胶体本质的探究性教学设计

彭伟桥

文章编号：1005－6629(2009)01－0042－03中图分类号：G633.8文献标识码：B

教学背景

从教材内容安排上，“胶体”紧随“晶体结构”之后。从知识体系上，胶体与之前学过的溶液、浊液一起都属于“分散系”，而晶体结构与之前学过的分子结构、原子结构一起都属于“物质结构”体系，这看似分立的两块知识之间却有着深层的关系，因为一个研究的是物质的构成形式，一个研究的是物质的分散形式，都与“粒子”有关。因此进行胶体一节的教学时，晶体结构自然成为胶体研究的基础之一。

溶液、浊液是学生已有的认知，当然也是进行胶体教学的基础。

教学设计思考（说课）

1教学方法

基于教学背景分析，本节教学设计主要利用对比法，在研究过程中主要与学生已认知的溶液进行对比，让学生在对比探究中发现新的知识，然后在此基础上通过实证法认识新的知识——胶体的本质。

2教学引入

同样基于上面的背景分析，本节教学选择以晶体的构成为基础，通过设问的方式，引入本节的教学：晶体是由微粒（分子、离子、原子等）构成的，那么晶体在一定条件下分散时，能否分散为单个的分子或离子呢？（由此让学生回忆起“溶液”知识）；进一步设问：那么晶体分散时是否只能以单个的分子或离子形式分散呢？（由此让这生回忆起“浊液”的知识）。

设计这样的方式引入教学，一方面是为了让学生意识到本章要学习的知识，与上一章是逆向的。上一章是研究物质的构成，本章是研究物质的分散，既然是逆向的，就必然有联系。从而让学生感觉到在晶体结构之后进行本章知识的学习是顺理成章，这样既能强化知识间的联系，又能激发学生的求知欲。另一方面是为了让学生回忆已学过的关于物质分散的知识（溶液、浊液），从而为学习胶体的知识作准备。

3教学准备

为了有利学生作对比探究，在引入本节教学后，顺势引导学生对溶液和浊液进行了对比式的复习准备，通过这种准备：

1.适时引出分散系的概念;

2.为学生比较粒子直径大小作实验方法上的准备（过滤、光照）。

4 教学情景

作了以上的教学准备后，及时将教材上制备Fe（OH）₃胶体的演示实验作为教学情景推出，学生眼前会呈现一外观透明、均一的红褐色液体。

面对该情景，问题自然就产生了：该红褐色的透明液体是溶液吗？溶质又是什么？

5 问题探究

面对从情景中产生的问题，设计了两个探究步骤：

5.1引导学生在探究该问题的过程中产生新的发现——存在一个新的分散系。方法——对比法。

5.2然后引导学生进一步通过探究去认识该“新发现”的本质。方法——实证法

第1个步骤的探究设计以原理分析和对比实验相结合。

第2个步骤的探究设计时以相关的化学史知识启发学生。

在整个探究过程中，为学生活动提供了一个宽松的对话交流环境，学生在过程中兴趣和能力都能得到发展。

教学目标

1.知识：（1）认识胶体的本质;

（2）建立分散系概念并初步建立分散系的知识结构。

技能：培养学生的实验设计能力和分析能力。

2.过程与方法：

（1）形成用“对比”和“实证”的方式探究问题的方法；

（2）学会从化学发展史中获得启发和灵感。

3.情感态度与价值观：

（1）让学生形成善于质疑和发现的品质；

（2）培养学生的创新精神。

教学重难点

重点：胶体的本质。

难点：胶体中胶粒直径与溶液中分散介质粒子直径的比较。

教学方法

对比法、实证法

课时安排

1课时

教学流程设计及课堂教学实录

1教学引入

在上一章中通过对晶体结构的学习，我们认识到物质是由微粒（分子、离子或原子等）依靠一定的作用构成的。那么反过来当物质在一定条件下分散时，可能以什么样的形式分散呢？这就本章要讨论的问题。

2教学准备

2.1知识准备

［复习引导］ 设问１： 一种物质向另一种物质中分散时，能否一直分散到单个的分子或离子形式？举例说明。

［过程实录：学生想到了溶液，并举出了NaCl溶液和蔗糖溶液等］

设问2：一种物质在另一种物质中分散时，是否只能以单个分子或离子形式分散呢？举例说明。

［过程实录：在稍作提示下，学生想到了浊液，并举出了ＣaCO₃悬浊液等；我作了补充：如植物油分散到水中形成的乳浊液］

［教师讲解］化学上，把一种（或几种）物质以粒子的形式分散到另一种物质中形成的混合物统称为分散系。

2.2 实验技能准备

［教师引导］设问3：如果要用实验来证明悬浊液中分散相粒子（固体小颗粒）直径比溶液中分散介质粒子（分子或离子）直径大，你会想到什么操作？

［过程实录：学生想到了“过滤”］

设问4：我们知道“溶液透明，浊液浑浊”，如果一束入射光分别照射它们，结果会是怎样？

实验设置１：一束入射光分别照射：①CuSO₄溶液； ②Fe（OH）₃悬浊液（临时用FeCl3溶液和NaOH溶液反应混合配制）。

现象：CuSO₄溶液——入射光正前方能观察到透过来的亮点， Fe(OH)₃浊液——无此现象。

[过程实录：学生分析得出，区别是由于分散质粒子直径不同造成的，由于悬浊液中分散质小颗粒直径大，对光产生反射现象。]

[教师讲解]这种光学实验方法也可以用来比较粒子直径的大小。

复习板书：

1. 分散系：一种（或几种）物质以粒子的形式分散到另一种物质中形成的混合物统称为分散系。分散相——分散成粒子的物质，分散介质——起分散作用的物质。

2.溶液、浊液比较

3教学情景及问题产生

实验设置2：将1～2mL FeCl3饱和溶液滴加到盛有20mL沸水的小烧杯中，加热煮沸一段时间。

现象：（原来）黄色的液体转化为透明的红褐色液体。

问题产生：该透明的红褐色液体是溶液吗？溶质是什么物质呢？

4问题的探究

4.1从原理角度探究

[环境设计]在此设计一个学生交流对话的环境，让学生从理论上进行充分的分析、讨论。

[过程实录：有学生认为是溶液，理由是：①该液体外观透明；②红褐色是 Fe(OH)₃的颜色；③加热促进铁离子水解，产生的是Fe(OH)₃；

也有学生反对，理由是Fe(OH)₃在水中不溶，液体的颜色不可能这么深；

我也参与讨论中，提出：如果是溶液，那么分散相粒子应该是单个的离子或分子，从颜色上看，可能全部以Fe³⁺和OH-形式分散吗？从晶体类型上看，可能以单个Fe(OH)₃分子形式分散吗？]

[学生质疑]学生开始产生质疑，难道在溶液与浊液之外存在新的分散系？

4.2从实验角度探究：

[教师引导]设问5：证明该红褐色液体与溶液是否存在区别，通常用的实验方法是什么？

[过程实录：学生想到了“对比实验”，我趁势启发学生在刚才的教学准备（实验技能准备）启发下设计实验]

实验设置3：一束光分别通过①CuSO₄溶液、 ②红褐色液体。

实验设置4：将实验1中制得的Fe（OH）₃浊液静置，将上层清液[对Fe（OH）₃而言，上层清液是它的饱和溶液]与红褐色液体进行颜色对比。

[说明]：静置Fe（OH）₃浊液，在小烧杯中的效果比试管中好，而且很快。

[过程实录]：在实验3中，学生观察到红褐色液体中出现了一条光路，而溶液中没有该现象；在实验4中，观察到Fe（OH）₃饱和溶液呈无色，与红褐色液体完全不同。

[教师讲解]红褐色液体出现了一条光路，是粒子对光散射的结果，该现象称为丁达尔现象。

[学生发现]该红褐色液体不同于溶液和浊液，是一个新的分散系。

[教师引导]设问6： 那么该分散系中， 分散相 Fe（OH）₃是什么形式分散呢？

[方法指导]：实证法。

1.假设

与Fe（OH）₃悬浊液中的小颗粒类似，红褐色液体中分散相粒子也是很多Fe（OH）₃的集合体，但集合的程度小一些。

[假设依据：①加热促进Fe³⁺水解，产生很多 Fe（OH）₃；②红褐色较深却没有固体小颗粒；③不属于溶液，不是以单个分子或离子形式存在]

2.实验证明

[教师启发]按照这种假设，该液体中分散相粒子的直径会比溶液中单个分子或离子的大很多，请大家从这个角度讨论设计实验证明。

[过程实录：受到前面教学准备中的启发，学生立刻想到了“过滤”，在我说明实验证明该粒子也能透过滤纸后，学生沉默了。]

[教师启发]介绍相关的化学史知识以启发学生的思维。

1861年，苏格兰科学家格雷姆（Graham）在研究不同物质的分子在水溶液中的扩散性质时，发现有的分子扩散速度很快（如甘油分子），有的则扩散较慢（如淀粉分子），并且在进行分子能否透过半透膜实验时，证实了扩散速度较慢的分子（如淀粉分子）的直径大得多。

实验设置5：淀粉与食盐的混和溶液装入半透膜袋中，然后将半透膜浸泡在盛有蒸馏水的烧杯中进行渗析实验。

由于在烧杯的液体中没有检验到淀粉分子，而检验到了氯离子，说明淀粉分子不能透过半透膜，从而证明了淀粉分子直径比氯离子大得多。

[学生活动]在教师的启发引导下，学生设计了以下实验来证明假设。

1.直接证明：用半透膜取代滤纸，将红褐色液体进行渗析实验。

2.间接证明：用一束入射光照射淀粉溶液（与红褐色液体进行对比实验），观察是否能产生达尔现象。

[过程实录]：教学中选择的是间接证明，通过对比实验发现与红褐色液体一样，淀粉溶液也能产生丁达尔现象，从而证明了红褐色液体中分散相粒的直径与淀粉分子直径接近，比溶液中小分子或离子的直径大得多。

[教师讲解]：1、通过以上的探究，我们发现了一个不同于溶液和浊液的新的分散系，并认识到这个新的分散系中分散相粒子的直径介于溶液与浊液中粒子直径之间（1～100nm）， 科学家把这样的分散系称为“胶体”，其中的分散相粒子称为“胶粒”。

2.胶体不是某些物质特有的现象，而是物质的一种分散状态，如NaCl分散在水中形成溶液，而分散在酒精中可形成胶体，关键是分散相粒子直径是否在1～100nm的范围。

教学反思

这一节课的成功得益教学设计中的两个方面：一个是教学准备的设计，既作了知识上的准备，也作了实验技能、方法上的准备；另一个是问题探究部分的设计，设计为先发现再认识两个步骤。

为了突破“溶液与浊液中分散相粒子大小比较”这一难点，课前设计中不仅设计了渗析实验，同时也设计了从丁达尔现象角度来比较（从这个角度比较，实验更简单）。然而，在实际教学时，发现学生对“如何才能产生光的散射”以及“光的散射强度与粒子直径的关系”并不清楚，因此课堂教学中，我立即放弃了这一设计。丁达尔现象这一实验只在发现问题时起到了一定的作用，而在认识发现的问题上没有发挥到作用，这是课前没考虑到的。