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1、人教版高三化学胶 体 的 性 质 及 其 应 用南京田家炳高级中学庄后锋2005.10教学设想问题式学习（Problem-Based Learning,简 称 PBL）是近年来受到广泛关注的一种教学方式，它强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中，通过让学习者合作解决真实性问题，来学习隐含于问题背后的科学知识，形成解决问题的技能，并形成自主学习的能力。一.问题式学习与中学化学教学以建构主义为理论基础，运 用 PBL模式，改变传统的高中化学教学方式，以学生为中心，调动学生的学习积极性和激发学生的学习兴趣，从而培养和提高学生的各种学习能力，提升学生的科学素养。1.问题式学习强调情景创设：问题式学
2、习的核心思想就是要给学生提供一个学习环境,将学习置于复杂的、实际的问题情境中，使学生真正地建构自己的知识体系。化学教学中有大量的化学实验、动画、视频、图片，在生产生活中也存在化学情景，如环境问题、能源问题、材料问题、生命科学等有意义的问题，可见，化学在情景创设方面有天然的学科优势。其次，情景创设要立足于教材和学习内容，从化学教材的内容、插图、课外阅读、家庭小实验、实验习题中可以创设情景，使学生成为问题情景中的角色。2.问题式学习强调协作学习：问题式学习的重要特征就是小组协作解决问题。建构主义认为，学习者与周围环境的交互作用，对于学习内容的理解（即对知识意义的建构）起着关键性的作用。杨振宁博士指
3、出：如果说在过去还有可能一个人独立完成诺贝尔奖项工作的话,那么进入80年代，特别是进入信息社会以来，没有人们的共同参与和相互合作，任何重大发明创造都是不可能的。讨论和分组讨论是常见的互动合作，在互动合作中获取知识应成为学生获得知识的重要途径。化学是一门以实验为基础的自然科学，以实验为基础是化学的最基本特征，化学中的很多问题都需要小组协作来解决。如收集资料、数据，听取同伴的意见,相互尊重和容忍对方，设计化学实验，共同制定与执行解决问题，实验结果的分析与研讨等。通过协作，他们可以解决单个学生无法解决的问题。由于问题本身具有较为丰富的内涵，这使所有的学生都有参与探索的机会，而且需要对问题生成深层的理
4、解，而后再将各个方面的见解集合起来，这实际上是共同建构知识的过程只有通过小组协作，进行探究交流，才能提高自己的科学素养。3.问题式学习重视学生参与：问题式学习的目的是以学生为中心，让学生参与探究过程，提高其科学素养。在化学教学中，存在很多学生关心的身边的化学问题，如生活污水治理、化工厂污染治理、食品安全与健康等，让学生自己去解决，必须依靠自己解决问题，而不仅仅是研究别人的解决方法，这样他们就好像在真实世界中解决问题一样。其次，分解问题要求每个学生都要参与，这样可以把解决问题所带来的认知负担分散到各个小组成员的身上，学生分别负责某个问题要点，他可以变成某个主题上的“专家”。每个成员都真正意义上参
5、与了探究的过程，都贡献了思想，而不只是借用思想。二.问 题式学习过程的设计1.提出问题一创设愤俳情境运用实验现象、通过化学与实际生活的联系创设问题情境,，提出问题，让学生产生认知冲突，感觉到 愤俳，晰改变或深化原有的思维方式，建立新的平衡，在学习的过程中重新建构自己的知识体系，培养问题意识、发展问题思维。2.分析问题一营造探究氛围营造平等、民主的探究氛围，充分唤起学生的思维，让学生自觉的参与到分析问题中。从指定化学事实的感性认识，通过新信息与已有知识经验的联系，感悟到横向知识间的异同、纵向知识间的联系、同类知识间的共性，从逻辑顺序上找到与当前新信息的关系，从而创造性地提出某种思想或假设，进行实
6、验设计和验证，尝试着对其进行解释，。3.解决问题提高科学素养通过对一些化学事实的比较、抽象、概括，引导学生的认识活动逐步逼近抽象的知识信息，就会挖掘出知识点之间“成链”、“成网”的依据，进而归纳、凝练出潜在的化学规律，达到理性认识，从而解决问题。学生的科学素养在探究中获得了进一步的提高。4.发现问题培养创新思维科学发展史告诉我们，科学上的重大进展与成就并不是由解决问题的人促成的，而是由提出问题的人在平常中看出异常而促成的，即 提出问题要比解决问题更重要。”（爱因斯坦语）。学生针对老师指出的问题，收集相关的感性材料，组织成系列问题，进行深入的思考,学生多角度、多层次、多维度的去思考问题，从而提出
7、有价值的新的问题。三.教学目标根据学生的学生已有的知识水平和认知能力，学生的认知规律，提高学生科学素养的要求，依据教学大纲和教材的要求确立本节的教学目标为：知识与技能 掌握胶体的重要性质，并能运用胶体知识解释日常生活、生产中的一些现象，培养学生分析问题和解决问题能力；过程与方法 通过对胶体性质的探究，使学生参与到探究活动中，了解科学探究的一般过程和科学方法；情感态度与价值观 通过探究过程，培养学生合作、进取、求实的优良品质，逐步形成科学探究的方法及实事求是的科学态度，并在探究的过程中培养学生的创新精神。教学实录 复习 什么叫胶体？它和溶液、浊液有何异同点？学生 分散质粒子的直径大小在1 nm1
8、00 nm之间的分散系叫胶体相同点：都属分散系的一种。不同点：主要是分散质粒子大小不同，液体均一性、稳定性也不尽相同。过渡 胶体的粒子直径也溶液、浊液有区别，是否在性质上也有一定区别呢？情景 播 放 视 频 “飞蝶”之谜2005年秋季，在我国上海、北京等城市上空相继发现所谓“飞蝶”现象。晴天日出或日落时分，尤其是天空无云的下午16时18时，在离机场不很远的地方观察天边，如果有“飞蝶”形状的物体在西角天空出现，则一定很快就有飞机出现，飞机发动机喷出的尾气中的水蒸气在空气中与尘埃等形成气溶胶。产生这一现象的原因是什么呢？学生活动探究与交流 学生A 胶体分散质粒子的直径大小与其他分散系有区别，要从此
9、寻找突破口。学生B应该是一种光学现象，和光的折射和散射可能有一定关系。学生C可以设计实验，看光通过溶液和胶体的时候有什么分别。学生实验将分别盛有等量NaCl和Fe（OH）3胶体的两烧杯并排置于桌面上，用手电筒从一侧进行照射（引导学生于垂直方向观察）学生D 光束通过胶体，形成光亮的“通路”，通过溶液时则无明显的现象。学生E 为什么胶体在光照下有光亮的通路而溶液没有？学生活动探究与交流 归纳小结_ 一胶体分散质粒子大一 发生光散射-光亮通路光 一 溶液分散质粒子小-不易发生光散射一无光亮通路 讲述 当一束强光照射胶体时，在入射光垂直方向，可以看到道光亮的通路，这种现象早在19世纪由英国物理学家丁达
10、尔研究发现。故称其为“丁达尔效应”。而溶液无此现象。动画模拟丁达尔效应 学 生 F 我能够解释“飞蝶”之谜，飞机发动机喷HI的尾气中的水蒸气在空气中形成气溶胶，太阳光刚好从侧面横射过来，产生丁达尔(光的散射)现象。从远处侧面观察，就好象是人们想象中的“飞蝶”出现一样。提出问题丁达尔效应有什么应用呢？学生G 用丁达尔效应可以鉴别胶体和溶液。图片展示 生活中的丁达尔效应分析(1)经常看到太阳光透过枝叶繁茂的树林，看到光亮的通路。(2)光线透过窗户上的小孔，看到光亮的通路。学生H 既然胶体粒子的直径比较大，比较重，胶体为什么不沉淀下来，而是澄清透明呢？学生活动探究与交流 学生I 可能胶体粒子带有相同
11、的电荷，相互排斥，不容易结合成更大的粒子而沉淀。学生J 胶体粒子比较重，运动速度慢，碰撞结合的机会少。提出问题 如何设计实验证明胶体粒子带有相同的电荷呢？学生K 将直流电源的两极插入胶体中，观察胶体粒子是否移动。学生实验 Fe(OH)3胶体通直流电(学生上台演示)学生L 通电后，U 型管里阴极附近的红褐色逐渐变深，阳极附近的红褐色逐渐变浅。从现象可看出，阴极附近Fe(OH)3胶粒增多了，说明在电场作用下，胶粒作了定向移动Fe(OH)3胶粒带电。学生M通电后，Fe(OH)3胶粒移向阴极，说 明 Fe(OH)3胶粒带正电。小 结像 Fe(OH)3胶体，在外加电场作用下，胶粒在分散剂里向电极作定向移
12、动的现象，叫做电泳。学生N我明白胶体稳定的原因了，可胶体粒子为什么会带电呢？Fe(OH)3胶粒为何带正电？学生活动 阅读教材分析交流 学生O 胶体粒子小一 表面积大 吸附能力强一 可吸附溶液中的离子一 Fe(OH)3胶粒只吸附阳离子，带正电向阴极移动阴极区液体颜色变深。讨论小结胶体粒子小一 表面积大 吸附陶子 带电 通直流电 向电极作定向移动O 动画模拟电泳现象。学生P Fe(OH)3胶粒只吸附阳离子，带正电，有没有胶体离子吸附阴离子呢？学生Q可能，胶体的吸附有选择性，吸附阴离子还是阳离子不同。学生R可以通过电泳实验来确定胶体粒子的带电情况。动画演示 硫化碎胶体的电泳 学生S 阳极区域附近颜色
13、变深，硫化肿胶粒带负电。投影归纳 金属氢氧化物、金属氧化物的胶体粒子带正电荷。非金属氧化物、金属硫化物、土壤的胶体粒子带负电荷。(但并非所有胶粒都带电荷。)学 生T 我明白胶体为什么也具有均一性和稳定性了。胶体粒子带电荷，同种胶体粒子带同种电荷，而相同电荷间互相排斥，所以是均一稳定的，长时间放置不会象浊夜一样会沉降。学生U能否用电泳现象鉴别胶体和溶液呢？学生活动探究与交流 归纳小结不可以，溶液中的阴阳离子也会向两极移动。图片展示 生活中的电泳现象分析(1)土壤中的胶粒分散质微粒带负电，施筱态氮肥不会使N H 4+流失。(2)在水泥厂和炼钢厂往往在高空通电，以减少粉尘。学生V Fe(OH)3胶粒
14、带正电，硫化碎胶粒带负电，如果两者混合，是否会出现沉淀呢？过 渡 这个问题提的很好，请你为大家上台实验演示。现象：产生浑浊。学生W Fe(0H)3胶粒带正电，向胶体中加入大量的阴离子也应该能使胶体沉淀。学 生X 胶体粒子带电是胶体稳定的原因。若想使胶粒彼此聚集长大而沉降，要想办法破坏胶体稳定的因素。归纳小结思路：“胶粒 中和电荷 聚集变大 重:力作用 沉淀”动画模拟 胶体的凝聚 学生叼豆浆里放入盐卤或石膏，可制成豆腐，是否是胶体的凝聚现象呢？学生Z 盐卤或石膏为电解质，可使豆浆里的蛋白质胶粒凝聚并和水等物质一起聚沉而形成豆腐。图片展示 生活中的胶体凝聚现象分析(1)长江三角洲的形成(2)明矶净
15、水 归纳小结 通过胶体性质的探究，我们再次体会了科学探究的过程和方法。胶体的知识在工、业、农业、国防等许多方面都有很重要的用途。现逐渐发展成一门独立的学科 胶体化学。这门学科的发展还有待我们同学去进一步探索、研究、发展和完善。布置作业1.教材习题2.家庭小实验：用豆浆制豆腐3.研究性学习：上游、中游、下游流入黄河的水的成份，以及对黄河河床抬高的作用原理。教后反思本节内容由于和日常生活联系比较密切，所以课堂气氛很好，学生学习积极性很高。创设的问题情景源于生活，终于生活，激发了学生的学习兴趣和探究的热情，给学生机会去亲身经历和感受，真正理解认识科学方法、科学过程，并多角度、多层次的思维，提出新的问
16、题。学生在探究过程中，能够体会到兴奋、愉快，尤其是成功与发现的喜悦。不但充分调动学生的积极性、兴趣，而且培养了学生的合作能力、问题意识、科学情感、实践能力。学生通过这样的教学，体会与收获非常丰富。同时，笔者也对自己的教学进行了反思。1 .问题情景作为学习的起点，教学中应该采用什么样的问题？如何设计、形成这样的问题呢？笔者思考：问题应该来源与生活，最好有一定的真实性和复杂性，建立在新旧知识的结合点上，与应用知识的情景有一定相似性，这可以促进知识的提取；在解决问题的过程中来掌握概念、原理和策略可以促进学习在新问题中的迁移；另外，先前学习的实例可以应用到与此类似的问题解决中。如本节课的教学中，从 “
17、飞蝶”之谜引出丁达尔效应，再将丁达尔效应应用到相似情景的问题中，知识迁移的过渡非常自然。2.如何让学生提出有质量的问题？笔者思考：要让学生掌握学习的问题策略，学会对比、归纳、演绎、推理、联想、接受与内省、体会与反思，探索与发现。这种策略性知识比具体的化学学科知识和技能具有更高的概括性、更强的迁移能性和更广的适用性，从而通过对化学事实的分析，提出有价值的问题。如本节课的教学中，学生通过对比策略提出“为什么胶体有丁达尔效应而溶液却没有”,通过推理策略提出了“能否用电泳现象鉴别胶体和溶液”，通过联想策略，从 Fe(OH)3胶体粒子带正电，提出了“有没有胶体粒子带负电”，通过推理策略，从 Fe(OH)
18、3胶粒带正电,硫化神胶粒带负电，提 出“如果两者混合，是否会出现沉淀呢”。3.如何正确处理学生提出的副问题？基于问题式学习对学生错误概念的矫正上的确有显著的效果，教学过程中学生的参与度较为提高，也容易出现较多的副学习，提出很多副问题。研究发现，学生在各个知识点上所花的时间和所达成的掌握程度均与该问题上学生所提出的学习要点和教师设计问题的意图的重合度之间有显著的负相关。笔者思考，对于学生提出的副问题，可以从三个方面评价，一是看是不是一个科学问题；二是看问题的表述是否明确、具体；三是看问题的探究价值高不高.对于学生的探究精神，要肯定和鼓励，肯定学生积极思考，鼓励学生对有价值的温暖体课下进行研究性学
19、习，同时告诉学生提出问题也要重视内在的质，而不是表面的数量。如在本节课的教学中，有同学对“飞蝶”之谜提出了多种问题，在胶体聚沉时提到了胶体的化学性质，笔者肯定了学生提出的问题，鼓励学生进行课下探究，并写成小论文，在化学课外活动中进行汇报。问题促使学生思考，思考带给学生幸福。德漠克利特说：“宁肯找到一个因果的解释，也不愿获得一个波斯王位”。在教学中，培养学生的问题意识，提高学生的科学素养和创新精神，才实现真正意义上“以人为本”的教育。名师点评点评人：马春生 南京田家炳高级中学 南京市学科教学带头人本课较好地应用了基于问题式学习的教育思想。授课教师利用日常生活中发生的一些有关胶体的现象，创设问题情景，提出中心问题，激发学生的学习兴趣和探究的热情，使学生在思考中提出新的问题，再让学生在探究实验、讨论交流等过程中亲身经历和感受有关胶体的性质，形成共识，从而理解和掌握胶体的性质。课堂气氛好，学生学习积极性高。