透明，你怎么知道是二氧化碳与水反应生成碳酸的？”姚远说：“只要在饮料中加入一种能鉴别碳酸的试剂即可证明我的观点。”老师说：“同学们说的都很有道理；请同学们查阅资料设计实验探究，二氧化碳溶于水的过程中，有没有发生化学变化？发生了什么样的反应？”同学们查阅了大量资料，设计了如下探究方案进行对比：（1）在雪碧饮料中加入紫色石蕊；（2）在稀醋酸、稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸中分别加入几滴紫色石蕊，由现象说明酸能使紫色石蕊变红；（3）在水中滴加几滴紫色石蕊，由现象说明水不能使紫色石蕊变红；（4）把浸有紫色石蕊的滤纸条晾干后放入装有二氧化碳的干燥集气瓶中，由现象说明二氧化碳本身不能使紫色石蕊变红；（5）在滴有几滴紫色石蕊的水中通入二氧化碳；（6）把第（5）步试管中的液体取一半加热，另一半作对比观察。同学们从观察生活提出疑问，设计方案进行探究，在探究对比中学习了科学的探究方法。 三、合作交流反思，形成探究能力 探究过程中需要同学们合作、交流、解释和各种协调一致的尝试，这些合作与交流的实践，让学生学会准确地与他人交流，向别人解释自己的想法，倾听另人的想法，善待批评审视自己的观点，获得更正确的认识，学会相互接纳、赞赏、分享、互助等。在探究过程中，同学们不断反思交流，让学生经历挫折与失败、成功与兴奋，这其中的许多感受与体验使他们理解科学的本质。由于经验背景的差异，同学们对问题的理解常常各异，在探究者的共同体中，这种差异本身便构成了一种宝贵的学习资源：同学们在相互合作、反思交流中，明白了对探究问题，别人也可以有其他的不同解释，有利于全心全意摆脱自我中心的思维倾向；各自的想法、思路被明析化、外显化，可以更测对自己的观和思维过程进行审视和监控；同学们相互质疑，其观点的对立及相互指出对方的逻辑矛盾，可以更好地引发同学的认知冲突和自我反思，深化各自的认识；同学之间的交流、争议、意见综合等有助于激起彼此的灵感，促进彼此建构出新的假设和更深层的理解；可以使同学们贡献各自的经验和发挥各自的优势，从而使同学们完成单个探究者难以完成的探究任务。总之，探究性学习活动使同学们相互审视、相互交流、相互反思、相互合作、相互诊断，让同学们在触、感悟中猎取知识，初步形成探究能力。 如案例4：在二氧化碳溶解性实验探究时，给出探究情境：“小亮同学在一个塑料瓶中收集了二氧化碳，再向其中加入水，盖上瓶盖振荡，都猜想他将看到什么现象（容器变瘪） 获得什么结论？在实验中他没有观察到此现象，请猜想一下可能的原因是什么？”。现实录同学们在课堂上讨论交流归纳的六种可能的原因，并对每种猜想进行了再探究，从而获得了正确的认识。六种猜想分别为：（l）塑料瓶材料质地太硬，不易变形；（2）瓶中二氧化碳没有收集满；（3）塑料瓶气密性不太好，漏气；（4）在向瓶中加水时，没有把瓶口用玻璃片盖住一都分或长时间没有盖瓶盖。使大部分二氧化碳扩散到空气中；（5）倒入塑料瓶内的水太少，没有消耗足够的二氧化碳，使瓶内气压减小不够；（6）倒入瓶内的水太多。把绝大部分二氧化碳排到空气中。 四、归纳整理小结，体悟探究成果 学生学习完一个课题或一个单元后，让学生自己小结归纳整理，或者撰写小论文。该过程既是培养和提高同学们再探究的过程，又是一个创新的过程。由于每个课题同学们都有亲身体验，所以同学们觉得有话可说，有话要说，这种在和谐民主氛围中的交流，既让同学们体验、到思索探究的心路历程，又使同学们获取真知用心智得到了锻炼，体验一种探究的乐趣和成功的喜悦，同时也体悟到探究的收获和成果。学生在学习化学的感受上，有独特的见解，在知识的总结归纳上，同学们以多种方式对知识进行再探究。如学习二氧化碳后，谢伊颀同学撰写的论文《二氧化碳飘流记》，采用拟人化的手法，将二氧化碳的性质、用途等知识以故事的形式介绍给人们。请看： 二氧化碳漂流记 我出生于空气这个大家庭里，它由我、氧气、氮气等成员组成，由于我密度大，他们把我压在最低层。但我不满足于现状，于是我的分子偷偷逃了出来，向他们的分子中间扩散并与氮气分子、氧气分子等混合在一起。时间长了，我想逃出空气，看看外面的世界，就开始飘流。 刚飘流了几日，我就来到了南极．那儿温度在－78.5℃以下，使我变成固体二氧化碳──干冰。我以为从此我会很难与人们见面。结果人类发现了我，把我带出南极，利用我进行人工降雨，保藏很容易腐败的食品等。人类特别感谢我，我为他们立了功。离开南极温度慢慢上升，我又恢复原样。于是又开始飘流。 一日，我发现了水这个大家庭，我便偷偷溶入水中，并与水结合生成碳酸。由于此过程没有明显现象发生，水这个大家庭成员没有一个发现我，我暗自庆幸着。可是没过几日，他们似乎有所察觉，便到处搜索我，结果一无所获，他们就请来了他们的远亲紫色石蕊来帮忙，紫色石蕊一加入，液体立刻变成红色。碳酸可是深明大义的，说自己不稳定，要把我分解出来，并想把我从水中赶出去。看来，我在水中难以呆下去了，我从水中飘流出来。孤苦伶仃的我继续飘流，没过几日，我又加入石灰水这个大家庭，结果因为我的加入，使石灰水变得天昏地暗，把他们搅浑浊了。没过多久，我厌倦这浑浊的世界，又开始飘流。 正当我十分孤独时，在高温炉子里认识了碳，很快我们就成为好朋友，我们天天形影不离，亲密无比，时间长了，我与碳一起生成一氧化碳。然而，我们却发现，凡是我俩的产物（一氧化碳）所到的地方，就有人感到头痛，甚至会死亡，原来他们是中了一氧化碳的毒。人们很生气，他们说因为我和碳的杰作（一氧化碳）使他们中毒，于是他们到处捉拿一氧化碳，并想方设法把一氧化碳转变成我（二氧化碳），我也不忍心，又从高温炉中飘流出来。 我也累了，不愿再飘流下去了，空气才是我的家，虽然所处地位很低，含量仅占空气体积的0.03％，但有我的一席之地，于是我又回到空气这个大家庭里。决心为人类作出贡献，哪里着火了，我就赶到现场伸开双臂。像母鸡保护小鸡似的，覆盖在燃烧物表面，发挥我不支持燃烧的本领，使燃烧物因隔绝空气而熄灭。并为绿色植物进行光合作用提供原料。我也不记前嫌，当人们需要我制汽水等碳酸饮料时，我又回到水中。当人们建房时，我又与石灰浆中的氢氧化钙结合转变成坚固的碳酸钙。总之，我愿为人类牺牲我自己，奉献我自己。 这样的童话故事、化学小诗还有很多，无法一一列举。 科学探究是新课程内容五个—级主题中的一个主题。它包含的要素很多，涉及提出问题、猜想与假设、制定计划、收集证据、解释和结论、反思与评价、表达与交流等要素。探究活动中根据实际情况要素可多可少，呈现顺序序也不是一成不变，如“进行实验”既可作为收集证据的途径，也是提出问题或假设的一种依据。探究活动的形式可以是实验、讨论、调查等多种形式，在实际教学中，应尽可能创造条件，多开展课堂内的体现学生自主性的探究活动，从而让学生学习科学的学习方法，培养开创意识和创新思维。当然。探究性学习不能孤立于其他教学方式，应与其他教学方式有机结合，相互配合，才能实现课程目标；才能提高学生的科学素养；使学生获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能；培养学生的合作精神和社会责任感；提高未来公民适应现代社会生活的能力。