高中化学探究式教学的设计与思考——以“铁及其化合物复习”为例

北京市通州区潞河中学 曲连红

一、探究式教学是教育教学改革发展的必然

回顾近几年北京高考化学试题发现，试题中对实验探究能力的考查越来越多，越来越灵活。从问题的解决来看，更注重的是正确答案的获得过程，在这个过程中需要学生能够敏锐地洞察到问题，寻求解答、做猜测或者形成假说，并尽可能地修正且检验它们，以及最后得出结论，交流结果。经历这样完整的探究过程，突出考查学生的创新思维与能力。如2017年北京高考化学试题28题节选:

某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+，发现和探究过程如下。

（1）向硝酸酸化的0.05mol/L硝酸银溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。

（2）针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3+，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+，乙依据的原理是针对两种观点继续实验：

①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：

序号 取样时间/min 现象ⅰ 3 产生大量白色沉淀，溶液呈红色ⅱ 30 产生白色沉淀，较3 min时少，溶液红色较3 min时深ⅲ 120 产生白色沉淀，较30 min时少，溶液红色较30 min时浅

（资料：Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN）

②对Fe3+产生的原因做出如下假设：

假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3+；

假设b：空气中存在O2，由于____（用离子方程式表示），可产生Fe3+；

假设c：酸性溶液中NO3-具有氧化性，可产生Fe3+；

假设d：根据______现象，判断溶液中存在Ag+，可产生Fe3+。

③ 下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。

实验Ⅰ：向硝酸酸化的______溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液，3 min时溶液呈浅红色，30 min后溶液几乎无色。

这道高考题考查了学生基于实验现象的探究问题、分析与推理能力，既考查学生对实验过程中异常现象产生原因的总结与归纳能力，又具有一定的开放性、实践性，且重视实验探究与创新能力的考查，对学生的思维品质也提出更高的要求。

二、学生的在学习中的困惑

学生解答过程中的困惑一——题目阅读量大，陌生信息多；困惑二——发生的化学反应多，反应之间逻辑关系复杂；困惑三——对于异常现象如何进行再分析推理；等等。教师通过深入分析学生的困惑点后不难发现，学生问题的症结是异常现象的原因分析及推理。对于异常现象产生的原因学生往往分析不完整，再推理就显得混乱，设计实验再探究等综合能力有待于进一步提升。所以若能在日常教学中加强探究式的教学，将会对学生的认知过程、思维品质、创新能力等的提升大有益处，因此，我们进行了如下尝试。

三、探究式教学过程

（一）教学前测——铁及其化合物性质

教学前测目的是让学生提前了解学习内容，梳理知识体系，并关注学生思维的切入点及新旧知识的联系，教师可以根据学生学习情况有效展开教学。

（二）教学设计

[环节一]物质鉴别

问题一：实验台上两瓶试剂FeSO4和FeCl3，如何用化学方法鉴别？（教师提供两天前配置的FeSO4溶液，且未加铁粉保护，部分Fe2+已经被氧化。）

学生设计并实验：取样，分别滴加NaOH溶液和KSCN溶液，观察，发现向FeSO4溶液中滴加KSCN溶液，溶液出现浅红色。

激发思考：Fe2+被氧化了。

[环节二]物质转化

问题二：Fe2+全部被氧化了吗？如何证明溶液中是否还有Fe2+？

激发思考，发散思维：

学生甲——向待测液中加NaOH溶液，观察沉淀颜色，是灰绿色还是红褐色。

学生乙——向待测液中加KSCN溶液，观察溶液颜色，再加双氧水，观察溶液颜色变化。

学生质疑：甲方案观察沉淀颜色，浅色沉淀和深色沉淀混在一起是否能观察到，溶液中Fe2+和Fe3+浓度各有多少？

教师引导：单一成分和混合成分离子鉴别有何不同？（混合溶液离子间互相干扰问题）离子检验中定性与定量的问题？（混合溶液中各离子浓度问题）

学生再实验：向浅红色滴有KSCN的FeSO4溶液中滴加双氧水，仔细观察，多数同学观察到溶液浅红色加深，证明溶液中既存在Fe2+又存在Fe3+。但有部分同学又发现：溶液浅红色并未加深，反而变浅或者消失了。

教师引导：提醒学生回顾并描述得到不同现象的实验操作细节，关注加双氧水的操作，是滴加还是倾倒？分析不同现象产生的原因？

[环节三]异常现象再分析

问题三：过量双氧水怎么又使血红色褪去了呢？

激发思考，发散思维：

可能原因①是Fe3+发生了改变，可能原因②是SCN-发生了改变。

学生再次设计实验并进行验证：将褪色的溶液分成两份，一份滴加Facl3化铁溶液，观察红色是否恢复；另一份滴加KSCH溶液，观察红色是否恢复。

（三）探究式教学意义

以上述“铁及其化合物性质”教学设计为例，问题一中教师故意用两天前配置的FeSO4溶液，学生向其中滴加KSCN溶液时溶液出现浅红色，这样一方面可以加深学生体会Fe2+很容易被氧化的事实，另一方面也促使学生发现问题，探究其内在原因。问题二中探究久置FeSO4溶液成分即对混合溶液成分的探究，学生思考→设计方案→交流方案→评价方案→择优方案再实践。在这样的思想碰撞过程中极大程度丰富了学生的知识和技能，不断的交流中学生会意识到对于混合溶液成分的探究要考虑离子之间互相干扰的问题，初步有了定性与定量的想法，培养了学生科学的思维品质。问题三对异常现象的再分析推理，学生在实验中发现问题积极思考，提出可能的猜测，设计实验验证，寻求解答，经历这样完整的实验探究过程，极大程度激发了学生的探究欲望，强化了科学探究的意识，促进了学生学习方式的转变，培养了学生的创新精神和实践能力。

四、探究式教学建议

（一）探究式教学前测的设计

探究式教学前测是在正式课堂教学之前，教师根据教学内容提前布置给学生完成的作业。探究式教学前测，更关注学生思维的切入点及新旧知识的联系，课堂实施时教师根据学生学习情况有效开展教学。依据这种指导思想，探究式教学前测内容不宜过多，需要具有导学、导思的功能。由于是自主学习，每位学生个体存在差异，因此探究式教学前测的问题设计需具有一定的开放性，设计问题时问题解决需具备多样性，使不同层次的学生都能有话可说。

（二）探究式教学对教师和学生的要求

首先，教师应融入更多的基于实际问题解决的内容，关注知识在培养学生能力时的价值，设计有效的教学前测，在课堂教学中引导学生真感受、真体验、真探究，关注学生的思维过程，注重思维历程的展示、反思与评价，在这个过程中不断提升学生的思维品质与创新能力，创造性地解决问题。其次，对于学生而言，要具备一定的学习主动性，能够主动查阅资料，借助其他学习工具高效高质完成教学前测，逐步形成主动学习的习惯，并乐于参与到课堂探究活动中去，在活动中得到同伴的认可和提升。

总之，探究式教学能有效培养学生的能力，使沉寂的课堂活跃起来，课堂上展示精彩的是学生。通过教学前测成果展示，教师的追问、拓展，学生间思维产生碰撞，点燃了学生智慧的火花。同时教师基于教学前测中学生反映的情况，延伸教学的深度和广度，提升学生分析和解决实际问题的能力，在这个过程中可提升学生思维品质和创新能力，促进发展学生的化学核心素养，使师生互动、生生互动更轻松，共同进步呈常态。