在实验探究中生成

摘要：本文通过一道化学实验设计题的解答引发对常规实验方法的反思，并将反思生成的思路转化为课堂探究性实验课题，通过对探究性实验课题的提出、设计以及实施，得出动态探究性实验课堂生成的特点，并提出相应的教学策略。

关键词：实验探究；课堂生成

文章编号：1005－6629(2010)11－0016－03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

本文从课堂教学的实际出发，由一道实验题的讨论生成了一节生动的富于创新的动态探究性课，以此为例，说明基于实验设计的动态探究性课堂的生成过程。

1 新课题的提出

1.1问题起源

在一次实验复习课上，为向学生说明实验设计题的解题方法，我安排了这样一道基础化学实验设计题：如何用铜和硫酸制备硫酸铜？指出可能的反应原理，判断优劣，并指出具体的实验操作方法。

大部分同学都会得出以下两种方法：

①Cu+2H2SO4 CuSO4+2H2O+SO2

②2Cu+O2 2CuO；CuO+H2SO4=CuSO4+H2O。

1.2思维矛盾的产生

显然，第二种方法更好，其硫酸的利用率高且不产生有害物质。那么按照理论思路，即按反应顺序选择先灼烧，再与硫酸反应，最终生成硫酸铜的方法是否合理呢？我向学生展示下图，让他们选择实际的操作方法。

图2方法应该更合理。选择用一定浓度的稀硫酸和铜片共热，同时向其中通入氧气或空气，这样可以避免设备复杂、固体铜不易灼烧且灼烧不充分、浪费原材料的情况出现，同时也能降低能耗，体现了实验设计应遵循的科学性和简约性的原则，理论和实际的矛盾使学生产生了认知冲突。

1.3思维火花的产生

在课上我列举了工业制硫酸铜的原理： 铜粉、空气氧化法生产硫酸铜是在稀硫酸溶液中进行的，这是一个固液气三相反应，铜粉必须在稀硫酸中充分的鼓泡，让铜粉悬浮起来，悬浮的铜粉在加热的稀硫酸中被氧气氧化为硫酸铜。同学们在已有认识和实际问题矛盾的解决中，思维的火苗也越燃越旺！

有位同学提出：能否用电解的方法，即铜作阳极电解一定浓度的硫酸溶液，通过发生如下反应：Cu+H2SO4 CuSO4+H2来制取，产物无污染，还有副产物氢气可以另作他用。查询资料无先例后，我将学生分组，课后设计实验方案，安排一节课实施学生设计的实验，研讨其中问题。实验探究过程如下。

2新课题――铜阳极法制硫酸铜实验的探究

2.1实验用品

浓硫酸、纯铜（作阳极）、直流电源、天平、石墨电极、烘干装置、导管、烧杯（250 mL）等。

2.2实验目的

探究铜阳极法制硫酸铜实验的可行性；不同浓度的硫酸以及不同时间段的实验效果对比。

2.3实验设计及分析

按图3所示连接好实验装置。在两个相同的烧杯内分别注入体积比为13和16的硫酸溶液；选用干净的铜片为阳极，实验前，称量铜片的质量并记录，石墨为阴极，控制相同的电压(18V)进行电解，实验时间均为15分钟，同时分时间段（5分钟、10分钟、15分钟）记录产生的实验现象，结束后，取出烧杯中的铜片，洗净、烘干后称量记录其质量。实验现象及实验相关数据如表1所示：

2.4实验注意事项

（1）两种不同浓度的稀硫酸配制后，应全部冷却到室温时再开始实验；

（2）两个烧杯中阴阳两极间的距离应保持相同；

（3）两只烧杯中的电解最好是同时进行，以便比较。

2.5实验结论

通过上述实验，可以得出以下几个结论：

(1)用铜作阳极电解稀硫酸，可制得一定浓度的硫酸铜溶液； （2）硫酸的浓度对电解速度有较大影响，浓度越大，电解速度越快； （3）由于溶液中铜离子的浓度不断增大，达到一定量后，铜离子将被还原在阴极析出，使硫酸铜溶液的浓度难以持续增大； （4）当溶液中同时存在较多量Cu2+和H+时，电解时铜和氢气可在阴极同时产生； （5）从工业生产考虑，用这种方法产出的硫酸铜溶液中含有较多的硫酸，不纯净，且随着铜从阴极析出，硫酸铜浓度持续增大受到影响，因此不宜进行大量的工业生产，并且电解能耗高，原料的利用率也不高。综合考虑，在工业生产中不宜采用这种方法。

在经过探究总结后，我又提出几个预设问题，这些问题使得动态课堂得到进一步延续，也使得探究从理论上继续深化，如可否运用氯碱工业原理加以迁移，避免铜离子在阴极上被还原？能否解决硫酸铜与硫酸混合在一起不纯净的问题等？学生提出电解池以阴离子交换膜隔开，在阳极室注入少量硫酸铜溶液，阴极室注入硫酸溶液，进行电解。图示如下：鉴于时间和仪器、设备的原因，我们未就这一原理的实际应用的可行性进行进一步探究，但在学生的思想中埋下了创造的种子，为更深入的探究埋下了伏笔。

3反思与总结

从上述实验探究新课题产生的过程来看，思考得出基于实验设计的动态探究性课堂的形成有以下几个步骤：原始问题的提出和探讨思维矛盾的产生思维火花的形成新探究课题的设计探究性课题的实施新问题的提出。因此，动态探究性课堂的生成，尤其是基于实验设计的探究性课堂的生成，对学生的思维水平提出了更高的要求，动态探究性课堂的生成是一个不断延续的过程，包括思维、方法、内容数量以及深度的延续，这样的教学设计，不但可以使学生走出既定教学内容对于思维的束缚，引起他们强烈的探究兴趣，同时对教师自身的专业理论水平以及教学能力也提出了更高的要求。

教师在实验教学的过程中不应仅满足于对教材实验的探究分析，而应善于捕捉学生的兴奋点，突破陈规，灵活的运用多种方法开发具有研究价值和教学意义的探究性课题。基于实验设计动态课堂探究课题的开发，需要对学生实际技能、实验本身的有效性等因素，多方面思考，如通过将教材理论进行实验物化、关注异常实验现象、通过实验验证疑难问题、改进实验的反应条件以及新实验方法的应用等，均可以作为生成实验课题的思路来源。

教学方法的选择是影响教学效果最直接的因素，不论是原先设计好的教学内容还是课堂上动态生成的内容，都有其特定的价值。研究性教学通过引导学生开展探究，促进学生感知、体验、感悟、内化而得到经验知识的过程，无疑对促进学生主体性的张扬和自由精神的焕发起着巨大的作用。教师既应通过预设的问题进行探究性教学，对课堂上动态生成的问题也应发挥创造性，灵活运用多种教学方法，追求过程的价值，不硬性规定教学的进程和学生的同步发展，而是承认不同的学生有不同的学习方法和途径，注重“留有余地”和设计的灵活性，使教学过程真正成为师生之间相互了解、互相学习的平等对话过程。

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