浙江省高中化學學科探究性教學案例評比制備Fe（OH）2的實驗設計探究教學案例制備Fe（OH）2的最佳實驗設計一、教材分析高二化學課本第四章第二節(jié)《鐵和鐵的化合物》中有一制取Fe（OH）2的演示實驗，教師上課演示時成功率較低，學生基本上看不到白色沉淀，而只能看到灰綠色的絮狀物質。學生對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)內容的一個重點，必須加以突破，利用探究式教學，讓學生進行實驗設計制取出純凈的Fe（OH）2，不僅能使學生鞏固所學知識原理，加深對二價鐵和三價鐵之間互相轉化關系的理解，使學生熟練掌握了實驗操作技能，而且在探究的方法、認知的程度方面都有較大幅度的提高擴展，探究欲增強了，為學習新知識作了很好的鋪墊。二、教學目標1、知識目標：使學生掌握Fe（OH）2的性質，Fe（OH）2的Fe（OH）3的關系，以及制取Fe（OH）2的最佳方法。2、能力目標：（1）提高實驗設計、實驗操作能力；（2）提高運用所學知識解決實際問題的能力；（3）提高學生科學研究的能力；（4）增強知識遷移的能力與口頭表達能力。3、科學目標：（1）培養(yǎng)實事求是的科學世界觀和嚴謹求實的學習態(tài)度；（2）學會自主學習，養(yǎng)成終身學習的習慣三、設計思路本節(jié)課安排的內容是Fe（OH）3的性質和制取，Fe（OH）2的性質和制取，重點在Fe（OH）2的制取方法設計上，安排純凈Fe（OH）2的制取由學生進行探究性學習，由學生設計實驗方案進行實驗驗證，從而獲得新知識，在教學過程中，采用演示、啟發(fā)、對比、討論、設計、實驗、探究、評析等多種方法相結合來突破本課重點。本節(jié)課的主要思路是：由Fe（OH）3的制取引入新課——創(chuàng)設問題情境——學生進行實驗方案設計——再進行實驗探究——教師對其探究結果進行評價。四、教學準備1、實驗儀器：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、學生準備：四人為一組，用最優(yōu)化組合配置，課前預習有關書本知識。4、本節(jié)課設置在化學實驗室中上。五、教學過程1、問題情境創(chuàng)設[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。[設疑]：根據同學們已有的知識，選取你們前面的實驗儀器和藥品來制取Fe（OH）2和Fe（OH）3，說出它們的顏色。[學生分組實驗]：此時需要5分鐘時間[學生]：一代表發(fā)言：用FeCl3溶液和NaOH溶液制取Fe（OH）3，出現紅褐色絮狀沉淀，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，各位同學都同意他的意見嗎？[學生]：我有不同意見，我在制取Fe（OH）2時先看到了白色絮狀沉淀，Fe（OH）2應該是白色的。此時學生主要分成了兩派，各堅持自己的意見。[教師]：同學們不要爭論，現在請大家來看老師在實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。結論：Fe（OH）2樣品是白色的，Fe（OH）3樣品紅褐色的。[學生]：那為什么我們實驗中得到的Fe（OH）2是灰綠色物質，難道我們的實驗做錯了或是所用的藥品有問題。依據我們所學的知識，用Fe2++2OH-==Fe（OH）2應該是沒錯的。[教師引導]：你們的理論依據完全正確，只是Fe2+在空氣中很容易被空氣中的氧氣氧化成為Fe3+。同學們的實驗結果與事實不附，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，下面請同學用實驗來驗證是否是FeSO4溶液發(fā)生了變質。（上節(jié)課已經學習過Fe3+的檢驗方法）[學生]：分組實驗[學生]：發(fā)言：FeSO4溶液中加入KSCN溶液不出現紅色，說明FeSO4沒變質。[教師引導]：由剛才制取Fe（OH）3的實驗中，我們已經知道NaOH溶液是沒有變質的，那我們的實驗為何不成功呢？[學生]：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而呈現灰綠色，這個灰綠色物質是由Fe（OH）2和Fe（OH）3以一定比例混和的特殊物質，過一段時間，當Fe（OH）2完全被氧化為Fe（OH）3時，我們就會看到紅褐色物質出現。[板書]：4Fe（OH）2+O2+2H2O==4Fe（OH）3[教師引導]：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？[設疑]：請同學們用你前面的儀器和藥品設計一個制取純Fe（OH）2的實驗。[教師引導]：還原Fe粉可與Fe3+反應生成Fe2+2、實驗探究過程學生四人一組進行討論實驗設計方案，（此時需3分鐘）。大部分學生能設計出如下兩個方案：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，再要求學生按照此兩種方案進行實驗驗證。（學生自行選擇其中一種方案進行實驗）[學生]：分組實驗[實驗結果]：兩個實驗都不能制取出白色沉淀，都出現灰綠色物質。[教師分析]：實驗失敗了，那到底失敗在哪里呢？我們在實驗時忽略了什么？必須注意什么？[學生]：討論發(fā)言：剛才實驗時有O2存在，影響了實驗結果。[教師設疑]：我們在實驗時如何才能消除O2的影響？[學生]：隔絕空氣，并設計成一個相對密閉的實驗體系。[教師引導]：在剛才設計第二種實驗方案的同學已經想到了要形成一密封系統(tǒng)，但由于在鐵與稀硫酸反應完全后再加氫氧化鈉時有空氣進去，沒有完全消除氧氣的影響。除了這個，還要注意什么？請同學根據這個思路再次進行設計實驗方案。[學生]：分組進行討論再次設計實驗方案。經過5分鐘學生活動，學生基本可設計如下方案：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，先用酒精燈進行加熱，再加入鐵粉，等快反應完全時再加入NaOH溶液，然后立即用單孔塞把試管口塞住，單孔塞一端導管通入水中。教師先對此兩種方案進行肯定，再由學生自行選擇進行實驗驗證。（需5分鐘時間）實驗結果：第三種方案的現象是：首先有出現白色沉淀，但立即變?yōu)闇\灰綠色。第四種方案的現象是：首先有出現白色沉淀，但后也變?yōu)闇\灰綠色。[教師]：實驗結果分析：此兩種實驗設計還是不能完全消除氧氣的影響，原因在哪里？[學生]：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]：為了組成一個相對密閉的體系，切實消除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，并且要用適當的方法加入氫氧化鈉溶液，而不能帶入空氣。下面請同學們再行設計更佳的實驗方案進行實驗。在教師的提示和指導下，學生可以設計如下的方案：把氫氧化鈉溶液和硫酸溶液進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，立即用準備好的雙孔塞塞住試管口，雙孔塞的導管一直插入燒杯的水中。等Fe與稀H2SO4完全反應時，擠入NaOH溶液。把氫氧化鈉溶液和硫酸溶液進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行油封，然后把準備好的膠頭滴管伸入試管底部，再擠出NaOH溶液。（此二實驗方案教師應進行投影）[學生]：分組實驗：由學生選擇其一進行實驗實驗結果：兩個實驗都能得到白色沉淀，并沒有變成灰綠色。學生都很高興，有一種收獲成功的喜悅。[教師]：要求學生總結：要做成功此實驗必須注意什么？[學生總結]：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、整個實驗過程應該減少氧氣的影響，使整個過程最好能在相對密閉的體系中進行。[學生]：談談本節(jié)課的收獲[教師]：布置作業(yè)，宣布本節(jié)課結束六、評價方案達標評價：依據學生上課過程中設計的實驗方案的合理性，對學生進行分層次評價，分成10分、20分、30分三等，在已依據學生在實驗操作過程中出現的問題，如：實驗操作的規(guī)范性，實驗操作的熟練程度等，也進行分層次打分，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，以此鼓勵學生積極參與活動。診斷評價：在教學過程中依據學生的表現進行口頭評價，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，鼓勵學生積極思考，活躍學生的思維，激發(fā)他們的潛能。說明本教案的設計依據是，高中化學新教材新的教育思想和教育新理念。在教學中全面實施素質教育，在課堂中開展研究性學習，以學生為主體，讓學生積極主動參與教學活動，以科學探究的思想，通過親身體驗獲得知識，掌握學習方法，實現自身的全面發(fā)展?；瘜W是一門實驗科學，實驗教學是中學化學教學中的重要組成部分，化學實驗，可以培養(yǎng)學生良好的思維習慣和嚴謹的科學品質，對學生的探索精神和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)也具有相當積極的作用?；瘜W實驗探究教學模式是圍繞著某個實驗探究主題，設計出實驗方案，通過學生的實驗探究，依據實驗現象和事實的歸納概括、演繹推理得出結論的一種教學范型。實驗探究教學模式可分為指導探究式和開發(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，使研究性教學過程難以控制，學生失誤較多，延時耗時。所以，不必追求高難的探究主題。探究的目的是使學生從中獲得科學方法上的認識提高和訓練，應充分考慮學生情況，選擇探究主題和方法，不能過于追求探究過程的完整性，尤其在開始時實施有指導的實驗探究，要減少失誤，并注意與其它教學方法的合理搭配。這是本案例設計的原理。在實際操作中可能存在的問題及注意事項：本節(jié)課必須安排在學完Fe3+的檢驗知識后完成。由于學生基礎的差異，在課前最好先搭配好學生組合，以最佳組合為原則進行搭配。上課是可能還有以下情況出現：有部分學生在規(guī)定的時間內不能設計出實驗方案，可以在上課之前先布置好任務，讓學生有充分的時間設