2.证明一个反应物存在可能不行吧,如果另一个反应完了呢,那也可能是这种反应物过量呢?
3.是这样,所有的生成物都要同时存在,才能说明反应没进行到底。但我认为不一定都证明,加的时候让其中一种过量不就行了吗? 完成了对问题的转化:证明反应有限度就是证明反应物和生成物同时存在。
明确了关键点:要保证另一种反应物过量。
分析问题 要解决所给的问题,有哪些可能的方案呢? 可以证明Fe3+离子和I2同时存在。
还可以证明Fe3+离子和Fe2+离子同时存在。
还可以证明I-和I2同时存在;或者证明I-和Fe2+离子同时存在。 明确了解决问题的策略。
能够根据反应设计方案。
这么多方案,是否都可行,我们应该选哪一个呢?
如果把它们依次编为方案一、方案二、方案三和方案四,接下来逐个进行讨论。现在先讨论方案一。 1.方案一如果有I2生成,溶液会变成紫色,颜色会加深,直接观察溶液的颜色就可以了。可以用KSCN溶液检验,如果呈血红色,即证明有Fe3+离子。
2.观察可能不行吧, I2的溶液中颜色并不深,只有在有机溶剂中才深。而Fe3+离子溶液颜色也是黄色,看不清楚。应该用四氯化碳萃取,这样,如果有碘生成,就肯定会变紫红色。
四氯化碳萃取很麻烦,碘不是能使淀粉变蓝色吗,还不如用淀粉呢,现象也很明显。
那你加进去淀粉后,溶液呈蓝色,再检验三价铁离子,用KSCN还能观察到血红色吗?
可以分试管做呀,不要同一支试管中先后做。 被试1显然对化学现象是死记的。缺少对真实实验中碘水颜色的感受。
用淀粉和四氯化碳萃取的方案都可行,但从外显出来的思维来看,被试对具体细节并不清楚。
…………略 …………(其余方案讨论,略) ………略
四种方案都已经讨论完了,现在我们来对评价一下哪一个是最佳方案。 1.那还用说,肯定是方案一,这个方案的现象明显、干扰少。至于碘的检验是用淀粉还是用四氯化碳,可以用实验检验一下。我认为还是四氯化碳萃取,步骤也不是很麻烦,能够减小对三价铁离子的的干扰。
2.是的,其余的方案存在着相互干扰,现象可能不明显。特别是三价铁离子对亚铁离子的干扰。好象不好解决。 能够根据现象明显、操作简捷等标准对方案进行评价。
解决问题 大家已经过四个方案进行了评价,认为方案一最好。那我们就先用方案一来证明氯化铁与碘化钾的反应有没有最大限度。还是先找一个同学设计一下实验步骤。 我设计的步骤如下。
往KI溶液中加入几滴FeCl3溶液,振荡。
(2)一段时间后,加入四氯化碳,振荡、静置。观察四氯化碳层的颜色变化。如呈紫红色,则说明有碘生成。
(3) 用分液漏斗分液,再取水溶液层,滴加KSCN溶液,观察溶液颜色变化。如出现血红色,则证明有三价铁离子存在。
2.不用分液了吧,直接取上层溶液不就行了,反正四氯化碳层在下面。 设计目的是让学生学会在实验前把方案变成可操作的步骤。
从学生外显出来的步骤看,基本上能够把方案转化成步骤,但还不够具体、准确。
往KI溶液中加入几滴FeCl3溶液,就能保证是KI过量吗?取多少呢? 1.是的,也可能KI溶液的浓度很小呢。应该明确、具体点,取5mL,多少浓度呢?有没有3mol/L的?FeCl3溶液的浓度呢?都不知道能配多大浓度。
2.要是配不了3mol/L呢?要看溶解度,我看不如浓度低些好,KI溶液和FeCl3溶液都取0.lmol/L的好,这样可以浓度一样,保证KI溶液过量。
3.还有四氯化碳,加入多少呢?加入2mL差不多了吧,如果加得多,液体会不会超过试管的1/2?
4.那加少了会不会萃取效果不好。 在具体化的过程中,学生遇到了浓度的问题,说明对实验室常见物质的溶解性、溶液的浓度不太了解。
看来大家对溶液的浓度、所需取的体积不太清楚,KI和FeCl3溶液都是易溶于物质,可以取1mol/L的溶液。
下面我们请一个同学演示一下。
一学生根据设计好的实验步骤进行实验操作,另一学生记录实验现象,填写下表(边做边说)。
实验操作 实验现象 结论
用量筒取5mLKI溶液放入试管,滴加4滴FeCl3溶液,振荡。 溶液颜色有点变深,但不是太明显。 有碘生成。
加入2mLCCl4振荡、静置。 分层,下层呈紫红色。 进一步说明有碘生成。
用长胶头滴管取上层溶液2mL,放进另一试管中,滴加几滴KSCN溶液。 溶液呈血红色,。 说明溶液仍剩余有三价铁离子
结论:说明反应是可逆的。 设计目的是通过实验检验方案的可行性。解决问题。培养被试用实验解决问题的能力。
整个操作难度不大,由于前面的方案经过反复讨论、修改,很成熟,所以操作过程较顺利,问题最终得到了解决。
反思评价 从这个问题的解决过程中,大家有什么收获。 1.这次我最大的收获是,解决一个问题,首先要正确的理解这个问题。开始的时候,我们并没有理解怎么才是有一定限度的反应,证明原则是什么。
2.还有就是解决一个问题,可能有几个解决方案,但不是每个方案都是最好,要通过评价,找出一个最好的方案。
3.从学到的知识上讲,我理解了什么是反应限度,达到限度时的特征。
4.我了解实验问题的解决方法。设计实验方案应该是先弄清目的,然后是原理,再设计方案,最后确定步骤进行实验。 设计目的是让学生进行反思,总结在知识、方法、策略方面的收获,以便迁移到类似的问题中去。
巩固应用 请设计实验证明铜与硝酸银溶液的反应有一定的限度。 1.就是要证明反应物和生成物同时存在,铜可以取铜片,铜片剩余在溶液中可以观察到。然后就是要证明Ag+还剩余,同时有银生成或者有铜离子生成。
2.我认为只要证明有Ag+剩余就可以了,因为生成的银会在铜片上析出,能够观察到。如果用铜离子,溶液呈蓝色也能观察到。只要待反应完全后,静置,取上层澄清溶液,加入盐酸观察有没有白色沉淀生成即可。 从反馈的情况来看,学生理解了反应限度的概念,掌握了设计方案的原则。
五、案例分析
从这个案例中可以看出,基于思维外显的问题解决教学,有如下一些特点。
一是问题解决教学的程序基本按照问题解决的过程进行,包括问题的界定、表征,策略的选择和方案的设计,执行方案、解决问题等。有利于帮助学生克服审题不清、凭感觉解题的现象,养成良好的问题解决习惯。不少学生缺乏良好的解题习惯,经常会看错条件,难以发现题目背后隐含的信息。不习惯对问题进行完整分析后再解,多是看一眼试题就开始解答,边解边思考,而多半情况又会半途而废。
二是学生真正成为了问题解决的主体,是学生在思考,虽然这种解决问题的过程可能是复杂的、曲折的,但是真实的、有效的。通过即时的思维外显,能够暴露出学生在知识、方法、思维方面存在问题,使其得到及时进行调整、修正,使上一环节的错误不会进入下一环节,保证问题解决的方向是正确的。
三是通过师生之间、生生之间的交流讨论,能够使得彼此观点相互碰撞、思维相互启迪,改善思维品质,促进学生反思,提高学生的元认知监控能力。
四是促进了学生对知识的深层理解和意义建构。相对于教材中直接给出实验方案,把反应限度的概念生硬地塞给学生。问题解决教学是提出问题,然后由学生共同探讨解决问题的可能方案,再从其中选取最佳的解决方案。在解决问题的过程中,建构反应限度的意义,显然,学生对概念的认识就更丰富、理解更深刻。
基于思维外显的问题解决教学是对现有问题解决教学模式的改革,它突出了学生作为问题解决者的主体地位,通过打破学生的思维黑箱,强化对学生思维的诊断和修正,从而提高学生的问题解决能力。因此,必将成为问题解决教学研究的一个热点。
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