惠大超

摘要：真實問題情境來自學(xué)生學(xué)習(xí)中的困惑，在高一新授課“硝酸的性質(zhì)”教學(xué)中以“能否用硝酸與金屬反應(yīng)制取氫氣？”作驅(qū)動問題，并衍生出預(yù)習(xí)問題、課堂學(xué)習(xí)問題、檢測問題實施課堂學(xué)習(xí)活動，有效落實問題驅(qū)動學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：硝酸的性質(zhì)，問題驅(qū)動，教學(xué)實踐

文章編號：1008-0546（2020）05-0038-05 中圖分類號：G632.41 文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.05.010

“硝酸的性質(zhì)”是蘇教版高中化學(xué)1（必修）專題4第二單元第三節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，本節(jié)學(xué)習(xí)重點是認識濃、稀硝酸的強氧化性及不穩(wěn)定性，此前學(xué)生已經(jīng)認識鹽酸、稀硫酸及濃硫酸的性質(zhì)，明確了酸所具有的通性及濃硫酸的特性。高一學(xué)生對酸具有一定的認知水平和判斷能力，但知識的系統(tǒng)性與特殊性還認識不足，基于對酸的通性認知及思維定勢，學(xué)生頭腦中會存在這樣的問題：實驗室常用稀硫酸或鹽酸與活潑金屬反應(yīng)制取氫氣，為什么不用濃硫酸或硝酸呢？基于新課程標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)課堂教學(xué)注重創(chuàng)設(shè)真實且富有價值的問題情境，以促進學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變及學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展，因此，對“硝酸的性質(zhì)”課堂教學(xué)中借助“能否用活潑金屬與硝酸反應(yīng)制取氫氣？”為驅(qū)動問題，通過設(shè)計學(xué)習(xí)主題的衍生問題注重開發(fā)學(xué)生預(yù)習(xí)、帶著問題進行學(xué)習(xí)活動，并當(dāng)堂檢測學(xué)習(xí)效果，落實問題驅(qū)動教學(xué)的最優(yōu)化。

一、“硝酸的性質(zhì)”驅(qū)動問題的設(shè)計

課堂學(xué)習(xí)中以“能否用活潑金屬與硝酸反應(yīng)制取氫氣？”作為驅(qū)動問題的核心，引導(dǎo)學(xué)生深入思考：實驗室制取氫氣常用稀硫酸或鹽酸，能否用硝酸，為什么不能用硝酸，進而引出硝酸性質(zhì)與鹽酸、硫酸有何區(qū)別等衍生的遞進問題，學(xué)生的思維逐步深入，結(jié)合實驗探究、問題解決等活動逐步突破學(xué)生困惑點，促使學(xué)生思維的多角度認識，構(gòu)建硝酸的性質(zhì)知識體系。驅(qū)動問題是借助學(xué)生針對不同酸性質(zhì)認識的誤區(qū)，課堂學(xué)習(xí)的重點是硝酸的性質(zhì)。“硝酸的性質(zhì)”驅(qū)動問題的設(shè)計如圖1所示，教學(xué)與評價思路示意圖如圖2所示。

二、教學(xué)過程設(shè)計與實施

1.創(chuàng)設(shè)預(yù)習(xí)問題，激發(fā)認知沖突

課前預(yù)習(xí)是學(xué)習(xí)有效深入的前提，通過設(shè)置預(yù)習(xí)任務(wù)問題促進學(xué)生課前預(yù)習(xí)，重在針對學(xué)習(xí)主題能促進驅(qū)動問題的生成，并結(jié)合舊知回顧激發(fā)認知沖突。

設(shè)置目的：預(yù)習(xí)任務(wù)1、2、3基于學(xué)生思維常識，通過對酸的分類列舉化學(xué)中常見的三大強酸：鹽酸、硫酸、硝酸，鞏固描述酸的通性，再通過實驗室制取少量氫氣的反應(yīng)強化稀鹽酸與稀硫酸的特點，進而比較濃硫酸與稀硫酸性質(zhì)異同，為引出濃、稀硝酸性質(zhì)的學(xué)習(xí)作好鋪墊。任務(wù)4重在驅(qū)動問題的生成，在自主預(yù)習(xí)基礎(chǔ)上尋找自我認知的困惑點，為課堂探究作鋪墊。

效果與評價：預(yù)習(xí)問題充分利用類比思維方法，尋求突破自我認知。學(xué)生預(yù)習(xí)的結(jié)果不僅列舉了三大強酸，還有較多的弱酸如醋酸、碳酸等，學(xué)習(xí)硝酸之后，學(xué)生對常見無機酸應(yīng)有了較為全面的認識。針對“能否用活潑金屬與硝酸反應(yīng)制取氫氣”問題，學(xué)生雖預(yù)習(xí)了解了硝酸的主要性質(zhì)，但還是存在思維障礙，需要課堂學(xué)習(xí)中加以引導(dǎo)以實現(xiàn)自我突破。

2.注重問題驅(qū)動，突破學(xué)習(xí)困惑

[課堂引入]同學(xué)們結(jié)合課前預(yù)習(xí)任務(wù)進行了充分的預(yù)習(xí)，從結(jié)果看，我們已經(jīng)認識三大強酸及部分弱酸，學(xué)習(xí)了濃硫酸的性質(zhì)，知道實驗室常用稀硫酸或鹽酸與活潑金屬反應(yīng)制取氫氣，因濃硫酸具有強氧化性與金屬反應(yīng)不能產(chǎn)生氫氣，硝酸同樣具有酸的通性，那么硝酸能否與金屬反應(yīng)制取氫氣？帶著這一問題進入“硝酸的性質(zhì)”探究。

（1）認識硝酸

[探究活動]展示盛放濃硝酸的棕色試劑瓶，投影試劑瓶標(biāo)簽（如圖3）;并取少量濃硝酸于試管中，觀察性質(zhì)后加少量水稀釋，結(jié)合活動觀察、總結(jié)硝酸的物理性質(zhì)。

[問題]觀察硝酸樣品及試劑瓶標(biāo)簽，能得出硝酸的哪些信息？

[學(xué)生總結(jié)]硝酸為五色或淡黃色透明液體，質(zhì)量分數(shù)為65～68%，易揮發(fā)，是腐蝕品，保存在棕色試劑瓶中。

[問題]純硝酸為五色液體，為何標(biāo)簽上出現(xiàn)“試劑為淡黃色”信息，且保存在棕色試劑瓶中，體現(xiàn)了硝酸什么性質(zhì)？試小組討論后解決之。

[學(xué)生交流展示]硝酸呈淡黃色原因是硝酸不穩(wěn)定，見光或受熱條件下分解產(chǎn)生了少量NO₂溶于硝酸而略顯黃色，體現(xiàn)了硝酸的不穩(wěn)定性。

設(shè)計意圖：借助硝酸試劑瓶標(biāo)簽，可具體觀察到硝酸樣品的許多信息，進而可生成系列問題，如硝酸的含量為何為65～68%，硝酸標(biāo)簽中“分析純”含義，腐蝕品標(biāo)簽等，這些都是生活中經(jīng)常遇到的知識，有的問題只需一帶而過，但更能激發(fā)探究欲望，引發(fā)思考，從而解決具體問題。

效果與評價：情境、問題、活動是學(xué)生課堂學(xué)習(xí)中解決思維困惑、獲得知識的要素，情境有利于問題的提出，而活動是解決問題的重要路徑，因此借助真實情境能有效促使驅(qū)動問題的產(chǎn)生及學(xué)習(xí)活動的展開。課堂學(xué)習(xí)借助硝酸試劑瓶標(biāo)簽引入教學(xué)，基于學(xué)生思維由感性向理性的發(fā)展過程，既使學(xué)生獲得了硝酸的感性認知，為學(xué)習(xí)的逐步深入作鋪墊，又發(fā)展了學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”素養(yǎng)。

（2）探究硝酸的強氧化性

[探究活動]取兩支預(yù)先干燥并裝入少量銅粉的一次性輸液袋，用50mL注射器抽空輸液袋內(nèi)空氣，然后用10mL注射器分別吸取約5mL濃、稀硝酸注入到輸液袋中，觀察并記錄現(xiàn)象。

[現(xiàn)象與結(jié)論]實驗操作及現(xiàn)象見表2。

[問題]①硝酸與銅反應(yīng)體現(xiàn)了硝酸的什么性質(zhì)？

②從氧化還原反應(yīng)角度分析，硝酸的氧化性體現(xiàn)在哪種元素上，濃、稀硝酸被還原所得到的產(chǎn)物有何不同？

③推測鋅與濃、稀硝酸反應(yīng)的可能產(chǎn)物？

[學(xué)生交流展示]很明顯，銅與濃硝酸能劇烈反應(yīng)，還原產(chǎn)物為NO₂氣體，銅與稀硝酸反應(yīng)還原產(chǎn)物為NO氣體，原因是硝酸中的+5價氮元素表現(xiàn)了較強氧化性。若用鋅粉分別與濃、稀硝酸反應(yīng)，雖鋅的金屬活動性較強，但因硝酸的較強氧化性，還原產(chǎn)物也應(yīng)為NO₂與NO，不能生成氫氣，可進行實驗驗證。

[探究活動]同樣取兩支預(yù)先干燥并裝入少量鋅粉的一次性輸液袋，分別注入少量濃、稀硝酸，觀察現(xiàn)象。

[現(xiàn)象與結(jié)論]兩反應(yīng)除溶液顏色不同外，其余現(xiàn)象均與銅和濃、稀硝酸反應(yīng)現(xiàn)象相同。

[問題]實驗中使用醫(yī)用輸液袋有何好處，最后向輸液袋中注入NaOH溶液有何價值，可能發(fā)生哪些反應(yīng)。試討論解決。

[學(xué)生交流展示]銅與濃、稀硝酸的實驗中使用了醫(yī)用輸液袋明顯是基于環(huán)保因素，可有效避免氮氧化物排放到大氣中造成污染;加入的NaOH溶液依據(jù)現(xiàn)象觀察可與輸液袋中剩余的硝酸、生成的Cu（NO₃）₂及NO₂氣體反應(yīng)，進一步對實驗廢棄物處理。

[總結(jié)]濃、稀硝酸均具有較強氧化性，當(dāng)與金屬或非金屬及某些有機物反應(yīng)時，反應(yīng)物或反應(yīng)條件不同，硝酸被還原所得的產(chǎn)物也不同，硝酸中+5價的氮得電子，被還原成較低價態(tài)的氮，如：

資料顯示，當(dāng)極稀HNO₃（1%-2%）與極活潑的金屬作用，會有H₂放出。現(xiàn)給出的是大學(xué)教材中硝酸的部分反應(yīng)產(chǎn)物規(guī)律，我們中學(xué)階段重點認識濃、稀硝酸體現(xiàn)的強氧化性的還原產(chǎn)物為NO₂與NO，要進一步探究其反應(yīng)原理，需進行后續(xù)研究，自我總結(jié)或提出相關(guān)硝酸的問題。

[學(xué)生交流總結(jié)]濃、稀硝酸的強氧化性表現(xiàn)在+5價的氮原子上，是活潑金屬不與硝酸反應(yīng)生成氫氣的主要因素。

[問題]已知灼熱的炭塊可與濃硝酸劇烈反應(yīng)生成氣體，試寫出該反應(yīng)的方程式，探究濃硝酸與碳的反應(yīng)現(xiàn)象與原理，分析硝酸表現(xiàn)的性質(zhì)。

[學(xué)生交流展示]分析碳與濃硝酸的反應(yīng)現(xiàn)象與原理，書寫化學(xué)方程式，鞏固濃硝酸的強氧化性。

設(shè)計意圖：為重點解決“硝酸能否與活潑金屬反應(yīng)生成氫氣？”這一驅(qū)動問題，除設(shè)計銅分別與濃、稀硝酸的實驗探究，還需增加活潑金屬（如鋅）分別與濃、稀硝酸的實驗，并通過與銅反應(yīng)現(xiàn)象對比得出相應(yīng)結(jié)論：硝酸與活潑金屬反應(yīng)通常不能生成氫氣;基于高一學(xué)生的認知水平及思維進階規(guī)律，又簡單給出了硝酸的整體反應(yīng)規(guī)律，既是對硝酸性質(zhì)的整體概括，又能對學(xué)生以后發(fā)展與價值提升起到鋪墊作用，從而真正解決了困擾學(xué)生思維的驅(qū)動問題。實驗中使用醫(yī)用輸液袋作反應(yīng)裝置，很好展現(xiàn)了綠色化學(xué)的實驗觀念。

效果與評價：學(xué)生科學(xué)認知過程是從無到有，從問題到結(jié)論、再到新的問題的學(xué)習(xí)過程，體現(xiàn)了科學(xué)探究的價值，對高中生而言，在學(xué)習(xí)過程中除獲取基本知識外，更要學(xué)會解決問題的方法，基于問題情境下的“硝酸的性質(zhì)”實驗探究活動，厘清了元素及化合物學(xué)習(xí)主線，有效促進學(xué)生思維發(fā)展、知識增長及能力的提升。綠色實驗的設(shè)計有效落實“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)，發(fā)展強化了“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”素養(yǎng)。

3.通過檢測問題，強化學(xué)習(xí)重點

為落實課堂學(xué)習(xí)重點，緊扣學(xué)習(xí)主題設(shè)置練習(xí)綜合檢測課堂學(xué)習(xí)效果，如表3。

設(shè)置目的：學(xué)習(xí)檢測單中1、2題重在鞏固落實硝酸的基本性質(zhì)：揮發(fā)性、強酸性、強氧化性、不穩(wěn)定性等;第3題重在思維拓展，強化認識濃、稀硝酸的氧化性不同，落實銅與硝酸的反應(yīng)本質(zhì);第4題重在反饋提升，落實驅(qū)動問題“活潑金屬與硝酸反應(yīng)能生成H₂”學(xué)習(xí)誤區(qū)?；谡n堂學(xué)習(xí)時間的限制，課堂檢測內(nèi)容針對教學(xué)主題，注重思路方法、情感態(tài)度的呈現(xiàn)，并回顧驅(qū)動問題的分析與解決。

效果與評價：課堂教學(xué)效果評價主體是學(xué)生學(xué)習(xí)知識的獲得及利用所學(xué)知識解決問題的能力提高，課堂檢測的設(shè)置基于即時評價策略，也是學(xué)生針對學(xué)習(xí)主題及問題的分析解決，能有效經(jīng)過學(xué)生自主思考并解決的問題是課堂學(xué)習(xí)的真諦所在。如學(xué)生自己建表總結(jié)的檢測練習(xí)2就是本課學(xué)習(xí)最大的收獲（見表4）。

三、教學(xué)反思

問題驅(qū)動是基于學(xué)習(xí)主題讓學(xué)生提出有探究價值的問題，并圍繞問題展開研究，從而解決問題的過程，充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用。問題驅(qū)動課堂學(xué)習(xí)設(shè)計體現(xiàn)以下特點：抓住問題學(xué)習(xí)的根本，通過活動激發(fā)學(xué)生深入思考，即時評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

驅(qū)動問題是促使學(xué)生活動開展的有效載體，以驅(qū)動問題作載體，激發(fā)認知沖突，構(gòu)建知識體系，發(fā)展學(xué)習(xí)能力的有力路徑;本節(jié)課看似從簡單的問題“硝酸能否與活潑金屬反應(yīng)生成氫氣”引入教學(xué)，但基于該問題驅(qū)動下的是對學(xué)生思維定勢的沖擊，能有效激發(fā)學(xué)生深入思考，結(jié)合實驗探究及問題的分析，對落實硝酸的強氧化性學(xué)習(xí)重點給予了充分的認識。圍繞驅(qū)動問題展開學(xué)習(xí)活動，注重了前后思維的連貫與深入，進而為探究知識的本原創(chuàng)設(shè)了有效載體，提升了學(xué)習(xí)效率。

針對教學(xué)主題問題的提出與解決離不開教師的主導(dǎo)作用，需要教師針對不同知識、不同學(xué)情進行研究，能夠創(chuàng)設(shè)真實且富有價值的問題情境并從中引出驅(qū)動問題，在學(xué)生參與問題解決的過程要引導(dǎo)學(xué)生尋找解決問題的策略，這樣才能真正提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)提出并解決實際問題的能力。

教學(xué)與學(xué)習(xí)方式的變革最終目的是促進學(xué)生學(xué)科觀念建構(gòu)及學(xué)科核心素養(yǎng)的提升，借助問題驅(qū)動實施“硝酸的性質(zhì)”課堂教學(xué)，有效發(fā)展學(xué)生的元素觀、分類觀、轉(zhuǎn)化觀、實驗觀等;對“硝酸能否與活潑金屬反應(yīng)生成氫氣”這一驅(qū)動問題的解決，有效提煉出由一般到特殊的認知規(guī)律;課堂學(xué)習(xí)整體發(fā)展了學(xué)生的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認知”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，這些不僅使學(xué)生形成化學(xué)學(xué)科的思想和方法，更是提升了學(xué)生解決具體問題的能力。

課堂教學(xué)是師生共同參與、共同提升的過程，借助新課程標(biāo)準(zhǔn)的頒布及新一輪高考改革的開啟，課堂教學(xué)改革勢在必行，作為教師要積極轉(zhuǎn)變觀念、接受新的變化。問題驅(qū)動下實施課堂教學(xué)基于實踐經(jīng)驗的總結(jié)，借助問題驅(qū)動教學(xué)實現(xiàn)課堂學(xué)習(xí)效益的最優(yōu)化。