浙江省高中化學(xué)學(xué)科探究性教學(xué)案例評比制備Fe（OH）2的實(shí)驗設(shè)計探究教學(xué)案例制備Fe（OH）2的最佳實(shí)驗設(shè)計一、教材分析高二化學(xué)課本第四章第二節(jié)《鐵和鐵的化合物》中有一制取Fe（OH）2的演示實(shí)驗，教師上課演示時成功率較低，學(xué)生基本上看不到白色沉淀，而只能看到灰綠色的絮狀物質(zhì)。學(xué)生對Fe（OH）2的顏色心存疑惑，對知識提出了置疑。Fe（OH）2的知識是本節(jié)內(nèi)容的一個重點(diǎn)，必須加以突破，利用探究式教學(xué)，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗設(shè)計制取出純凈的Fe（OH）2，不僅能使學(xué)生鞏固所學(xué)知識原理，加深對二價鐵和三價鐵之間互相轉(zhuǎn)化關(guān)系的理解，使學(xué)生熟練掌握了實(shí)驗操作技能，而且在探究的方法、認(rèn)知的程度方面都有較大幅度的提高擴(kuò)展，探究欲增強(qiáng)了，為學(xué)習(xí)新知識作了很好的鋪墊。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識目標(biāo)：使學(xué)生掌握Fe（OH）2的性質(zhì)，F(xiàn)e（OH）2的Fe（OH）3的關(guān)系，以及制取Fe（OH）2的最佳方法。2、能力目標(biāo)：（1）提高實(shí)驗設(shè)計、實(shí)驗操作能力；（2）提高運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力；（3）提高學(xué)生科學(xué)研究的能力；（4）增強(qiáng)知識遷移的能力與口頭表達(dá)能力。3、科學(xué)目標(biāo)：（1）培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)世界觀和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度；（2）學(xué)會自主學(xué)習(xí)，養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣三、設(shè)計思路本節(jié)課安排的內(nèi)容是Fe（OH）3的性質(zhì)和制取，F(xiàn)e（OH）2的性質(zhì)和制取，重點(diǎn)在Fe（OH）2的制取方法設(shè)計上，安排純凈Fe（OH）2的制取由學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，由學(xué)生設(shè)計實(shí)驗方案進(jìn)行實(shí)驗驗證，從而獲得新知識，在教學(xué)過程中，采用演示、啟發(fā)、對比、討論、設(shè)計、實(shí)驗、探究、評析等多種方法相結(jié)合來突破本課重點(diǎn)。本節(jié)課的主要思路是：由Fe（OH）3的制取引入新課——創(chuàng)設(shè)問題情境——學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗方案設(shè)計——再進(jìn)行實(shí)驗探究——教師對其探究結(jié)果進(jìn)行評價。四、教學(xué)準(zhǔn)備1、實(shí)驗儀器：試管（若干）、橡膠塞（若干）、膠頭滴管（長12支，短12支）鐵架臺（12臺）、燒杯（24支）、導(dǎo)管（直管12支，彎管12支）、雙孔橡皮塞（12個）、單孔橡皮塞（12個）、酒精燈（12盞）、試管夾（12個）2、實(shí)驗藥品：氫氧化鈉溶液、還原鐵粉、稀硫酸、新制的硫酸亞鐵溶液、氯化鐵溶液、蒸餾水、稀鹽酸、煤油、KSCN溶液3、學(xué)生準(zhǔn)備：四人為一組，用最優(yōu)化組合配置，課前預(yù)習(xí)有關(guān)書本知識。4、本節(jié)課設(shè)置在化學(xué)實(shí)驗室中上。五、教學(xué)過程1、問題情境創(chuàng)設(shè)[教師]：鐵的常見氫氧化物主要有兩種：Fe（OH）2和Fe（OH）3，它們都是難溶于水的物質(zhì)。[設(shè)疑]：根據(jù)同學(xué)們已有的知識，選取你們前面的實(shí)驗儀器和藥品來制取Fe（OH）2和Fe（OH）3，說出它們的顏色。[學(xué)生分組實(shí)驗]：此時需要5分鐘時間[學(xué)生]：一代表發(fā)言：用FeCl3溶液和NaOH溶液制取Fe（OH）3，出現(xiàn)紅褐色絮狀沉淀，此沉淀就是Fe（OH）3，說明Fe（OH）3是紅褐色的。用新制的FeSO4溶液和NaOH溶液混合制取Fe（OH）2，出現(xiàn)灰綠色絮狀沉淀，說明Fe（OH）2是灰綠色的。[教師]：很好，各位同學(xué)都同意他的意見嗎？[學(xué)生]：我有不同意見，我在制取Fe（OH）2時先看到了白色絮狀沉淀，F(xiàn)e（OH）2應(yīng)該是白色的。此時學(xué)生主要分成了兩派，各堅持自己的意見。[教師]：同學(xué)們不要爭論，現(xiàn)在請大家來看老師在實(shí)驗室制取并密封保存好的Fe（OH）2和Fe（OH）3的樣品。展示已制好并密封保存的Fe（OH）2和Fe（OH）3樣品。結(jié)論：Fe（OH）2樣品是白色的，F(xiàn)e（OH）3樣品紅褐色的。[學(xué)生]：那為什么我們實(shí)驗中得到的Fe（OH）2是灰綠色物質(zhì)，難道我們的實(shí)驗做錯了或是所用的藥品有問題。依據(jù)我們所學(xué)的知識，用Fe2++2OH-==Fe（OH）2應(yīng)該是沒錯的。[教師引導(dǎo)]：你們的理論依據(jù)完全正確，只是Fe2+在空氣中很容易被空氣中的氧氣氧化成為Fe3+。同學(xué)們的實(shí)驗結(jié)果與事實(shí)不附，說明肯定是哪里有問題，可能是藥品有問題，也可能是實(shí)驗過程有問題，是否是藥品有問題呢？我們來檢驗一下，下面請同學(xué)用實(shí)驗來驗證是否是FeSO4溶液發(fā)生了變質(zhì)。（上節(jié)課已經(jīng)學(xué)習(xí)過Fe3+的檢驗方法）[學(xué)生]：分組實(shí)驗[學(xué)生]：發(fā)言：FeSO4溶液中加入KSCN溶液不出現(xiàn)紅色，說明FeSO4沒變質(zhì)。[教師引導(dǎo)]：由剛才制取Fe（OH）3的實(shí)驗中，我們已經(jīng)知道NaOH溶液是沒有變質(zhì)的，那我們的實(shí)驗為何不成功呢？[學(xué)生]：討論后發(fā)言：因為Fe2+易被氧化，所以Fe（OH）2不穩(wěn)定，在空氣中容易被氧化。[教師]：回答的非常好，正是由于Fe（OH）2不穩(wěn)定，在空氣中很容易被氧化而生成Fe（OH）3而呈現(xiàn)灰綠色，這個灰綠色物質(zhì)是由Fe（OH）2和Fe（OH）3以一定比例混和的特殊物質(zhì)，過一段時間，當(dāng)Fe（OH）2完全被氧化為Fe（OH）3時，我們就會看到紅褐色物質(zhì)出現(xiàn)。[板書]：4Fe（OH）2+O2+2H2O==4Fe（OH）3[教師引導(dǎo)]：既然Fe（OH）2這么容易被氧化，那我們又可以通過什么方法制取純凈的Fe（OH）2呢？[設(shè)疑]：請同學(xué)們用你前面的儀器和藥品設(shè)計一個制取純Fe（OH）2的實(shí)驗。[教師引導(dǎo)]：還原Fe粉可與Fe3+反應(yīng)生成Fe2+2、實(shí)驗探究過程學(xué)生四人一組進(jìn)行討論實(shí)驗設(shè)計方案，（此時需3分鐘）。大部分學(xué)生能設(shè)計出如下兩個方案：第一種：在試管中加入新制的FeSO4溶液，先加入一些還原鐵粉，再加入NaOH溶液。第二種：在試管中加入少量鐵粉，再加入稀硫酸溶液，等反應(yīng)完全后，再加入NaOH溶液，然后用塞子把試管口塞住。教師首先肯定此兩種方案的優(yōu)點(diǎn)，再要求學(xué)生按照此兩種方案進(jìn)行實(shí)驗驗證。（學(xué)生自行選擇其中一種方案進(jìn)行實(shí)驗）[學(xué)生]：分組實(shí)驗[實(shí)驗結(jié)果]：兩個實(shí)驗都不能制取出白色沉淀，都出現(xiàn)灰綠色物質(zhì)。[教師分析]：實(shí)驗失敗了，那到底失敗在哪里呢？我們在實(shí)驗時忽略了什么？必須注意什么？[學(xué)生]：討論發(fā)言：剛才實(shí)驗時有O2存在，影響了實(shí)驗結(jié)果。[教師設(shè)疑]：我們在實(shí)驗時如何才能消除O2的影響？[學(xué)生]：隔絕空氣，并設(shè)計成一個相對密閉的實(shí)驗體系。[教師引導(dǎo)]：在剛才設(shè)計第二種實(shí)驗方案的同學(xué)已經(jīng)想到了要形成一密封系統(tǒng)，但由于在鐵與稀硫酸反應(yīng)完全后再加氫氧化鈉時有空氣進(jìn)去，沒有完全消除氧氣的影響。除了這個，還要注意什么？請同學(xué)根據(jù)這個思路再次進(jìn)行設(shè)計實(shí)驗方案。[學(xué)生]：分組進(jìn)行討論再次設(shè)計實(shí)驗方案。經(jīng)過5分鐘學(xué)生活動，學(xué)生基本可設(shè)計如下方案：第三種：在試管中加入少量鐵粉，再加入稀硫酸溶液，在稀硫酸和鐵粉還沒反應(yīng)完的時候就加入NaOH溶液，并立即用單孔塞把試管口塞住，一端導(dǎo)管通入水中。第四種：往試管中加入稀硫酸溶液，先用酒精燈進(jìn)行加熱，再加入鐵粉，等快反應(yīng)完全時再加入NaOH溶液，然后立即用單孔塞把試管口塞住，單孔塞一端導(dǎo)管通入水中。教師先對此兩種方案進(jìn)行肯定，再由學(xué)生自行選擇進(jìn)行實(shí)驗驗證。（需5分鐘時間）實(shí)驗結(jié)果：第三種方案的現(xiàn)象是：首先有出現(xiàn)白色沉淀，但立即變?yōu)闇\灰綠色。第四種方案的現(xiàn)象是：首先有出現(xiàn)白色沉淀，但后也變?yōu)闇\灰綠色。[教師]：實(shí)驗結(jié)果分析：此兩種實(shí)驗設(shè)計還是不能完全消除氧氣的影響，原因在哪里？[學(xué)生]：討論分析：稀硫酸溶液和氫氧化鈉溶液中溶解有氧氣沒有除去，在加氫氧化鈉溶液時有空氣混入。[教師引導(dǎo)]：為了組成一個相對密閉的體系，切實(shí)消除O2的影響，我們必須要隊稀H2SO4溶液和NaOH溶液加熱，去除其中的溶解O2，并且要用適當(dāng)?shù)姆椒尤霘溲趸c溶液，而不能帶入空氣。下面請同學(xué)們再行設(shè)計更佳的實(shí)驗方案進(jìn)行實(shí)驗。在教師的提示和指導(dǎo)下，學(xué)生可以設(shè)計如下的方案：把氫氧化鈉溶液和硫酸溶液進(jìn)行加熱煮沸后用橡膠塞密封在兩支試管中，用一膠頭滴管吸一滿滴管的煮沸過的NaOH溶液，并插在一雙孔塞的孔中，雙孔塞的另一孔插導(dǎo)管，往另一試管中加如稍過量的還原鐵粉，再迅速加入稀H2SO4溶液，立即用準(zhǔn)備好的雙孔塞塞住試管口，雙孔塞的導(dǎo)管一直插入燒杯的水中。等Fe與稀H2SO4完全反應(yīng)時，擠入NaOH溶液。把氫氧化鈉溶液和硫酸溶液進(jìn)行加熱煮沸后用橡膠塞密封在兩支試管中，用一膠頭滴管吸一滿滴管的煮沸過的NaOH溶液，往另一試管中加如稍過量的還原鐵粉，再迅速加入稀H2SO4溶液，再立即往溶液中加入一些煤油進(jìn)行油封，然后把準(zhǔn)備好的膠頭滴管伸入試管底部，再擠出NaOH溶液。（此二實(shí)驗方案教師應(yīng)進(jìn)行投影）[學(xué)生]：分組實(shí)驗：由學(xué)生選擇其一進(jìn)行實(shí)驗實(shí)驗結(jié)果：兩個實(shí)驗都能得到白色沉淀，并沒有變成灰綠色。學(xué)生都很高興，有一種收獲成功的喜悅。[教師]：要求學(xué)生總結(jié)：要做成功此實(shí)驗必須注意什么？[學(xué)生總結(jié)]：1、確保硫酸亞鐵溶液中不含鐵離子，可以加入略微過量的還原鐵粉控制。2、控制硫酸亞鐵溶液和氫氧化鈉溶液中溶解的氧氣。3、整個實(shí)驗過程應(yīng)該減少氧氣的影響，使整個過程最好能在相對密閉的體系中進(jìn)行。[學(xué)生]：談?wù)劚竟?jié)課的收獲[教師]：布置作業(yè)，宣布本節(jié)課結(jié)束六、評價方案達(dá)標(biāo)評價：依據(jù)學(xué)生上課過程中設(shè)計的實(shí)驗方案的合理性，對學(xué)生進(jìn)行分層次評價，分成10分、20分、30分三等，在已依據(jù)學(xué)生在實(shí)驗操作過程中出現(xiàn)的問題，如：實(shí)驗操作的規(guī)范性，實(shí)驗操作的熟練程度等，也進(jìn)行分層次打分，分值也為10分、20分、30分三個等級。打分方法為由同組學(xué)生互相打分，最后把兩項得分累加計總分，分成A、B、C三等，以此鼓勵學(xué)生積極參與活動。診斷評價：在教學(xué)過程中依據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行口頭評價，為了形成一個活躍的課堂氣氛，在上課過程中組與組之間形成對比，鼓勵學(xué)生積極思考，活躍學(xué)生的思維，激發(fā)他們的潛能。說明本教案的設(shè)計依據(jù)是，高中化學(xué)新教材新的教育思想和教育新理念。在教學(xué)中全面實(shí)施素質(zhì)教育，在課堂中開展研究性學(xué)習(xí)，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生積極主動參與教學(xué)活動，以科學(xué)探究的思想，通過親身體驗獲得知識，掌握學(xué)習(xí)方法，實(shí)現(xiàn)自身的全面發(fā)展。化學(xué)是一門實(shí)驗科學(xué)，實(shí)驗教學(xué)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的重要組成部分，化學(xué)實(shí)驗，可以培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)品質(zhì)，對學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)也具有相當(dāng)積極的作用。化學(xué)實(shí)驗探究教學(xué)模式是圍繞著某個實(shí)驗探究主題，設(shè)計出實(shí)驗方案，通過學(xué)生的實(shí)驗探究，依據(jù)實(shí)驗現(xiàn)象和事實(shí)的歸納概括、演繹推理得出結(jié)論的一種教學(xué)范型。實(shí)驗探究教學(xué)模式可分為指導(dǎo)探究式和開發(fā)探究式，本節(jié)課以前者為主，后者為輔。從指導(dǎo)探究式逐漸向開發(fā)探究式過渡。使用探究模式開展的阻力是探究主題的難度與探究時的過于開放，使研究性教學(xué)過程難以控制，學(xué)生失誤較多，延時耗時。所以，不必追求高難的探究主題。探究的目的是使學(xué)生從中獲得科學(xué)方法上的認(rèn)識提高和訓(xùn)練，應(yīng)充分考慮學(xué)生情況，選擇探究主題和方法，不能過于追求探究過程的完整性，尤其在開始時實(shí)施有指導(dǎo)的實(shí)驗探究，要減少失誤，并注意與其它教學(xué)方法的合理搭配。這是本案例設(shè)計的原理。在實(shí)際操作中可能存在的問題及注意事項：本節(jié)課必須安排在學(xué)完Fe3+的檢驗知識后完成。由于學(xué)生基礎(chǔ)的差異，在課前最好先搭配好學(xué)生組合，以最佳組合為原則進(jìn)行搭配。上課是可能還有以下情況出現(xiàn)：有部分學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)不能設(shè)計出實(shí)驗方案，可以在上課之前先布置好任務(wù)，讓學(xué)生有充分的時間設(shè)