逍遥右脑 2014-02-12 09:39
摘 要：探究学习是学生学习的一种重要方式，也是培养学生探究精神和提高探究能力的重要途径。本文从学生课上的一个疑问出发，引导学生设计实验、完善实验、改进实验，符合学生的认知规律，体现了自主、合作、探究的理念。
关键字：探究活动、乙烯与溴的反应
“探究学习是学生学习的一种重要方式，也是培养学生探究精神和提高探究能力的重要途径”。但学生学习方式的改变在很大程度上依赖于教师教育教学观念的更新和改变。只有将先进的课程理念转化为教师的教学行为，教学内容的呈现方式才会发生变革，学生的学习方式才会发生变化，才会有学生主动探究、自主学习的时空，才会有学生动手动脑的机会，学生的创新精神和实践能力才能得到培养和提高。
一、活动设计的背景和原理
学习乙烯与溴的加成反应时，有的学生提出疑问：乙烯通入溴的四氯化碳溶液，溴的四氯化碳溶液很快退色，这只说明乙烯与溴反应了，如何证明发生的是加成反应而不是别的反应类型？笔者根据学生提出的这一非常有价值的问题，在课堂上立即调整了教学安排，及时组织学生探究乙烯与溴反应的类型，引导学生分析思考展开讨论，并鼓励学生设计实验加以验证。
二、知识支持
乙烯的实验室制法：在烧瓶中注入约20mL酒精与浓硫酸（体积比约为1：3）的混合液，放入几片碎瓷片，避免混合液在受热沸腾时剧烈跳动（暴沸）。加热混合液，使液体温度迅速升到170℃，此时有乙烯生成。
图1 乙烯的实验室制法
三、活动开展的过程
（一）学生在老师指导下进行讨论分析，得出三点结论：
1．判断一个有机反应的反应类型的方法。
首先要根据反应物的结构特点进行科学猜想，推测出可能发生的反应类型及其产物，然后设计实验，利用产物的性质检验产物的存在。因为不同反应类型产物性质的不同，从而推测出其可能的反应类型。
2．乙烯与溴可能发生的反应类型――加成反应、取代反应等
从乙烯分子结构看，一方面乙烯分子中有碳碳双键，当遇到加成试剂时，碳碳双键中一个键断裂发生加成反应；另一方面乙烯分子中有氢原子，可能被其它原子或原子团取代，发生取代反应。从溴单质看，溴既可以作一种加成试剂；同时由甲烷的取代反应可知溴也能发生取代反应。
3．设计出了两种实验方案：（1）测量反应前后溶液的pH值。若发生取代反应，会生成溴化氢。向反应后的液体中加入少量水，测其pH值，溶液明显呈酸性。若发生加成反应，则只有有机产物，反应后的液体呈中性；（2）使用硝酸银溶液。若发生取代反应，向反应后的液体中加入硝酸银溶液，会生成溴化银淡黄色沉淀。若发生加成反应，加入硝酸银溶液无明显现象。
（二）组织学生实施实验
实验1．将制得的乙烯直接通入溴的四氯化碳溶液，然后向盛有溴的四氯化碳溶液中加入少量水，测量其pH值；
实验2．将制得的乙烯直接通入溴的四氯化碳溶液，然后向盛有溴的四氯化碳溶液的装置中加入硝酸银溶液，观察现象；
现象记录：
现象
现象解释
实验1
溶液退色， pH试纸显红色
溶液中有H＋，与溴发生了取代反应
实验2
溶液退色，有淡黄色沉淀产生
溶液中有Br－，与溴发生了取代反应
实验结论：乙烯与溴的四氯化碳溶液发生了取代反应。
（三）引导学生分析实验结论
针对这一实验结果，老师并没有直接给予简单的否定，而是引导学生分析实验失败的原因。在老师的提示和指导下，学生从实验方案有无缺陷、实验装置和实验试剂是否存在问题等几个方面进行了认真分析。
学生经过分析讨论，排除了实验方法和实验装置导致实验失败的可能性，认为实验制备的乙烯气体中可能混有杂质从而导致实验失败。
那么实验中制得的乙烯里可能混有哪些杂质呢？根据乙烯的制备原理，学生在老师的指导下进一步讨论分析得出，乙烯中可能主要混有水、二氧化硫、二氧化碳等杂质。老师对学生的分析结果给予充分的肯定，同时提出：如何证明制得的乙烯中混有以上杂质、如何除去这些杂质，鼓励并指导学生设计实验进行验证和除杂。
经过进一步分析讨论，学生设计出如下实验装置，并进行了实验。
图2 乙烯与溴的四氯化碳溶液的反应
实验结果：乙烯中的确混有水、二氧化硫、二氧化碳等杂质，并且除去杂质得到了纯净干燥的乙烯气体。
学生对装置做了改进后重新用纯净干燥的乙烯气体再进行上述实验，结果证明乙烯与溴的四氯化碳溶液发生的是加成发应。
（四）拓展延伸
此时又有学生提出疑问：有资料上说乙烯和溴水也能发生加成反应，这个反应与乙烯和溴的四氯化碳溶液的加成反应是否相同？产物是否完全相同？
图3 乙烯与溴水的反应机理
因为这两个问题比较难，涉及的内容超出了高中化学课程标准的范围，笔者建议感兴趣的学生利用课时间查阅网络资料、大学教材、化学期刊等有关资料解决。第二天，查阅资料的学生通过交流汇总将查阅结果汇报如下：乙烯通入溴水中，乙烯首先与Br2形成溴?正离子，然后反应体系中的Br－、H2O均可进攻溴?正离子，最后完成反应。故产物不是单一的1，2－二溴乙烷，而是1，2－二溴乙烷和溴代乙醇的混合物。在第二步亲核试剂的进攻时H2O优先于Br－，所以乙烯与溴水反应的主要产物是溴代乙醇。所以溴水中的水在反应过程中是不可忽略不计的。
四、课后反思
新课程实施过程中，笔者经常思考应该教给学生什么？应该以怎样的方式给学生？本案例探究活动就是在这一想法指导下设计实施的。对于这堂课，笔者课后总结如下：
1．教师应认真对待学生提出的问题。问题意识是学习和探索的原动力。只要创设的教学情景科学适宜，学生一定会迸发出智慧的火花。在笔者较长期的启发式、探究式教学方式下学生已培养起较强的问题意识和深入思考的良好品质。本案例的探究活动也正是根据学生提出极具价值的问题展开的。
2．课堂教学内容不一定非要按事先备的内容按部就班讲完。备课再充分，意外的情况也可能在课堂上发生，这就需要教师不断提高驾驭课堂的能力，随机应变，适时指导。根据课堂教学中学生的表现及时调整教学内容和教学方式往往会收到意想不到的效果。
3．学生是课程的主体，学生在学习实践中也在创造着课程。教师、学生不能只做课程的执行者，应该做课程的创造者。课程的学习方式以理解、体验、反思、探究和创造为根本，而非靠教师传授和学生记忆。因此在教学中是用教材教而不是教教材，用教材而不拘于教材，而是研究教材，开发课程，从学生实际出发，通过以探究活动为主的开放式教学，培养学生能力，让学习化学成为深受学生欢迎的活动。