化学探究性试题的教与学

*中考化学知识讲座*探究性试题的教与学科学探究是“以提高学生科学素养为宗旨”，既是义务教育阶段化学课程重要的学习内容，又是科学的学习方式，同时也是化学课程学习的中心环节。它不仅可以使学生体验到探究的乐趣，获得自信，形成正确的思维方式，而且可以培养他们的实践能力、协作能力、分析并且解决问题的能力。探究性教学，就是学生在教师的引导下，通过教师在教学过程中创设问题情境，以问题的提出和问题的解决，激发学生的求知欲，引导学生主动学习，做学习的主人。因此，探究性试题必将成为未来中考的热点题型，熟悉该试题的主要特点及解题方法，有利于提高学生的应对中考的能力。一、探究式教学的基本特征探究式教学的思想起源于科学探究，而科学探究包括科学思维、科学探究过程（形成问题，建立假设，制定研究方案，检验假设，作结论）和科学探究技能（观察、分类、测量、预测、控制变量、实验等）三个方面。因此，科学探究一般包括八个步骤：提出问题→猜想与假设→制定计划→进行实验→收集证据→解释与结论→反思与评价→表达与交流。总之，探究教学实质上是将科学探究引入课堂，使学生体验科学家的探究过程，理解科学概念和科学探究的本质，并培养科学探究能力的一种特殊的教学方法。从教育心理学的角度看，学生的学习方式有接受和发现两种。在接受学习中，学习内容是以定论的形式直接呈现出来的，学生进行学习的心理机制或途径是同化，学生是知识的接受者；在发现学习中，学习内容是以问题的形式间接呈现出来的，学生学习的心理机制或途径是顺应，学生是知识的发现者。因此，探究式教学具有以下基本特征。1．问题性问题是思维运演的动力和催化剂，教学中若不能提出富有吸引力和挑战性的问题，学生就不会形成强烈的问题意识，也就不会有认识的冲动性和思维的积极性，探究——发现学习也就无从展开。因此，问题是探究教学的关键和核心。2．过程性过程和结果是学习过程中的一对矛盾。接受学习中，教师将学习内容以结论的形式直接呈现给学生，不利于学生思维的磨炼，智慧的增长。探究学习注重对结论获得过程的探索，通过强化问题的提出、分析和解决过程，不仅使学生深刻理解学习内容，而且获得科学思维方法，增强了科学探究能力。3．主体性接受学习将学生置于认识的客体地位，是接受知识的容器，学生学习的自主性、独立性、创造性等主体性品质难以得到锻炼和展现；而探究教学将学生置于认识A聚乙烯塑料碎片的主体地位，探究是学生的探究，教师是学生探究的指导者和协助者。因此，探究教学是主体性教学原则的具体落实，是培养创新精神和实践能力的突破口。二、命题的趋势和题型特点1、探究性试题体现了素质教育的要求，以相关场景或信息为载体，通过明确问题、设计实验、观察解释、解决问题等过程，对科学探究的八要素进行考查，有助于培养学生自主学习的精神、科学探究能力、创新精神和实践能力，所以仍是化学科考查的重点。2、命题素材丰富，试题的素材涉及面广，可以是化学基本概念的探究（如对催化剂的探究，对溶解度影响因素的探究），可以是物质性质类的探究（如对氢气、氧气、二氧化碳和酸碱盐性质的探究），还可以对物质的变化和成分（如金属活动性的探究、溶液酸碱性的探究、药品是否变质的探究、缺失标签的药品成分的探究，食品干燥剂的成分探究、化肥有效成分含量的探究、味精中食盐含量的探究等），通过实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素。（如探究金属锈蚀的条件、可燃物燃烧的条件、影响化学反应速率的因素等）。以及实验操作的综合探究等，其中，化学实验的地位十分“显赫”，各类探究性试题常常一实验作为问题的背景。3、要素可多可少，科学探究的八大要素在试题命制过程中不一定都涉及，有些要素即使涉及也是以题给信息的形式出现的。4、信息可新可旧，探究性试题中给出的信息，有的是教材中出现的为学生熟悉的，也有的试题为了考查学生阅读能力，自学能力，信息处理能力，所呈现的信息是全新的。5、方法有规可循，虽然探究试题中渗透的思想方法丰富多彩，但只要留心总结，我们就会发现是有规律可循的。三、实验探究题归类科学探究是学生自主学习的主要学习方式，贯穿与整个教学的各个环节。近几年的各地中考试卷中，以开放型的命题方式对探究能力的考查比重在逐年加大，尤其是实验探究题更呈现出多样、灵活和开放。现就该类考题归类解析如下：1、物质成份的探究（2008年三明市）在化学的学习中，同学们知道：聚乙烯塑料只含C、H两种元素，如用焚烧方法处理废弃塑料会造成大气污染。化学兴趣小组对聚乙烯塑料在空气中燃烧生成的碳的氧化物物组成进行探究。【提出猜想】A.只有CO2B.只有COC.既有CO2，也有CO【查阅资料】微量CO遇到浸有磷钼酸溶液的氯化钯黄色试纸，会立即变蓝；而CO2遇该试纸不变色【设计方案】化学兴趣小组在老师的指导下，设计下图所示实验，通过观察装置B、装置C的实验现象，验证猜想。【实验探究】请你帮助他们写成实验报告。实验步骤实验现象实验结论及化学方程式点燃酒精灯加热，随即打开弹簧夹，通入干燥的空气。观察装置B、装置C中的现象装置B中的现象是：装置C中的现象是：聚乙烯塑料在空气中燃烧，生成碳的氧化物中，既有CO2，也有CO。装置C中反应的化学方程式为：【讨论】(1)根据实验结论，从环保角度考虑，实验中应对尾气进行处理。处理方法是。(2)聚乙烯塑料在空气中燃烧，生成物中除了CO2、CO外，还应有的物质是。答案：黄色试纸变蓝；澄清石灰水变浑浊；Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O⑴将尾气收集到气囊中(或将尾气点燃)⑵水(或H2O)2、物质变化条件的探究(2008年烟台市)小明暑假期间到农田施肥时，发现撒落在地上的碳酸氢铵在阳光的照射下很快消失了，同时有浓烈的刺激性气味。他很好奇，返校后和同学们进行探究，请你一同参与：【提出问题】温度较高时，碳酸氢铵能分解吗?产物是什么?【猜想假设】碳酸氢铵受热易分解，产物可能为水、二氧化碳、氨气。【实验设计】小明设计了如图所示的装置进行实验(夹持装置省略)。(1)根据现象：，证明实验后生成了水和氨气。(2)装置B中澄清石灰水，证明产物中有二氧化碳生成。(3)小红同学认为若将装置B中澄清石灰水改为NaOH溶液，再通过实验验证B中产物，也可以证明碳酸氢铵分解后有二氧化碳生成。请你帮她设计并完成验证B中产物的实验：实验步骤实验现象反应的化学方程式【实验结论】碳酸氢铵受热易分解，其反应的化学方程式为。【实验评价】在上述同学们探究活动中，你最欣赏的是。【实验反思】根据以上实验，你认为碳酸氢铵化肥在存放时应注意的问题是。30．(8分)(1)干燥的红色石蕊试纸变蓝(2)变浑浊(3)实验步骤实验现象反应的化学方程式取装置B中溶液少许，滴加稀盐酸(或滴加氯化钙溶液或氢氧化钡溶液)产生气泡(或产生白色沉淀)Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O[或Na2CO3+CaCl2=CaCO3↑+2NaClNa2CO3+Ba(OH)2=BaCO3++2NaOH(其他合理答案也可)【实验结论】NH4HCO3==NH3↑+H2O+CO2↑【实验评价】小明同学用生石灰和水反应放出的热量做热源(或小红同学验证二氧化碳的方法)。(其他合理答案也可)【实验反思NH4HCO3存放时应避光、避热、密封3、物质性质的探究（2008年太原市）某研究性学习小组在实验中发现：不仅碱溶液可以使酚酞溶液变红，Na2CO3溶液也能使酚酞溶液变红。碱溶液可以使酚酞溶液变红，是因为碱在水溶液中解离出了OH-，那么Na2CO3溶液中究竟是哪种粒子可以使酚酞溶液变红呢？他们设计了下图3个实验，请你和他们一起探究。⑴实验Ⅰ可以证明。⑵实验Ⅱ加入蒸馏水的目的是。小组内有同学认为实验Ⅱ没必要做，你认为他们的理由是。⑶实验Ⅲ滴入K2CO3溶液，振荡，酚酞溶液变红，向变红后的溶液中再逐渐滴入过量的CaCl2溶液，红色逐渐消失，同时还观察到现象。由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ得出结论：CO32-可以使酚酞溶液变红。⑷小组同学在与老师交流上述结论时，老师说：“其实Na2CO3溶液能使酚酞溶液变红也是由于溶液中存在OH-。”你认为Na2CO3溶液存在OH-的原因是。答案：.⑴Na+不会使酚酞溶液变化⑵探究水分子是否能使酚酞溶液变化酚酞溶液中就有水分子（或氯化钠溶液中含有水分子）⑶白色沉淀⑷Na2CO3与H2O发生反应，使溶液中产生了OH-(合理即可)四、解答探究题的几种特殊思路1、逆向思维法：就是指人们为达到一定目标，从相反的角度思考问题，从中引导启发思维方法。2、移植借鉴法：运用已有的知识经验，把甲事物中的优势移植到乙事物中，同时进行对照、借鉴、取长补短和吸取教训加以改进，形成新的优势，以找到解决问题的方法。3、缺点发现法：根据现有事物的不足，仔细分析研究，然后提出改革和完善的思维方法。寻找缺点实际上就是发现问题的过程，而创造发明就是解决现有问题，因此发现问题是解决问题的前提。五、解探究题的基本方法1、认真审题，确立课题；2、敢于质疑，大胆猜想。科学探究题不仅要求学生结合题目进行科学猜想，而且还要求说出猜想的理由或依据，因此学生要善于从实验、生活、现象、图表、资料、图片等材料中发现问题。3、提炼原理，学会迁移。科学探究题中的探究内容有些为教科书之外的内容，这就要求学生从题给的信息中获取有用的信息，从有用信息中提炼出规律和原理，并根据已学过的化学知识和生活经验，对未知的问题进行真正意义上的科学探究。4、设计实验，分析推理。科学探究注重过程和方法，学生要根据实际问题设计合理的实验方案并收集记录实验数据，或画出图像并运用科学的方法进行分析、比较，从而得出结论。六、中考化学实验探究题例析1、利用比较的方法进行实验探究例1实验探究：氢氧化钠溶液中哪一种粒子(H2O、Na+、OH-)能使指示剂变色？实验步骤：(1)在第一支试管中加入约2mL蒸馏水，滴入几滴无色酚酞试液，观察现象。(2)在第二支试管中加入约2mL的NaCl(pH=7)溶液，滴入几滴无色酚酞试液，观察现象。(3)在第三支试管中加入约2mL的NaOH溶液，滴入几滴无色酚酞试液，观察现象。通过上述实验的探究，回答下列问题(下述“现象”是指：无色酚酞试液是否变红)：实验(1)看到的现象是________，你得出的结论是________；实验(2)看到的现象是______，说明Na+离子______；实验(3)看到的现象是________，你得出的结论是_________。分析比较是经常使用的一种科学方法。化学研究中常常进行比较实验，根据实验结果的异同寻求科学的结论。在这道题中，利用实验的对比探究对学生进行考查，根据我们已经知道的碱溶液能使无色的酚酞试液变成红色的知识，得出相应的结论。答案(1)不变红，H2O不能使无色酚酞试液变红；(2)不变红，Na+、Cl-不能使无色酚酞试液变红；(3)变红，OH-离子能使无色酚酞试液变红。2、自主设计探究方案进行实验探究例2已知：在常温下，氧化铜能与稀硫酸发生反应，而木炭不能与稀硫酸发生反应；在高温下，氧化铜能与单质碳发生置换反应。某同学做氧化铜粉末与木炭粉反应的实验，高温加热一段时间后，冷却到室温，将固体残渣倒在纸上，观察到残渣中有红色物质和黑色粉末。为确定黑色粉末的成分，对其可能的组成进行探究，请你设计实验方案，将有关内容填写在下表中。猜想(假设)验证方法可能观察到的现象分析及结论分析在这道实验探究题中，重点考查对题干中所给信息的分析能力，在所提供的情景中通过阅读理解，能选取、加工、提取有价值的信息，并对所获得的信息进行实验方法的设计。猜想(假设)验证方法可能观察到的现象分析及结论1.氧化铜2.木炭粉3.氧化铜与木炭粉向固体粉末中加入足量的稀硫酸。黑色粉末全部消失，溶液变成蓝色。黑色粉末不消失。黑色粉末部分消失，溶液变成蓝色。氧化铜与稀硫酸反应，黑色粉末为氧化铜。木炭粉不与稀硫酸反应，黑色粉末为木炭粉。黑色粉末为二者的混合物。3、通过装置的选择进行实验探究例3(1)实验室制取大量CO2气体，是否能用稀硫酸和大理石为原料？________(填“能”或“不能”)。为什么？___________。(2)如图1是实验室制备CO2的装置图。该