浅谈生态化学课堂中科学探究的重要性

谢峰

摘要：文章研究生态化学课堂中如何进行科学探究，提出生态化学课堂中科学探究的实施策略，并以“探究氛的性质”为例设计了教学案例，凸显出科学探究对提高生态化学课堂高效性的重要作用，同时生态化学课堂也可以让科学探究更精彩，师生关系更和谐。

关键词：生态化学;科学探究;氨;小组合作

文章编号：1008-0546（2018）10-0033-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

生态化学课堂教学设计应把促进全体学生的发展作为出发点和落脚点，以学生发展为本的思想现已普遍被广大教师接受。要在日常教学中贯彻这一思想，教师们认为要培养学生自主学习的能力，但在实际教学过程中很多教师顾忌较多，不敢轻易放手，更多地表现为不相信学生的能力，很多时候还是按照教师预先设计好的过程和方案将课堂开展下去，虽然表面看上去完成了教学内容，学生也会做题目了，但学生自主学习能力、创新意识并没有得到提高，其表现为题目形式稍加变化，学生就找不出解决问题的关键，甚至读不懂题目，往往是心有余而力不足。化学是一门以实验为基础的学科，实验往往能激发学生的探究意识和探究欲望，如果能充分发挥化学学科的这一特色，将实验探究融入到整个教学过程中，必将能有助培养学生自主学习的能力，以学生发展为本的原则将会得到很好地贯彻和落实。由此可见，如何让学生在课堂中进行自主实验、科学探究是生态化学课堂的核心内容。本文拟以“探究氨的性质”为例，研究基于生态化学课堂中科学探究的基本方式。

一、生态化学课堂中科学探究的实施策略

生态化学课堂是一种以教师、学生和课堂教学环境所构成的特殊的化学课堂教学生态系统，它不是课堂教学的简单生活化或活动化。在这种课堂中，教师、学生与教学环境之间是一个整体，它们的关系是和谐的、开放的、可持续发展的，是一个充满生命力、创造力的生态系统。所以，教师在教学过程中应紧密结合学生已有的知识基础，严格遵循学生认知发展规律，充分挖掘教材中有关科学探究的内容，强化学生的探究意识，努力营造一个气氛活跃，学生主动参与探究，师生互动，兴趣盎然的生态化学课堂。具体来说有以下几个实施策略。

1.创设适宜情境，建立探究生态

没有情境的课堂对学生来说如同是行走在沙漠之中，缺乏活力和生机，更谈不上提高学生的兴趣和探究欲望。情境的创设方式可以是问题情境、生活情境、新闻报道、化工生产、化学史实等，呈现方式可以是图文并茂，也可以是科学趣闻轶事或一段视频等，其意义均在于激发学生的学习兴趣，建立起良好的探究生态教学情境，让学生积极主动地参与教学过程。例如本节课探究氨的性质，笔者从获得诺贝尔奖的屠呦呦开始引入，接着给学生看了一段关于介绍三位因合成氨获得诺贝尔奖的科学家的视频，让学生知道氨是解决世界粮食问题的最大功臣，从而激发了学生对氨的好奇心，为科学探究氨的性质创设了良好的情境。

2.巧设探究问题，优化探究生态

设计有价值的探究问题往往是探究教学能够顺利展开的关键，我们设计的探究问题既要在学生力所能及的范围之内，又要让学生感觉具有一定的挑战性;既要能让学生大胆创新，又要使学生清楚自己要做什么，该怎么去做。只有这样的问题设置，学生才能在不断地提出问题、解决问题的过程中，发挥学习的主动性，感受学习的乐趣。例如本节课在学习氨易溶于水的性质时设计了喷泉实验，提出两个问题：（1）圆底烧瓶内为什么形成喷泉？（2）如果把烧瓶内的NH₃换成CO₂，如何形成喷泉？第一个问题比较简单，第二个问题具有一定的挑战性，学生只有完全理解是氨迅速溶于水使烧瓶内外形成压强差从而产生喷泉，才能创造性地解决第二个问题，将烧杯中的H₂O换成NaOH溶液。

3.充分思维训练，强化探究生态

苏霍姆林斯基说：“在学生的脑力劳动中，摆在第一位的不是背书和记忆别人的思想，而是让学生本人进行思考;如果学生不能筹划他自己解决问题的方法，自己寻找出路，他就学不到什么，即使他能背出一些正确的答案，百分之百正确，他还是学不到什么。”任何一个概念的形成都经历着由感性到理性的抽象概括过程。在教学过程中，既要留有充分的时间让学生独立思考，形成自己的观点，同时又要鼓励学生善于表达自己的观点，虚心地倾听他人的意见，并以此来审视和修正自己的观点，生成新的感悟，逐渐建构出正确而完整的知识体系。例如本节课在学习氨水中粒子成分时笔者让学生以小组为单位，设计实验进行探究，并留有充分时间让学生积极思考，大胆推测，说出自己的观点，不完善的地方其他同学再补充、再修正，最终得出氨水中粒子成分的合理答案。

4.课本走向生活，升华探究生态

现实生活中处处有化学问题，我们要让学生既能发现课本中的化学问题，同时也要放眼课本外，到生活中寻找和发现问题，并对这些间题进行探究，努力寻找解决问题的方法，让化学与社会生活产生密切联系，从而使化学知识转变为解决实际问题的能力，这也是生态化学所倡导的“从生活走进化学，从化学走向社会”的教学思想。例如本节课在学习氨与酸反应时，设计了爱式试剂检测猪肉是否变质的实验，并讓学生思考原理，探究爱式试剂的主要成分。这样学生应用了刚学的化学知识解决了生活中的问题，使化学又回归了生活，不但巩固了学生在本节课所学的知识，同时也提高了学生的科学素养。

二、生态化学课堂中科学探究的实施过程

下面以“探究氨的性质”为例，说明在生态化学课堂中科学探究的具体实施过程。

1.情境导入，引发学生探究兴趣

【情境导入】播放2015年诺贝尔医学奖获得者屠呦呦的相关视频;播放因研究合成氨而获得诺贝尔奖的其他三位科学家视频。

设计意图：通过人物介绍视频让学生切实体会到氨在我们日常生活中的重要作用，激发学生学习氨的热情，使学生体会到化学对人类社会发展所起到的重要作用，培养学生的科学态度和科学精神。

2.设计方案，引导学生科学探究

（1）实验探究，初步认识氨

【探究实验一】学生自主完成氨水与酚酞、浓盐酸、浓硫酸、红色石蕊试纸等反应，初步认识氨。

【提问】各小组同学汇报活动记录。

【小组一】向氨水中加入了酚酞，发现溶液变红，说明氨水显碱性。

【小组二】向氨水中加入浓盐酸，发现出现白烟，说明氨和酸能反应。

【小组三】将氨水滴在红色石蕊试纸上，试纸变红，说明氨水显碱性。

设计意图：本实验是开放性实验，教师预先给小组学生准备了氨水、酚酞、浓硫酸、红色石蕊试纸等试剂，且不限定实验内容，放开让学生去自主实验，使学生能首先从感官上认识氨，激发学生的学习兴趣，学生在实验过程中一定会发现很多有趣的现象，从而必定会产生一系列的疑问，比如：氨水为什么显碱性？氨与酸反应生成的白色物质是什么？带着疑问便可以进行下一环节的继续探究。

（2）小组合作，深入认识氨的物理性质

【提问】根据刚才的实验总结氨的物理性质？如何收集一试管氨气？液氨为什么可以用做致冷剂？

【学生回答】氨是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，能溶于水。可以用向下排空气法收集氨气。氨易液化，可以做致冷劑。

【探究实验二】学生以小组为单位，自主完成喷泉实验，观察并说出现象。

【小组讨论】①烧瓶内形成喷泉的原因？②哪些气体能溶于水形成喷泉？③如何改进实验，使CO₂也能形成喷泉？

【小组一】氨气极易溶于水，使烧瓶内外形成压强差。

（小组二】HCl、NO₂等。

【小组三1将水换成NaOH溶液。

设计意图：学生通过刚才的自主实验已初步认识到氨，并能很快说出氨的颜色、状态、气味、密度等物理性质，但对氨的溶解性大小、易液化等性质不是很熟悉，通过学生自主实验、液氨作致冷剂的视频的播放让学生分小组讨论原理，加深了学生对这两个物理性质的理解。

（3）实验探究，充分认知氨的化学性质

【探究实验三】设计实验探究氨水中的粒子成分。

【合作探究】向氨水中加入酚酞，酚酞变红;继续加热此溶液，红色褪去。

【结论】以上现象说明氨水中存在如下平衡：NH₃+H₂ONH₃·H₂ONH₄⁺+OH^-，则氨水中的粒子成分为NH₃、H₂O、NH₃·H₂O、NH₄⁺、OH^-、H⁺。

【小组讨论】1.在一盛有蒸馏水的烧杯中有一悬浮的小球，当向烧杯中不断通氨气，小球下沉，解释原因。

2.在标准状态下，有一充满NH₃的圆底烧瓶做喷泉实验，当喷泉充满整个烧瓶时，求烧瓶中氨水的物质的量浓度。

设计意图：氨与水的反应以及氨水中的粒子成分分析是本节课的重点和难点，通过投影的辅助，步步设疑，层层驱动，引导学生了解氨与水反应生成的产物以及氨水显碱性的原因，知道氨水密度随浓度的变化规律，并能解决氨水浓度等问题。

【探究实验四】设计实验探究氨与酸的反应。

【合作探究】取两支Y型管，Y型管中一边滴加浓氨水，另一边分别滴加浓盐酸或浓硫酸，氨水与酸都不接触，试剂加完后迅速用塞子把管口塞好，观察现象。

【结论】浓氨水与浓盐酸反应有白烟，与浓硫酸反应无白烟。浓氨水、浓盐酸都有挥发性，挥发出的氨分子与氯化氢分子在空气中接触生成氯化铵，产生白烟;而浓硫酸无挥发性，不会产生白烟。

【探究实验五】用爱式试剂检验猪肉是否变质，说明原理。

【结论】变质的猪肉接触爱式试剂周围出现白烟，新鲜的猪肉没有。变质的猪肉会产生氨气，遇到爱式试剂中挥发出的氯化氢，反应产生白烟。

设计意图：氨与酸反应实验课本上是用两根玻璃棒分别蘸取两溶液靠近完成。做演示实验问题不大，但如果做学生分组实验的话势必会产生大量白烟，污染环境。笔者改进了实验，采用Y型管完成实验，一端通浓氨水，另一端通浓盐酸或浓硫酸，管口用软木塞塞好，这样不但能观察到较长时间的白烟现象，而且还不会对环境产生污染。

【Flash动画演示】氨气和氧气在催化剂作用下的反应。

【学生活动】观察反应现象，请学生写出此反应的化学反应方程式。

【小组讨论】氨的催化氧化在工业上的应用。

设计意图：氨的催化氧化是工业制取硝酸的重要反应之一，但实验室无法直接完成实验过程，通过动画演示实验能让学生透过现象看本质，加深学生对反应本质的理解。

3.联系实际，开华学生探究意识

【提问】根据所学氨的性质，讨论氨的用途。

【学生回答】可以做致冷剂、制硝酸、制氮肥等等。

设计意图：丰富学生对氨用途的了解，打开资源利用和绿色化学的新视界。

【结束】今天这节课主要学习了氨的性质，下节课将继续学习氨的工业制法、实验室制法以及铵盐的性质，今天这节课我们就上到这里，下课！

【布置作业】

作业一：教材P97：1、3、4

作业二：家庭装修导致室内空气污染，主要有四大类污染物：甲醛，苯，放射性物质和氨，请通过查阅有关资料或上网了解室内装修为何会产生氨，如何控制。

三、生态化学课堂中科学探究的教学反思

生态化学理念下的高中化学课堂优质教学重点在于形成学生自主、合作、探究学习方式的能力。如果在教学过程中学生没有形成积极的探究意识，即便教师具有渊博的知识，教学过程思路清晰，思维严謹，教态优雅大方，板书工整规范，都很难说就是生态、优质的教学。本节课完全颠覆了传统的教学模式，大胆创新，将实验作为科学探究的重要手段，体现了新课程理念。整堂课中，教师创设适宜情境，巧设探究问题，调动学生学习积极性，充分打开学生思维，让学生通过自主实验发现问题、提出问题、探究问题、解决问题，学生在各种化学探究活动中不仅理解了概念、体验到物质转化的过程，还有效地发展了其创新能力与解决实际问题的能力，学生自主学习能力得到提高。教学过程中笔者先设计了活动一，给每组学生准备了一瓶氨的水溶液，放开让学生自主地去做实验。在自主实验中学生自然会发现氨的物理性质，发现氨水中加酚酞变红，发现氨水中加酸会产生白色物质、放热等等。他们会产生一系列的疑问。氨易溶于水，那溶解度到底有多大呢？氨水为什么显碱性？氨水中加酸为什么会产生白色物质？白色物质是烟还是雾？介于这样的疑问，笔者设计了活动二和活动三。活动二重点探究了氨易溶于水这样的特性，以喷泉实验为主线，让学生讨论出引发喷泉的原理，从而得出产生喷泉是因为氨极易溶于水，使烧瓶内外产生了压强差这样的结论。活动三笔者分别设计了氨与水的反应、氨与酸的反应、氨的催化氧化这三个内容。在活动一中学生发现了氨水显碱性，那为什么显碱性？带着疑问，笔者让学生推出了是由于NH₃与水反应生成了NH₃·H₂O，NH₃·H₂O电离产生了OH^-，溶液显碱性，自然而然学生发现了氨能与水反应这一事实。在讨论氨与酸反应的时候，笔者设计了一个Y型管，一边注人浓氨水，一边分别注人两种酸，让学生实验探究，观察现象。学生通过实验马上发现浓盐酸中出现白色物质，浓硫酸中没有，由于两个实验氨水与酸都没有接触，但浓盐酸上方仍然产生白色物质，学生自然想到是由于浓氨水挥发出的NH₃与浓盐酸挥发出的HCl在空气中反应生成盐，是烟。而浓硫酸没有挥发性，两种溶液又没有接触，不反应，不会出现白烟，但如果把浓硫酸和浓氨水接触，也能生成白色物质，说明浓氨水和浓硫酸可以反应。第三个探究的是氨的还原性，从化合价分析，得出氨能被氧化这一事实，笔者用了一个动画演示实验，让学生推出了氨催化氧化后的产物。最后，请学生根据氨的性质小结出氨的用途。

教学实践表明：在生态化学课堂上，教师只需提供实验材料和思考问题，学生完全有能力通过小组合作的方式自主设计实验，学生在观察实验现象时必能获得大量的感性信息，同时也会经过思考提出一系列问题，带着问题去积极探索，学生既体验到活动探究的乐趣，也体会到已有知识迁移应用的意义。本节课从课堂生态来看，课堂中学生主动参与意识较为强烈，小组内科学探究氛围较好，体现了以学生发展为本的教学原则。所以，科学探究可以让生态化学课堂更精彩，这样的课堂使师生关系更和谐，教学更高效。

参考文献

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