基于问题解决的实验教学设计探讨——以“氢氧化铝的制备和性质”为例

刘立功

（徐州市九里中学 江苏徐州 221006）

基于问题解决的实验教学设计探讨
——以“氢氧化铝的制备和性质”为例

刘立功

（徐州市九里中学 江苏徐州 221006）

以“氢氧化铝的制备和性质”为例，探讨了以问题引导实验教学的方案设计，在这种模式下，教师根据学生的知识和心理状况，按照行为主义学习理论和认知学习理论，精心安排问题序列，充分预见、恰当处理教学过程中的生成性问题。学生经过独立思考，相互讨论，合作实验，展示交流，发现问题，在教师的适当点拨下解决问题，从而获得了知识，提高了综合分析、归纳推理的能力。

问题解决；化学实验；氢氧化铝

“老师，我们什么时候上实验课”，当一班的学生看到二班的学生从实验室出来后，这样问我。从他们渴望的眼神和急切的语气中，可以判断出他们被化学实验给迷住了，他们喜欢做实验。

高中化学新课程标准指出：“实验是学生学习化学、实现科学探究的重要途径”。教师如何设计课堂实验教学，引导学生主动学习，促进学生发展思维，就显得特别重要。经过长期的教学实践，我发现按照“问题解决”的模式来设计实验教学，有利于学生实验能力的培养，有利于学生化学科学素养的提高。

下面以“氢氧化铝的制备和性质”为例加以阐述和说明。

一、本节实验内容的特点

本节内容属于元素化合物知识，它既包括物质的制备实验，又包括物质的性质实验，在实验过程中既有定性实验——氢氧化铝与强酸或强碱溶液的反应，又有定量实验——少量的氢氧化钠溶液或者过量的氢氧化钠溶液与氯化铝溶液的反应。所以，本节内容具有典型的代表性。

在本节内容中，实验操作简单，主要是试管、滴管和滴瓶的使用，实验时间不长，实验现象明显，成功率高，实验效果好，另外，该实验比较安全，无污染，非常适合学生来做。

二、教学主要环节

1．引入

学生观看视频。

视频内容：取少量氯化铝溶液于一支试管中，加入2滴酚酞试液，接着向其中逐滴加入试剂a，要求学生观察并记录实验现象；然后，逐滴加入试剂b，要求学生观察并记录实验现象。

问题：请根据试管中分散系的颜色变化，推测加入的试剂a和b分别可能是什么物质，并说出判断的依据。

设计意图：

（1）该视频中实验员演示了试管、滴管和滴瓶的使用方法，学生看完以后可以进行模仿。

（2）该视频展示了化学学科的魅力，让学生直观上感受了试管中分散系的颜色变化，以及所含物质的状态变化。同时通过这些真实、有趣的实验现象，吸引学生的注意，激发他们的好奇心，进一步强化他们的学习动机。

（3）该实验为知识综合性实验，本着设计问题由浅入深的原则，第一个问题的落足点在基础知识上，即通过指示剂（酚酞）的颜色变化，判断物质的酸碱性。这是一个学生略加思考就能够解决的问题，目的在于促使学生推导出氯化铝可以与碱反应生成白色沉淀——氢氧化铝。

（4）这个问题具有一定的开放度，不同水平的学生得出的答案可能是不同的。有的学生一提到碱，就只会联系到氢氧化钠，这是一种思维定势，它不利于解答开放性问题，必须要被打破。老师可以提醒这部分学生，应当从碱类物质来思考，从而得出答案：试剂a可能是强碱溶液（氢氧化钠溶液等），也可能是弱碱溶液（氨水等）；试剂b可能是强酸溶液，也可能是弱酸溶液。

2．引导学生自主设计实验

问题：如何用氯化铝溶液来制备氢氧化铝？学生分小组讨论，确定实验方案，并按照方案动手做实验，最后选出代表来展示本小组的方案和结果。

设计意图：

（1）由学生独立思考、自主设计实验方案，有助于他们独立人格的养成，有助于提高他们独立解决问题的能力。

（2）由小组讨论共同来确定实验方案，主要是为了培养学生的合作意识，同时也给了学生自我反思的机会，促使他们进一步审视、调整、修正自己的方案，逐渐养成良好的思维习惯，将来思考问题时能够更加全面、细致。

（3）通过小组展示，比较氢氧化钠溶液和氨水分别和氯化铝溶液混合后的实验结果，给学生留下了深刻的印象，发展了学生的形象思维，同时也加深了他们对反应原理的认识，使他们自然而然地得出结论，可以用氯化铝溶液和氨水混合来制备氢氧化铝。

（4）在学生的印象中，应该用氢氧化钠溶液和氯化铝溶液混合来制备氢氧化铝，因为他们往往认为：物质的碱性越强，越有利于反应的进行，而现在，实验事实是弱碱溶液（氨水）与氯化铝溶液混合可以制得氢氧化铝，这与他们原有的认知不相符合。心理上的认知冲突会激发他们进一步学习探究的动力，他们会积极思考，提出问题：氢氧化钠溶液和氯化铝溶液混合能不能得到氢氧化铝？然后他们会发表自己的看法，相互之间进行争论，最后教师进行总结：当把少量的氢氧化钠溶液加入到氯化铝溶液中时，可以制得氢氧化铝；若把少量的氯化铝溶液加入到氢氧化钠溶液中时，会产生白色沉淀，但是很快消失，那是因为氢氧化铝与过量的氢氧化钠会继续反应生成了可溶于水的偏铝酸钠和水。使得学生对氢氧化铝的制备理解得更加透彻。

3．引导学生探究氢氧化铝的性质

问题：根据氢氧化铝的组成，分析判断氢氧化铝属于哪一类物质？推测其可能具有哪些性质？并用实验事实加以说明。

设计意图：

（1）根据同类物质具有相似的性质，引导学生学习运用“归类”的思想去分析、解决问题。

（2）大多数学生都会认为氢氧化铝是一种碱，具有碱性，能够与酸发生中和反应等，往往忽略了它能与强碱溶液发生反应的事实，而没有认识到它也具有酸性，它应当属于两性氢氧化物。当然有的学生也会想到它与氢氧化钠的反应，然后通过逆向思维，推导出它具有酸性。为了让学生搞清楚氢氧化铝的两性，教师可以适当介绍氢氧化铝属于弱电解质，在水中存在着两种电离方式，那是一种动态平衡，当它与强酸相遇时，平衡会向电离出氢氧根离子的方向移动，当它与强碱相遇时，平衡会向电离出氢离子的方向移动。

（3）使学生熟悉问题探究的一般过程：首先提出假设，然后进行实验验证，如果假设被肯定了，则可以得出正确结论；如果假设被否定了，就要设法提出新的假设，再进行实验验证，直到新的假设被肯定，才能得出正确结论。以便他们将来在遇到新的问题时，能够按照这种流程去探究，然后通过自己的努力，不断提高综合分析、归纳推理的能力。

4．引导学生总结

问题：在视频中，加入的试剂a和b分别是什么物质？并讲述你做出判断的依据。

设计意图：

（1）再次让学生回答课堂上的第一个问题，表面上是简单地重复，实际上是学生能力提升的体现。因为学生刚开始做出的判断是不准确的，对实验的认识是比较肤浅的，甚至是片面的，这时候能够把这个问题回答出来，说明他已经对本节内容理解得很透彻了。

（2）学生经过一节课的学习，最终能够把一个问题搞清楚，心中必然是充满成功的喜悦。而每一次成功的体验都有利于他们保持对化学的学习兴趣。

三、反思

学生在拿到问题以后，教师要留给学生充足的时间，让他们进行独立思考。他们在思考问题时，往往会受到习惯性思维的束缚，教师要注意引导他们的思维方向，发挥他们发散性思维的作用。有时候，他们会给出各种各样合理的、正确的答案或者错误的、不合理的答案，譬如：在制备氢氧化铝时，有的学生就提出用氯化铝和沸水、氯化铝溶液和碳酸钠溶液混合的方法。这就要求教师在设计问题时要有预见，要充分考虑并恰当处理课堂中可能会生成的各种情况。

在实验过程中，通过小组内合作和小组间竞争不仅可以培养学生的合作意识和竞争意识，还可以提高他们分析和解决问题的能力，同时促进他们学习效率的提高。

学生在解决问题的过程中，有时会发现并提出新的问题，这就需要教师及时地加以引导和讲解，使得他们能够认识到表面现象下的内在反应的本质。所以，“问题解决”是靠学生的合作学习和教师的协同学习作用来实现的［1］。

［1］ 王云生．课堂教学转型：基于问题的课堂教学模式的应用［J］．化学教学，2015，（6）：10-13

1008-0546（2015）11-0089-02

G633．8

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10.3969/j．issn．1008-0546．2015．11．028