关键词：初中化学；十字教学法；高效课堂；自主学习
中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1009-010X（2013）10-0076-03
优质高效课堂的创建是实施新课程、提高教学效率的关键，而实现学生自主探究和有效学习则是打造高效课堂的前提。传统的教案教学普遍存在两种倾向，一是教学的单向性，即以教师和课本为中心，忽视学生自主学习的意识和能力；二是教案的封闭性，即教案是教师自备、自用，学生对教学意图无从了解，只能被动学习。在当今课程改革中，又出现另一种极端，过分强调学生的主体作用，弱化教师的主导地位，只注重ax课堂的活跃场面，忽视教学的最终效果，一些课堂表面上轰轰烈烈，却难以取得实效。其原因在于只看到学生的自主意识强，却忽视了学生的自主能力弱，而自主学习能力的形成和提高离不开教师的指导。为此，我们运用“预习――读书――议论――讲解――练习”的十字教学模式，促进了优质高效课堂的打造。
一、设计说明
“运用十字教学法创建初中化学高效课堂”是我县初中化学课题研究的核心。经过十年努力，从实践和理论方面取得了丰硕成果。从十字教学法在化学学科的实验与研究，到运用十字教学法设计教案，再到近三年来深入研究十字教学法设计导学案，每一次都有进步和提高。
“十字”教学法导学案设计
二、十字教学法导学案示例――溶解度（第1课时）
学习目标：
【一】知识与技能
1.了解饱和溶液的涵义。
2.了解饱和溶液与不饱和溶液的相互转化，了解结晶现象。
3.初步学会药品取用、液体加热以及玻璃棒等仪器使用的实验技能。
【二】过程与方法
1.通过实验探究，体会探究的过程。
2.通过交流展示，初步形成观察、记录、分析等良好的学习方法。
【三】情感态度与价值观
1.通过改变实验条件，感受饱和溶液与不饱和溶液的转化是有条件的。
2.逐步树立用辩证的、发展的思想观点来看待事物的变化。
学习重点
建立饱和溶液的概念，饱和溶液与不饱和溶液的区分与转化。
学习过程
【一】预习
1.在一定____下，向一定量的____里加入某种溶质，当溶质_______时，所得到的溶液叫做____的饱和溶液；在一定____下，向一定量的____里加入某种溶质，当溶质_______时，所得到的溶液叫做____的不饱和溶液。
2.
3.上网查阅资料，了解海水晒盐的过程。
【二】读书
你的饭量有多大？一次能无限制的吃饭吗？俗话说：“饭前喝汤，苗条漂亮；饭后喝汤，肥胖晃晃。”妈妈在家为小槐同学准备一碗汤，小槐一尝淡了，要妈妈加 ；小槐一尝还说淡了，又要妈妈加 ；小槐一尝还是说淡，再要妈妈加 ……食盐是我们熟悉的物质，它是否能无限制地溶解在一定量的水中呢？
1.物质是否能无限制地溶解在一定量的水中？通过生活经验进行判断和猜想。
2.溶液的“饱和”与“不饱和”能够转化吗？
3.从海水中如何提取食盐？
【三】议论
1.饱和溶液一定是浓溶液吗？不饱和溶液一定是稀溶液吗？
2.一种溶质的饱和溶液还能溶解其它溶质吗？
3.你知道用海水晒盐吗？
【四】讲解
1.在一定温度下，向一定量溶剂里加入某种溶质，当溶质不能继续溶解时，所得到的溶液叫这种溶质的饱和溶液；还能继续溶解这种溶质的溶液，叫做这种溶质的不饱和溶液。
要强调“在一定温度，一定量溶剂里”、“ 某种溶质”，饱和溶液、不饱和溶液只有在温度和溶剂量确定的前提下才有意义。
2.饱和溶液、不饱和溶液在一定条件下可以相互转化。
（温馨提示：氯化钠不饱和溶液与饱和溶液的转化与什么因素有关；硝酸钾不饱和溶液与饱和溶液的转化与什么因素有关）
3.结晶：溶质以晶体的形式从溶液中析出的过程，叫结晶。结晶的主要方法有：①蒸发溶剂；②冷却溶液。
【五】练习
1.随堂演练
（1）实验9-5
课本P33，NaCl能（不能）无限制溶解在一定量的水中？
（2）实验9-6
课本P33，温度改变，杯底还没有溶解的硝酸钾固体能否继续溶解？
（3）如何判断某一溶液是不是饱和溶液？
（4）在一定温度下，某物质的饱和溶液一定是（ ）
A.很浓的溶液 B.很稀的溶液
C.不能继续溶解该物质的溶液
D.不能溶解任何物质的溶液
（5）某物质的饱和溶液中，加入一些该溶质的固体， 则下列说法正确的是（ ）
A.溶质质量减少 B.溶液质量增大
C.固体质量不变 D.溶质质量增加
（6）为什么汗水带咸味？被汗水浸湿的衣服晾干后，为什么常出现白色的斑痕？
（7）为什么在寒冷的冬天可以从盐碱湖中捞出纯碱晶体（碳酸钠晶体）？
（8）通过本节课的学习，你收获了什么？
（9）想想你有哪些疑惑？还有什么知识想进一步探究？
2.达标训练
（1）某温度下，向一定质量的氯化钠溶液中加入4g氯化钠晶体，充分搅拌后，仍有部分晶体未溶，再加10mL水，固体全部消失。下列判断正确的是（ ）
A.加水前一定是饱和溶液
B.加水前一定是不饱和溶液
C.加水后一定是饱和溶液
D.加水后一定是不饱和溶液
（2）确定某一溶液是否饱和一般有两种方法：
①观察溶液底部有无________的溶质；
②溶液底部若无固体溶质，可向该溶液中再加入_____，若______则溶液饱和。
（3）某硝酸钾溶液在20℃时，不能继续溶解硝酸钾，该溶液_______为________溶液，把该溶液升高温度到100℃，则100℃时该硝酸钾溶液是________ 溶液.（填“饱和”或“不饱和”）
（4）在一定温度下，将一瓶接近饱和的硝酸钾溶液配成饱和溶液，可采取的方法有：①升高温度 ②降低温度 ③增加硝酸钾 ④减少硝酸钾 ⑤增加溶剂 ⑥减少溶剂，其中正确的方法是（ ）
A.①②③ B.②③④ C.③④⑤ D.②③⑥
（5）有关饱和溶液的下列叙述正确的是（ ）
A.温度不变，某饱和溶液中再加入这种溶质，溶液的质量不变
B.在饱和溶液里再加入任何物质都不能溶解
C.20°C时，向50g Na2CO3的溶液中加入5g Na2CO3粉末，溶液的质量是55g
D.20°C时，从50g Na2CO3的饱和溶液中取出5g溶液，剩下的45g溶液变成不饱和溶液
3.布置作业：课本第40至41页1、6、8题。
三、实施要求
（一）认真备课
认真研究化学课程标准，吃透化学教材是搞好学案设计的前提；了解学生思想、能力、水平，从实际出发，是搞好学案设计的关键；掌握十字教学法的实质，灵活运用，才能收到好的效果。因此，要潜心研究教材，细心了解学生，认真研究教法，切实备好课。
（二）精心设计学案
学案犹如建筑施工的设计蓝图，是化学课堂实施指导计划。要提高化学教学效率，就必须在认真备课的基础上，精心设计好学期教学计划、单元（章节、课题）教学计划和课时教学计划，写好课堂导学案。
《沉淀溶解平衡原理的应用》是苏教版《化学反应原理》模块内容，它在教学中能起到三重功能。首先，它是化学平衡理论应用的延续；第二，从溶液中离子平衡知识系统来看，难溶电解质的溶解平衡和弱电解质的电离平衡、盐类水解平衡使这部分的知识体系更加完整；第三，有利于学生更为透彻地理解溶液中发生离子反应的原理。本节教学内容以实验探究为手段，讨论溶解与沉淀的互逆过程，注重学生能力的培养。从“沉淀的生成”、“沉淀的溶解”和“沉淀的转化”的不同角度反复论证物质溶解度的绝对性和物质溶解度大小的相对性。学生能在“溶”与“不溶”之间了解微观粒子的相对作用，最终得出沉淀的生成、溶解和转化的实质就是沉淀溶解平衡的建立和移动的过程。
二、教学目标
知识与技能：运用平衡移动的观点对沉淀的溶解、生成与转化过程进行分析，知道沉淀转化的本质，并能够对相关实验的现象以及生活中的一些相关问题进行解释。
过程与方法：（1）通过科学探究活动提高学生观察能力、实验能力、思维能力、分析问题和解决问题的能力。（2）通过设计实验方案，进行初步的探究活动，学习科学探究和科学实验的方法，认识科学探究的基本过程。
情感、态度与价值观：（1）通过探究实验，加强学生间相互交流、合作意识的培养。（2）通过溶解的绝对性和相对性的讨论，有利学生树立辩证唯物主义的世界观。
三、教学重难点
根据课程标准和学生知识基础、心理发育阶段特点，确定本节教学重难点：
教学重点：沉淀的生成、沉淀的溶解、沉淀的转化的方法及本质
教学难点：用数据分析沉淀的生成、沉淀的溶解、沉淀的转化的方法及本质过程
四、教学方法及教学设计意图
教学方法：1.设计若干个贴近学生实际、体现本课重难点目标的问题供学生探讨。2.课堂上让学生小组合作讨论两次。3.后黑板使用一次供学生展示。4.课堂上通过鼓励性的语言激发学生的参与。
教学设计意图：1.给各类型的学生在课堂上均有展示的平台和参与的机会，使他们肯学、乐学，自愿成为学习的“主人”。2.以导学案为抓手，通过有效引导让学生在合作探究中让学生学会、会学，真正成为学习的“达人”；3.让学习能力有困难的同学在充分预习的前提下能够缩小与优等生的差距，树立信心、战胜自己、有所发展；通过老师增加与他们的互动调动其参与课堂的积极性；4.让教师讲在“关键处”，讲在“易错处”、讲在“易混处”；让教师的点拨使学生“醍醐灌顶”，使教师的拓展让学生“站得更高”；5.让教师的乐教感染学生乐学，学生的乐学促使教师更加钻研，教学相长，形成良性循环。
五、教学过程
【开场白】同学们，上节课我们首先通过对缺口硫酸铜晶体的“整容”方案设计，复习了溶解结晶平衡，接着通过对难溶强电解质PbI2悬浊液的上层清液中滴加AgNO3溶液有白色沉淀，了解到难溶强电解质溶液中存在沉淀溶解平衡，溶解度和溶度积的大小是考量难溶强电解质在水中溶解能力的两个参数。本节课将在上节课知识和化学平衡、弱电解质电离平衡的基础上共同学习沉淀溶解平衡在生产、科研和环保等领域的应用，因为在生产生活中经常根据平衡移动原理，选择适当的条件，使平衡向着需要的方向移动。
【目标展示】强调重难点。展示学生导学案预习中的共性问题：
1.等体积混合0.2mol·L-1的AgNO3和NaAc溶液是否会生成AgAc沉淀（已知AgAc的Ksp为2.3×10-3）？
2.Mg（OH）2是一种难溶于水的强电解质，探究能使Mg（OH）2溶解的方案？学生讨论，提出方案，实验观察，由现象分析得结论，汇报成果。
3.引起龋齿的可能原因，氟化物为什么能防治龋齿？
4.水垢中含有CaSO4，工业上是如何处理的？为什么？
5.溶洞中美丽的石笋、钟乳石和石柱是大自然创造的奇迹。你知道它是如何形成的吗？
【具体教学过程】这五个问题都是学生通过预习完成导学案，在学生最近发展区能够自行解决的问题，处理的方法是让具有代表性错误的五位同学板演，讲解他们在完成导学案的过程中的思考与做法（8分钟）。这基于我们许多教师仅仅告诉学生什么是正确的，却没有关注学生在这些问题上是怎么想的，学生的“潜意识”和“思维过程”暴露不够，特别是“个性化思考过程”没有显现出来，更没有得到应有的重视和解决的考虑。接着在展示五个共性问题的基础上安排两个让学生普遍难以理解的探讨：
【探究一】除去硫酸铜溶液中混有的少量铁离子，可向溶液中加入氢氧化铜或碱式碳酸铜，调节溶液的pH至3～4，铁离子就会全部转化为氢氧化铁沉淀除去。当溶液的pH超过5时，铜离子才开始转化为氢氧化铜沉淀。你是如何理解的？
【探究二】一般来说，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质，请同学们讨论，提出方案，实验观察，由现象分析得结论，汇报成果。结合课本知识，能否将溶解能力相对较弱的物质易转化为溶解能力相对较强的物质？怎么实现这个转化？
现场给学生分成10个活动小组。以前后相邻的六位同学组成一组。每组临时推荐一名组织者，有他（她）组织讨论并代表小组发言（时间控制在6分钟）。
组织讨论探究一问题。请学生发表意见，教师点评。
考虑到选用物质的不确定性，设计一个台阶：为什么向溶液中加入Cu（OH）2和Cu2（OH）2CO3？还可以用什么物质代替？CuO、CuCO3、NH3·H2O、NaOH等物质，讨论哪些物质可行？为什么？
许多学生不明白，溶液的pH3～4，在常温下还算是酸性溶液，铁、铜离子怎么会转化为氢氧化物沉淀？不是说，金属的盐溶液要与碱溶液作用，才有可能生成新的盐和新的碱吗？让学生估算：
假定溶液中铁离子浓度是0.001mol·L-1，铜离子浓度是1.0mol·L-1，运用溶度积常数，请同学们估算出溶液中OH-离子浓度达多少就开始形成氢氧化铁沉淀？达多少氢氧化铁就沉淀完全？（2.7×10-12mol·L-1，pH约为2.2；全部转化为氢氧化铁沉淀，pH约为3.7）。而溶液的OH-浓度约要达到多少时氢氧化铜才开始沉淀（1.5×10-10mol·L-1，pH约为4.2）。
通过Ksp的运用和估算，学生将能体会到，要使溶液中铁离子、铜离子转化为氢氧化物沉淀，是需要溶液中有一定浓度的氢氧根离子存在，但溶液中OH-浓度不是一定要超过10-7mol·L-1（即pH不必一定要大于7），也并非要一定需要靠加入强碱来提供。估算说明，溶液中铁、铜离子在pH3～4或超过5的微酸性环境中就可以形成氢氧化物沉淀。因此，只要使溶液的酸度降低，即把溶液的pH提高到一定程度，就可以达到目的。氢氧化物沉淀越难溶（Ksp越小），形成沉淀所需要的氢氧根离子也越小，pH越低。正因为如此，才“可以通过控制溶液的pH，达到除去铁离子而让铜离子保留在溶液中”。
按课程标准的要求，这种估算和说明过程并不一定要学生掌握，但是教师应该给学生讲解。这样做，一可以帮助学生理解教材的结论是如何得到的，了解生产的实际操作方法所依据的原理；二可以帮助学生在应用中进一步理解溶度积的概念；三可以帮助学生了解溶度积的学习可以帮助我们定量地研究难溶电解质沉淀形成或溶解的问题，体会溶度积学习的价值。
然后，组织讨论探究二问题。请学生发表意见，教师点评。
[学生实验]向盛有2mL0.1mol·L-1的AgNO3溶液的试管中滴加0.1mol·L-1的NaCl溶液；向其中滴加0.1mol·L-1KI溶液；再向其中滴加0.1mol·L-1的Na2S溶液。
[设问]通过实验你观察到了什么现象？
[填表]表3-15沉淀转化的实验记录
白色沉淀析出 白色沉淀转化为黄色 黄色沉淀转化为黑色
[教师点拨]AgNO3溶液与NaCl溶液反应，生成AgCl沉淀。当向体系中滴加KI溶液时，溶液中的Ag+和I-结合生成了更难溶解的AgI，同样，由于硫化银的溶解度比碘化银的溶解度更小，因此向体系中滴加硫化钠溶液时，碘化银转化为硫化银，至此解决了前半部分。
[追问]沉淀转化在生产和科研中具有极其重要的应用。重晶石（主要成分是BaSO4）是制备钡化合物的重要原料，但是BaSO4不溶于水，工业上是如何处理的？写出总反应的离子方程式。
[再追问]将溶解能力相对较弱的物质易转化为溶解能力相对较强的物质的过程是不断重复的“蚕食”过程，请同学们通过下面的两道计算加以体会：
1.向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，=_____________。[Ksp（AgBr）=5.4×10-13，Ksp（AgCl）=2.0×10-10]
2.已知Ksp（BaSO4）=5.1×10-9，Ksp（BaCO3）=1.1×10-10，今有0.15L1.5mol·L-1Na2CO3溶液可以溶解多少克BaSO4？
[教师点拨]第一问为第二问做了一个铺垫。用可逆反应通用的“三式”即可以求解得到1.1g。
【课堂小结】
解决沉淀溶解平衡问题的一般思路：“看到”微粒“找到”平衡“想到”移动
最后展示本单元知识结构：
【形成性检测】
1、通常条件下PbSO4是一种不溶于水、酸、碱溶液的白色沉淀。但是PbSO4却溶于CH3COONH4溶液得无色溶液（1）。在（1）溶液中再通入H2S气体形成黑色沉淀（2）。结合中学化学有关离子反应发生的条件、离子反应方程式书写规则，写出（1）（2）两种产物形成的离子方程式：
（1）________________（2）________________
（旨在让学生更为透彻地理解溶液中发生离子反应的原理）
2、试用化学平衡移动的原理分析
（1）为何碳酸钙溶于碳酸？
（2）为何氢氧化铝既“溶”于强酸又“溶”于强碱？
（3）碳酸钙不“溶”于稀硫酸却“溶”于醋酸中？
（4）用等量的水和稀硫酸洗涤BaSO4沉淀，为何用水洗的沉淀损失要大于用稀硫酸洗时的沉淀损失？
（有效地考查学生对沉淀的生成、沉淀的溶解、沉淀的转化的理解）
3、海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案：
注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10-5mol/L，可认为该离子不存在；实验过程中，假设溶液体积不变。已知：Ksp（CaCO3）=4.96×10-9；Ksp（MgCO3）=6.82×10-6；Ksp[Ca（OH）2]=4.68×10-6；Ksp[Mg（OH）2]=5.61×10-12。下列说法正确的是（ ）
A.沉淀物X为CaCO3
B.滤液M中存在Mg2+，不存在Ca2+
C.滤液N中存在Mg2+、Ca2+
著名的心理学家吉尔福特曾指出：“人的创造力主要依靠发散思维，它是创造思维的主要部分。”发散性思维是一种与集中思维相对的思维方式，它从不同角度进行探索，从不同层面进行分析，从正反两极进行比较，因而视野开阔，思维活跃，可以产生出大量独特的新思想。本文将从难溶盐的溶解度和溶度积之间的关系这一教学案例入手，简明阐述发散性思维在课堂中的运用。
二、案例描述
课题：Relationship between solubility and solubility-product constant（Ksp）
学习目标：
1.知识与技能
a.掌握难溶盐的水解方程式的表达和溶度积表达式的书写；
b.学会根据Ksp值来初步判断难溶盐的溶解度的大小。
2.过程与方法
a.通过小组讨论，归纳出溶度积Ksp值大小和溶解度S之间的关系；
b.通过不同类型难溶盐的解离来分析比较，形成不同类型的表达方式。
3.情感、态度与价值观
a.通过同种难溶盐的分析、归纳、运用，形成“个体一般个体”的思维方式。
b.通过不同类型难溶盐解离的分析比较，打破常规思维定势，形成发散性思维，学会全面地思考和看待问题。
教学重、难点
教学重点：掌握难溶盐的水解方程式的表达和溶度积表达式的书写；学会根据Ksp值来初步判断难溶盐溶解度的大小。
教学难点：运用难溶盐溶解度和溶度积之间的关系，解决化学实际问题。
教学设计
[引入新课] Some ionic compounds，such as NaCl，dissolve readily in water，and some，such as BaSO4 barely dissolved at all. On dissolving，all ionic compounds dissociate into ions. As you known，the solubility-product constant is used to express dissociation of insoluble salts. Today we will discuss the relationship between solubility and solubility-product constant.
[复习检测] Finish the quiz below in 6 minutes.
1.Answer the following questions about the solubility of some fluoride salts of alksline earth metals.
（a）A student prepates 100 mL of a saturated soltion of MgF2 by adding 0.50g of solid MgF2 to 100 mL of distilled water at 25℃ and stirring until no more solid dissolves. （Assume that the volume of the undissolved MgF2 is megligibly small.）Tje satirated solution is analyzed，and it is determined that [F-] in the solution is 2.4×10-3 M.
（i）Wrice the chemical equation for the dissolving of solid MgF2 in water.
（ii）Calculate the number of moles of MgF2 that dissolved.
（iii）Determine the vajue of the solubility-produci constant. Ksp for MgF2 at 25℃.
[小组讨论]学生通过小组讨论核对并勘误自己的答案。
[教师点评]针对学生错误的要点，做简明扼要的整理和拓展。
[反思与总结]这部分内容是学生之前掌握的， 所以要求学生限时训练， 独立完成，以提高学生独立自主学习和思考的能力。
[导入新课] Here is the test on calculating Ksp in 2013.
（b） A beaker comains 500 mL of a solution in which both Ca2+（aq） and Ba2+（aq） are present at a concentraL of 0. 10 M at 25℃. A studcm imcnds to separate cheions by adding 0.20 M NaF solution one drop at a tir from a buret. At 25℃ the value of Ksp for CaF2 is 3.5×10-11；the value of Ksp for BaF2 is l.8×10-6.
（i）Which salt will precipitate rirsc. CaF2 or BaFi2 Justify your
answer.
For parts （b）（ii） and （b）（iii） below. assume that the addition of the NaF solution does not significantly affect the toial volume of the liquid in the beaker.
（ii）Calculate the minimum concentration of F-（aq）necessary to
initiate precipitation of the sak selecced in part （b）（i）.
（iii）Calculate the minimum volume of 0.20 M NaF that must be added to the beaker to initiate precipitation of the salt selected in part （b）（i）.
[小组讨论] （b）（i）判断 CaF2和 BaF2哪个先沉淀，并说明
原因。
师：要判断哪个先沉淀，应该考虑什么？
生：哪个更难溶。
师：那考查一个物质是否可溶的物理量又是什么？
生：溶解度。
师：溶解度大的先沉淀，还是溶解度小的先沉淀？
生：溶解度小的先沉淀。
师：那你们算一算各自的溶解度大小呢？
MF2（s）？圮M2+（aq）+2F-（aq）
Ksp=[M2+][F-]2
S=[M2+] =1/2[F-]
Ksp=4S3
S=34Ksp
由上式可知：溶解度S和溶度积Ksp 成正相关。又因为CaF2和BaF2属于同种类型难溶盐（AB2型），因此 Ksp 越大，其 S 越大。由题意知： CaF2的Ksp小，溶解度小故先沉淀。
[延伸拓展] Identify the magnitude of solubility between AgCl and Ag2CO3.At 25℃ the value of Ksp for AgCl is 1.8×10-10，the value of Ksp for Ag2CO3 is 8.1×10-12.
[交流讨论]
Step 1：“大家来找茬”环节学生独立完成，教师挑选2-3份有代表性的展示给大家，让“大家来找茬”。
学生1：根据溶度积Ksp的大小可知，由于Ag2CO3的溶度积更小一些，因而溶解度更小一些。
学生2：由于Ag2CO3和AgCl是不同类型的盐类，因此不能判断两者之间的溶解度小。
Step 2：“头脑风暴”环节
学生3：由于Ag2CO3和AgCl是不同类型的难溶盐，因此不能简单地从溶度积Ksp的大小来直接判断两者之间的溶解度。
学生4：由于溶度积和溶解度存在关系，对不同类型的难溶盐会有不同的结果，因此可以先分别计算出各自的溶解度，再比较即可。
根据学生的不同意见，设置小组讨论环节，让学生在争论的过程中撞击出不同的思维结果。
Step 3：“我行我秀”环节各小组推选出一名学生来阐述总结，并展现出其计算结果。归纳总结该类型题目的解法和注意事项。
Ag2CO3属于AB2型难溶盐，其溶解的方程式是：
Ag2CO3（s）？圮2Ag+（aq）+CO32-（aq）
Ksp=[Ag+]2[CO32-]
S=[CO32-]=1/2[Ag+]
Ksp=4S3
S=3
4Ksp=1.27×10-4
而AgCl属于AB型难溶盐，其溶解方程式为：
AgCl（s）？圮Ag+（aq）+Cl-（aq）
Ksp=[Ag+][Cl-]
S=[Ag+]=[Cl-]
Ksp=S2
S=Ksp=1.34×10-5
单从溶度积常数Ksp来看，Ag2CO3更难溶解些，但由于Ag2CO3和AgCl是两种不同类型的难溶盐，其在水中的溶解度不能单纯地从溶度积常数上判断，必须根据溶解平衡计算出各自的溶解度，再进行比较。
Step 4：教师评价环节
教师还原学习探索的过程，将解题过程中出现的问题和误区进行归纳，并分析错误本身的原因和学生出错的原因，点明学生思考的误区及瓶颈，给学生创设思维的过渡桥梁。
[知识迁移]要求学生在5min内完成（b）（ii）（iii）。
[展示]学生上黑板板演其计算过程，并阐述理由。
（b）（ii）CaF2（s）？圮Ca2+（aq）+2F-（aq）
Ksp=[Ca2+][F-]2
[F-]=■=1.87×10-5M
（b）（iii）M1V1=M2V2
V2=■=■
=2.67×103L
[补充归纳]其他学生进行补充和勘误。
[总结评价]学生总结本节课学习内容，并对问题解答过程中的思维方式的发散和迁移做简要阐述及评价。教师评价整节课上学生的表现。
板书设计
Big Idea 2： Relationship between solubility and solubility-product constant
1. solubility（s）
2. solubility-product constant （Ksp）
3. Insoluble salt of identical type
KspS，Ksp is proportional to S.
TypeAB∶S = Ksp
TypeAB2∶S = 34 Ksp
4. Insoluble salt of various types
KspS，Ksp is not proportional to S.
S is the unique value to identify the magnitude of solubility.
作业布置
Finish the test on calculating Ksp in 2012 Q4 in 25 minutes.
三、案例结果
按照预设的教学设计，通过精心准备的教学过程，能够较好地完成教学内容，顺利达成教学目标。教学实践中能够注重过程和方法的教学，通过学生已经掌握的内容，课前做一个复习测验，既能巩固旧知，亦能启发新知，同时独立完成测验也锻炼了学生独立思考和解决问题的能力。在知识拓展部分，我们运用学生分组交流的方式，先后通过“大家来找茬”“头脑风暴”“我行我秀”、教师评价四个环节，一一将学生思维的过程展现出来，从而打破思维定式，发散思维，整体全面地看待和思考问题。在此部分还设置了学生板演―同学勘误―师生评价等环节，将本节课的三维教学目标推向高潮。
四、案例反思
1.尊重孩子的每一个想法
孩子在课堂上的每一个想法都不是随随便便产生的，自然老师也不应当随随便便地否定孩子的奇思妙想。每一次的头脑风暴都是一次探索和创新，在这个过程中，教师应当去帮助学生打破惯有的思维定式，尝试建立发散性思维。
关键词：STEM；项目学习；化学实验；图像比色法
文章编号：1005C6629（2016）11C0043C05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 基于项目的STEM学习概述
STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称。它将四门学科内容组合成为有机整体，强调多学科的交叉融合，以培养学生在掌握知识和技能的同时，能够将其迁移应用到解决实际问题的能力和创新精神。STEM最核心的特征是跨学科性，此外还包括趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性等特征。
STEM有两种最基本的课程模式：相关课程模式和广域课程模式[1]，前者在课程形式上依然属于分科教育，但在各学科内容编排上注重相互之间的联系；后者是通过活动项目将各学科整合为有组织的课程结构。基于项目的STEM学习是STEM和基于项目的学习（Project-based learning：PBL）模式相结合的产物，是进行跨学科整合的一种基本取向[2]。PBL利用学生自主探究的过程来获得与现实生活有关联并且能付诸应用的学习结果[3]，基本要素为内容、活动、情境和结果[4，5]。因此，基于项目的STEM学习可以理解为以PBL的基本要素为框架整合STEM内容的学习模式，是利用科学、数学知识和技术手段，通过工程设计活动解决工程问题的学习过程，其基本要素如表1所示。
2 基于化学实验的STEM项目开发
2.1项目的开发过程
化学实验是科学探究活动的主要载体，基于项目的学习具有基于问题和基于探究的属性，因此将化学实验结合工程设计转化为基于项目的STEM学习是可行的。对于化学分科课程的教师来说，开发STEM项目更具操作性，开发过程如图1所示。
本文选取高中化学教科书《实验化学》（人教版）中比色法这一内容。经查阅文献发现，基于手机摄像头的图像比色法在健康诊断与环境、医药、食品检测等领域有广泛应用[6]。在分析了图像比色法中蕴含的跨学科知识和技术后，最终开发了“设计检测Co2+浓度的技术方案”这一项目。
2.2 项目的实验设计
该项目活动的技术核心为图像比色法这一融合了信息技术的实验方法，该方法较为新兴，原理与目视比色法相同，即物质显色的实质是对不同波长光的选择性吸收，显出的颜色是它所吸收光的互补色，溶液颜色的深浅取决于吸光物质浓度的高低[7]。但图像比色法以手机等拍照设备作为图像采集器，以计算机代替人眼，将颜色深浅转化为RGB分量值，从而将色溶质的浓度与RGB分量值之间建立关联，能够更精确地检测有色溶质溶液的浓度，且所需的器材便利、步骤简单，具体步骤如图2所示。
实验涵盖了化学、物理、数学知识和信息技术，结合工程设计后转化为“设计检测Co2+浓度的技术方案”的STEM项目也必然涵盖这些跨学科知识，体现了STEM的跨学科性，如表2所示。
3 活动的实施过程设计
STEM项目的实施主要是通过工程设计过程和探究学习的5E教学模型的整合来实现的，如ITEEA开发的基于设计的工程设计EbDTM项目、波士顿科学博物馆创立的工程是基础EiE项目、世界在运动AWIM项目[8]。工程设计过程包括“识别问题和制约因素”、“调查研究”、“形成概念”、“分析观点”、“建立模型”、“测试和优化”、“沟通和反思”七个步骤。其中，“识别问题和制约因素”是指明晰问题和任务，知道制约因素和标准，比如时间、资源、经费、预期任务成品的特征；“调查研究”是指了解与主题相关的信息，如已有的解决方案，以防止做重复劳动；“形成概念”是指运用头脑风暴想出多种解决方案，并识别每个方案的风险和利益；“分析观点”是指依据数学、科学和技术原理和项目的标准以及限制筛选和精细化出前一步骤的方案；“建立模型”是指学生在分析观点的基础上建立一个工作模型或原型；“测试和优化”是指测试模型是否满足要求，根据测试结果优化现有的设计；“沟通和反思”是指进行人际互动、口头、视觉、书面方式的沟通，既适应于团队工作环境，又用于对方案和产品的开发过程记录和解释[9]。
本项目的活动实施过程兼顾了工程设计和探究学习两大实践系统，结合化学实验的特性，以“问题聚焦和明确”、“思考和探究”、“解释和方案确立”、“构建和实验”、“测试和优化”、“沟通和评价”六个过程构成。“问题聚焦和明确”包含了“识别问题和制约因素”的工程内涵，且强调从社会、环境、生活等问题聚焦到化学问题，将化学问题明确为具有制约因素和评估标准的工程问题；“思考和探究”的目的与“调查研究”相一致，同时强调学生在教师的引导下进行思考和实验探究学习；“解释和方案确立”包含“形成概念”和“分析观点”的过程，同时强调对新方案原理性知识的解释；“构建和实验”是“建立模型”中的一种工作模型，是STEM项目中的化学实验主体部分；“测试和优化”与工程设计标准过程相同；“沟通和评价”融合了“沟通和反思”与科学探究中的“反思与评价”环节。
3.1 问题聚焦和明确：观看图文资料引发工程问题
[教师]演示有关工厂排放含Co2+废水、大量Co2+对生命体健康造成危害、Co2+废水处理方法的图文资料，提出问题：要确定Co2+处理达标与否需要环境检测工程师做些什么？
[学生]检测处理前后的废水中Co2+的浓度。
[教师]某厂排放的含钴污水只有Co2+有颜色，浓度范围不超过0.1M。那么，如果你是一位环境监测工程师，如何设计一个检测工业废水中重金属离子Co2+浓度的技术方案？制约因素是什么？什么样的技术方案是好的？发放可用材料的清单：LED灯泡、液晶屏、拍照手机、白色A4纸、白色纸板、7mL离心管、25mL容量瓶、10mL量筒、烧杯、分析天平、药匙、玻璃棒、蒸馏水、CoCl2・6H2O固体。
[学生]交流讨论，归纳：制约因素是含钴污水只有Co2+有颜色，浓度范围不超过0.1M。
评估标准：要求检测的相对误差不超过10%，且误差越小越好；需要自己设计和组装装置，装置要满足简易、便宜的要求；制作方案文本，并进行方案设计的汇报。
设计意图：强调STEM学习中的工程思想，创设工程问题情境，帮助学生识别工程问题；通过提问促使学生对制约因素和评估标准进行交流讨论，进一步明确任务。
3.2 思考和探究：学习比色法和比色分析的化学史
[教师]发给每组学生3种不同浓度的CoCl2溶液，提出问题：通过观察现象能够得出什么结论？
[学生]不同浓度的有色溶液，颜色深浅与溶液的浓度有关，颜色越深，浓度越高。
[教师]告诉学生3种CoCl2溶液中颜色最浅和最深的溶液的浓度，提出问题：如何知道待测溶液的大致浓度？
[学生]思考得出：大致浓度是另两种溶液浓度的平均值。
[教师]讲解比色法的原理：物质显色的实质就是对不同波长光的选择性吸收，显出的颜色是它所吸收光的互补色，CoCl2溶液显粉红色就是因为它选择性吸收青色光。溶液颜色的深浅决定于溶液吸收光的量的多少，即取决于吸光物质浓度的高低[10]。CoCl2溶液的浓度越高，对青色光的吸收就越多，透过的红色光越强，颜色就越深，在一定浓度范围内，其颜色深浅与浓度成正比。讲述目视比色法的操作步骤和误差的计算方法。提出问题：误差大小的范围是多少，如何进一步确定待测溶液浓度？引导并辅助学生进行实验探究。
[学生]进行实验活动：配制中间浓度的溶液，再次对比待测溶液的颜色，通过颜色的不断渐进，最终确定待测溶液浓度。
[教师]告诉学生待测溶液的实际浓度，组织学生交流实验结果。
[学生]交流各自测得的浓度和误差，得出目视比色法受到人眼识别颜色能力限制和半定量分析的特点。
[教师]进一步讲述比色分析发展的化学史，提出问题：目视比色法、分光光度法的特点和利弊分别是什么？
[学生]比较目视比色法、分光光度法的特点和利弊。
设计意图：进行STEM项目中科学知识的教学，通过问题串刺激学生思考和探究，发现目视比色的实验方法，引导学生基于实验证据了解比色法的原理和优缺点，进而传授比色法和比色分析发展的化学史的知识，引导学生从各方面综合考虑使用不同方法和仪器检测有色物质的利弊，为工程设计过程中方案的确立做铺垫。
3.3 解释和方案确立：学习图像的数字化，“发明”并采纳图像比色法
[教师]讲解：由于不同人识别颜色的能力不同，故刚才同学们测得待测溶液的浓度不尽相同，但计算机能够高精度地识别颜色，是通过图像的数字化处理实现的，它是指将一幅图像从其原来的形式转换为数字形式的处理过程[11]。对于彩色图像，量化步骤能够获得RGB三原色的分量值[12]。
提出问题：如何让计算机代替我们的眼睛读出且量化有色溶液的颜色深浅？
[学生]理解计算机识别颜色的原理：图像的数字化。结合目视比色法和图像数字化技术，“发明”图像比色法。
[教师]总结性地讲述图像比色法的原理和步骤（图2所示）。引导学生再次综合比较各浓度检测方法，确立问题解决方案。
[学生]图像比色法综合了目视比色法和分光光度法的优点，故采纳图像比色法作为项目问题的解决方案。
设计意图：继续讲解STEM项目中的跨学科知识：图像的数字化，引导学生进行方法和技术的联用，从而“发明”图像比色法；引导学生学习STEM项目中工程设计原则，结合评估标准综合对比各个方法的利弊，使得学生关注到图像比色法的应用。
3.4 构建和实验：构建图像比色法的检测装置并进行实验
[教师]确定了图像比色法作为解决方案后，就要构建图像比色法的检测装置进行实验。提出问题：根据Co2+浓度范围不超过0.1M的制约因素，如何配制一定浓度梯度的标准溶液？浓度范围应如何？
[学生]交流讨论：用容量瓶配制一定浓度的标准溶液，再通过稀释的方法配制其他浓度的标准溶液。浓度范围可以是0M到0.1M之间。
[教师]提出问题：影响图像比色法可靠性的重要条件是什么？
[学生]交流讨论：图像清晰与否、颜色是否失真、RGB分量值提取时注意图像范围的选取等。
[教师]讲述：重要条件之一是获取样品溶液颜色的真实信息，照片图像颜色能真实地体现溶液颜色。因此，在构建图像比色法检测Co2+浓度的装置时，要注意选择白光作为光源，且光源均匀稳定；所有溶液样品的前景和背景都应是白色；拍摄的像素不能过低；手机摄像头或相机摄像头应与桌面垂直，高度与样品高度一致，置于中央的样品前方至少30cm处[13]。其次，用专业的生物图像处理软件ImageJ提取RGB分量值，使用矩形选框工具，点击菜单栏中的Analyze・Histogram，即可读出矩形选框中的灰度值和RGB分量值。应采用移动矩形选框的方式读取各溶液样品中心区域的RGB分量值。
[学生]按小组合作构建装置、配制溶液、进行图像比色法的实验。
设计意图：强调STEM项目中的技术学习，讲述使用图像比色法的操作注意事项和ImageJ软件的操作要领，为学生自主构建和实验提供必要的脚手架支持。
3.5 测试和优化：测试检测方案的检测误差，采用控制变量法优化解决方案
[教师]提出问题：如何测试基于图像比色法所构建的装置能够准确地检测Co2+浓度？
[学生]交流讨论：用某已知浓度的CoCl2溶液作为待测样品，与空白样品、标准样品一起进行图像采集，进行实验确定检测误差。
[教师]提出问题：如果对检测结果不满意，如何优化解决方案？
[学生]交流讨论：采用控制变量法，可以优化的条件包括光源的选择、RGB分量值的选择、加显色剂与否等。
[教师]请根据测试结果进一步优化解决方案，最后设计出条件明确的检测Co2+浓度的技术方案，制作方案文本。
设计意图：引导学生进一步学习STEM项目中的工程设计原则，以测试结果为导向优化目前的解决方案，以呈现方案结果为导向体验工程思想解决问题的过程。
3.6 沟通和评价：展示方案设计成果，多角度评价活动表现
[教师]要求学生汇报技术方案的设计、测试和优化过程，展示技术方案文本，同时鼓励学生交流方案设计构成中所遇到的挫折，引导学生进行合作态度、计划安排、结果表达、方案制作、跨学科知识和工程设计原理掌握方面的自评和互评。
[学生]各小组汇报技术方案的设计、测试和优化过程，展示最终的技术方案，并用数据、图表展示方案的检测误差、成本大小等预期结果，最后进行自我评价，其他学生对其技术方案的设计过程、小组分工合作和计划安排、方案制作等方面提出质疑、意见或积极评价，小组成员对这些评价进行反思和沟通。
[教师]总结各小组在方案设计过程中的表现和技术方案的合理性，巩固本STEM项目中涉及的跨学科知识，强调工程设计需要识别问题和制约因素、调查研究、形成概念、分析观点、建立模型、测试和优化、沟通和反思的过程。
设计意图：促进学生的合作意识，体会STEM项目学习的跨学科性。
4 结语
“设计检测Co2+浓度的技术方案”项目基于图像比色法，涵盖了化学定量实验技能和定量思想、信息的数字化技术及Excel软件操作、函数模型的建立、工程设计思想，融合性高，思维性强，切实地指向了信息时代背景下中学生STEM素养的培养。
参考文献：
[1]余胜泉等.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015，21（4）：13～22.
[2][3][10] Robert M. Capraro.王雪华译.基于项目的STEM学习[M].上海：上海科技教育出版社，2015：5～7，89，49～54.
[4]刘景福.基于项目的学习（PBL）模式研究[J].外国教育研究，2002，29（11）：18～20.
[5]刘景福.基于项目的学习模式（PBL）研究[D].南昌：江西师范大学硕士学位论文，2002：15～26.
[6][7] Kate Grudpan. Applications of Everyday IT and Communications Devices in Modern Analytical Chemistry： A Review [J]. Talanta，2015：84～94.
[8][11]华中师范大学等.分析化学（上册）（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2001：276.
[9]王玲玲.基于STEM的小学科学课程设计研究[D].上海：华东师范大学硕士学位论文，2015：40～59.
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关键词：丁达尔效应；家庭实验；气溶胶；液溶胶；固溶胶
文章编号：1005?6629（2014）4?0043?02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
丁达尔效应常用于快速鉴别溶液和胶体分散系。在苏教版高中《化学1》教材中，胶体的丁达尔实验又是高中生接触到的第一个高中阶段的教材探究实验。根据分散剂状态不同，胶体一般可细分为气溶胶、液溶胶和固溶胶，而教材设置的实验方案只涉及液溶胶，实际教学时师生常会有意犹未尽之感。为弥补缺憾，我们积极倡导学生进行家庭实验并交流各自成果，不但丰富了学生课余化学生活，在多年教学探索与实践积累中也收集并创新了很多相关的学生家庭实验素材。现选取其中几组操作简捷、现象明显并富有创意的方案与大家探讨。
1 气溶胶的丁达尔实验
方案1 水雾-空气胶体
将一无色透明的矿泉水瓶截去瓶底、取下瓶盖。打开装满开水的保温瓶的瓶塞，将处理好的矿泉水瓶竖直放置罩住保温瓶口，使挥发出来的水蒸气充满矿泉水瓶。由于以水分子团簇（H2O）n形式存在的水蒸气粒径较大，当用激光笔在一侧平射时，从垂直照射方向观察即可见瓶内有一束红色光柱（见图1）。
方案2 蚊烟-空气胶体
先预处理好无色透明的矿泉水瓶（方法同方案1）。点燃一圈蚊香（也可用其他熏香代替），将矿泉水瓶竖直罩在上方，使生成的蚊烟进入瓶内。然后用激光笔在一侧平射，从垂直激光照射方向观察能看到一束清晰的红色光柱（见图2）。一般有烟蚊香燃烧所产生的烟气气溶胶粒子的粒径都比较小，粒径集中分布在小粒径的纳米区间段[1]。
2 液溶胶的丁达尔实验
方案3 水果汁-水胶体
将新鲜水果（如西瓜、橙子等）榨汁，用纱布滤去未打碎的大颗粒固体后备用（也可直接购买商店在售的水果饮品，如统一鲜橙多、美汁源果汁饮料、营养快线等）。取洁净的、无色透明玻璃杯，加入约100mL自来水，用激光笔照射杯中水，从与光线垂直的方向观察，没有明显现象。向玻璃杯中逐滴加入约1～2mL水果汁，并充分搅拌，再用激光笔照射烧杯中的混合物，在与照射垂直的方向进行观察，混合物中有一条光亮的“通路”，即丁达尔效应，实验现象很明显。
此外，我们也可以用牛奶、豆浆、肥皂水、洗洁精、洗衣粉水等也能替代水果汁进行实验，但需注意的是，因试剂种类与浓度的差异，要达到预期效果，在用量上会略有不同。
方案4 食盐-酒精胶体
用洁净的、无色玻璃杯取100mL饱和食盐水（也可用纯碱、小苏打等生活中常见盐的饱和溶液），用激光笔从一侧照射，在照射方向垂直的角度观察并没有明显现象，然后向饱和食盐水中缓慢、逐滴滴加医用酒精或高度白酒（42°以上），充分搅拌并用激光笔照射。随着乙醇的滴入，在与激光垂直的方向观察时，混合物中的“光路”也会从无到有并逐渐变得清晰、明亮。这是由于氯化钠在酒精中的溶解度较水中小得多，在滴加白酒过程中饱和食盐水中形成大量细小的食盐胶粒。需要注意的是，酒精加入量要把握好，加入量过多会产生白色的氯化钠沉淀！
3 固溶胶的丁达尔实验
方案5 葡萄糖固溶胶
取一不锈钢小奶锅，加入100g葡萄糖固体小颗粒，在煤气灶上小火缓缓加热并用筷子充分搅拌，使之慢慢熔化形成无色液体。继续加热至奶锅中液体呈现棕黄色（颜色不可太深，也不宜太浅）后停止加热，然后将该液体倒满10 mL无色透明的玻璃小酒盅，静置让其自然冷却。固化后即得晶莹透亮的棕红色葡萄糖固溶胶。用激光笔照射，在与光束垂直的方向上即可观察到明亮光柱。
由于葡萄糖熔点较低（其中葡萄糖一水合物为83℃，无水葡萄糖晶体为146℃[2]），加热时在较低温度即会熔化，持续加热时部分还会分解成一定量、一定大小的碳胶粒分散于液体中，冷却凝固后即为固溶胶。
方案6 蔗糖固溶胶
因蔗糖的熔点相对较高（约185℃），若仍按葡萄糖固溶胶的制法直接加热固体蔗糖，极易因温度过高而分解过快，致使蔗糖大量炭化而得不到棕黄色透亮的固溶胶。联想到日常餐饮烹饪中的拔丝操作，我们采用水煮糖的做法并获得成功。
将锅洗净，然后小火加热，至锅大约六到七成热时加入约100g白糖（或冰糖），不停翻炒到糖变成棕黄色时再加入约80mL水溶解。继续小火加热，一直炒到糖和水溶合成粘稠状时停止。将制得的混合液倒满10mL无色透明的玻璃小酒盅，自然冷却至室温，凝固后即得棕红色的晶莹透亮的蔗糖固溶胶（含部分蔗糖炭化生成的碳胶粒）。若用激光笔照射时，从照射垂直方向上观察可看到一根清晰、明亮的光柱。
参考文献：
一、设问要联系学生的回答
案例：溶解度概念的复习片段
教师：根据我们前面的学习，同学们一起来回忆一下溶解度的概念。
学生：一种物质在另一种物质里溶解的量。
教师：同学说溶解度是溶解的质量，这是对的。但我们在前面的学习中也知道了一种物质在另一种物质中溶解的量受到一些因素的影响，所以这位同学的概念中还需要进一步补充。哪位学生来进行补充？
学生：一定温度下，在100克溶剂中溶解物质的量。
教师：好的，这位学生补充温度并确定100克溶剂，因为温度不同物质的溶解能力不同。溶剂的量不同，肯定溶解的物质的量也有所不同。那么一定温度下100克溶剂中溶解物质的量是一个定值吗？请结合溶液的状态考虑。
学生：一定温度下，物质在100克溶剂中达饱和状态所溶解的质量。
教师：很好。到这里同学们已把溶解度概念中的四要素完整地回忆出来了。我们一起来整理一下。（1）一定温度；（2）100克溶剂；（3）达饱和；（4）溶解的质量：单位为克。
根据以上教师的课堂实录，我们做如下分析：从教学目标来看，溶解度概念的复习是要达到学生在理解的基础上说出溶解度概念的四要素，并能用概念来分析和解决和在一定的条件下物质溶解相关量的问题。教师的问题始终建立在学生的回答基础上，也就是学生现有的知识基础上，为学生知识的构建搭建了很好的平台，学生也就能较好地形成知识的构建，从而促进了课堂教学目标的实现。
二、设问要联系学生的现实情境
案例：《水的净化》教学片段
教师：现在实验桌上有三种水的样品：样品（1）为就近的运河水；样品（2）为深井水；样品（3）为蒸馏水。请观察样品（1）（2）（3）的外观，有何不同？为何浑浊？此杂质有何特点？带着这个问题进行下面的学习。
教师：首先我们试一试可否将运河水变成与另两种水样相同的外观。
学生实验（略）。
教师：漏斗下端烧杯中的液体称为滤液，滤纸上的物质为滤渣。你们小组得到的滤液外观和另两种水样一样吗？
学生观察并回答。
教师：一样，说明通过过滤已将使河水浑浊的杂质除去。除去的杂质在哪里？什么状态？
学生：再次观察并回答。
教师：一小块糖在水中慢慢消失说明糖能溶解到水里，此固体在水中不能消失说明什么？
学生：此固体在水中不溶解。
教师：由此我们就知道过滤除去的是水中不溶的固体，从而起到净化水的作用。
从案例中我们可以看出：教师在组织过滤的教学情景时选择了学生熟悉的运河水作为研究的对象，这就很好地激发了学生课堂学习的兴趣。从案例中，我们更可以感受到教师的提问时刻围绕学生的实验过程、实验现象，也就是学生的现有情景。对于现有情景的提问学生具有直观性，因而，对于问题的思考也会更积极、更具体，对教学目标的实现起到很好的促进作用。
三、设问要联系学生的已有知识
案例：《单质、化合物、氧化物的概念》教学片段
教师：组成物质的元素总共只有一百多种，而同学们知道构成我们大千世界的物质有千千万万种。在前面的学习过程中，我们已经接触了一些常见物质，同学们想一想，说出一些来。
学生：例如空气、氧气、高锰酸钾、水、四氧化三铁等。
教师：同学们能根据前面的学习写出有关物质的化学符号吗？上黑板来写写看。
学生板书。
教师：这些用化学符号表示出来的物质有何相同点？
学生：它们都是前面学过的纯净物。
教师：下面我们就单来分析这些纯净物，你能从哪些方面将它们分成两大类？方法越多越好。
学生思考交流后回答：可以从物质的状态、物质组成元素的种类等。
教师：结合我们今天所学知识——物质的组成元素，某某同学分类依据是根据纯净物中元素的种类可以将纯净物分成两类。像氧气、氮气、镁条等只有一种元素组成的纯净物叫单质。另一类叫化合物。谁来说说化合物的概念？
学生：有多种元素组成的纯净物叫化合物。
教师：你能说出单质和化合物概念中的关键词吗？
学生：回答。
认识的过程一般都遵循着“实践－认识－再实践－再认识……”的总规律，但科学探究作为一种特殊性的认识，其认识过程模式一般为：
科学认识论强调，真正的学习已不仅仅是指知识本身，而且还包括获得知识的过程和方法。知识的再生过程应当以适当的形式重演知识的生成过程；学生所认识的知识，虽然相对于人类而言是已知的，但对学生而言却是未知的。因此学生要想认识知识，也必须按照认识的一般过程来进行探索。
二、高中化学探究教学的基本模式
探究教学的教学模式多种多样，但是实质和特征都基本相同，只是在形式上略有差异。在高中化学的探究教学中应该根据教学目标、教学内容、学生的认知基础等因素的不同进行选择。一般来说主要包括“实验探究”和“问题探究”两种基本模式。
(一)实验探究模式
“实验探究模式”是指学生在教师的引发下，运用已有的知识和技能，充当新知识的探索者和发现者的角色，根据自己设计方案，通过实验探索进行积极主动的分析和思考，去探求未知和解决问题的一种教学模式。其一般流程为：
其主要步骤包含：①在教师指导下进行有针对性的实验，并对结果进行分析；②提出问题或问题的关键所在，从而明确问题；③根据自身已有的认知经验提出解答问题的猜测和假设；④搜集资料或收集必要的材料设计实验，验证假设；⑤作出判断，形成结论，并进行合理的评价并与他人交流。
案例1：褪色原因的探究
实验情景：在NaOH溶液加几滴酚酞溶液，溶液变红，再加几滴新制氯水，变无色。
提出问题：为什么试管中的酚酞最终变为无色?
提出假设：①NaOH与氯水中HCl、HCIO发生中和反应，使C(OH-)减小，酚酞褪色。
②氯水中HCIO氧化酚酞使其结构破坏而褪色。
实验探究：①在含酚酞的NaOH溶液申，滴入HCl溶液至溶液褪色，返滴NaOH溶液，又呈红色。
②在含酚酞的NaOH溶液中，滴入氯水至溶液褪色，再滴NaOH溶液，溶液不变红色。
交流评价：学生在讨论、交流基础上获得共识。
得出结论：新制氯水使NaOH的酚酞溶液褪色，是由于HCIO的氧化漂白作用。
(二)问题探究模式
“问题探究模式”是指以学生为主体，以学生主动探索问题的实践活动为策略，使学生在学习中理解并初步尝试科学研究的基本过程。此模式教学贯彻“问题解决”这一中心，其根本目的是为了能达到学生知识的主动构建。其一般流程为：
其主要步骤包含：①教师设计适当的问题情景，使学生发生认知冲突；②运用猜想与假设，与认知结构中的前概念建立联系；③在对各种假设整理归纳的基础上，鼓励学生设计出合理的探究方案；④通过实验探究或逻辑推理，验证假设，寻求认知冲突的解决；⑤引导学生以科学概念代替错误概念，达到认知重组。
案例2：苯的结构的探究
提出问题：苯分子具有怎样的结构?
讨论交流：学生讨论交流，对给予的大量信息做初步的分类与思维加工。
形成假设：假设一：若苯分子为链状结构。(试根据苯的分子式写出二种可能
的结构)
假设二：若苯分子为环状的结构。(试画出可能的结构)
设计方案：①能否使溴水褪色?
②能否使酸性高锰钾溶液褪色?
史实情景：介绍化学史实。
讨论交流：学生讨论并预测结论。
结论阶段：确切地表示苯分子的结构。
三、高中化学探究教学的基本程序
1．创设问题、引发探究。学生的学习过程就是一个不断发现问题、分析问题、解决问题和再去认识更高层次问题的过程。问题对于学习过程来说，有着至关重要的引导作用。以问题为中心，围绕科学的并能激发学生思维的问题展开教学，也是探究教学的重要特征。创设探究情境就是创设一种提出问题、探索问题的教学情境。
2．活动探究、探索问题。明确问题之后，教师要组织学生围绕问题进行活动探究，该过程是整个探究教学的关键环节，它一般包括猜想假设、制定计划、收集证据、解释结论、评价交流几个基本要素。探究活动中可以突出其中的一个或几个要素，各个要素的顺序也可以因探究的内容不同作适当调整。
3．评价教学、完善探究。教学评价是教学各环节中必不可少的一环，一般包括学生自我评价与教师评价。学生自我评价就是学生对探究学习过程和结果的反思与评价、表达与交流的过程。评价的内容主要涉及学生的探究活动准备情况、对探究内容的兴趣度、探究过程中的参与度、探究活动中合作交流情况、对探究活动结果的正确性及满意度等。教师评价是教师对学生探究学习进行评价，可以采用书面测试、活动表现评价等方式。
四、高中化学探究教学中的两个关键：假设与验证
探究教学的过程一般包括“提出问题－查询资料－建立假设－实验验证－形成结论－评价交流”等几个基本环节。化学是以实验为基础的学科，其探究活动的核心应该是“建立假设”与“实验验证”两个环节。
(一)建立假设
“假设”是指学生根据已有的学习经验，对需要探究的问题猜想出来的一种或多种可能的答案或结论，它是科学探究的重要特征之一。教师要对学生提出的假设不要做太多的评价，但是要引导他们对种种假设进行整理归纳，教师对学生因知识上的欠缺而产生离题的假设要给予必要的启发，为学生提出恰当的假设铺路搭桥。一般可以运用归纳法、演绎法、分类法、类比法等方法引导学生提出假设，现以归纳法为例予以说明。
案例3：盐类水解的探究
实验情景：醋酸钠、氯化铵、氯化钠三种盐的水溶液分别滴加酚酞和石蕊试剂。
明确问题：醋酸钠、氯化铵、氯化钠三种盐的水溶液酸碱性为什么不同?
分析讨论：醋酸根与水电离的氢离子结合生成弱电解质醋酸，所以溶液显碱性。
归纳假设：某盐离子能与水电离出的氢离子结合生成弱电解质，则溶液显弱碱性；某盐离子能与水电离出的氢氧根离子结合生成弱电解质，则溶液显弱酸性。
实验验证：通过实验验证假说的正确性，明确适用范围并形成理论体系。
交流运用：应用于解决实际问题。
(二)实验验证
任何假设与猜想都必须通过实验进行验证，在这个过程中要把假设变成可行的、具体的实验方案。学生要选择实验的用品和设计实验的步骤，对学生而言这一步难度较大，教师不仅要给予学生知识上的铺垫，还要给学生探究方法上的指导。学生自行设计实验方案后，首先要讨论其安全性；可行性、简约性。对有些不能解决的问题教师要及时给予点拨，激活学生思路的中断点，引导学生克服思维定势，寻找解决问题的方法。在点拨学生时，不宜多讲更不能代劳，只要把关键的问题点到即可。
案例4：苯酚与钠的实验探究
设计方案1：直接加热苯酚，使其熔化，然后再加入钠进行反应。
学生评价：苯酚有毒、易氧化，苯酚在加热时颜色会发生变化，而影响实验效果。
设计方案2：用乙醇把苯酚溶解，形成苯酚溶液，然后再加入钠进行反应。
学生评价：苯酚和乙醇都与钠反应都产生气体，气泡不能证明是苯酚与钠反应。
化学课堂中实验的应用是教学设计的宝贵源泉。化学实验的直观、真实和生动为课堂教学设计提供了最生动、最有效的施教素材。在不同的活动中恰当地应用化学实验就能最大限度地优化化学课堂的教学设计，让学生快速有效地建立新的学习方式。
一、生疑悟真的自主活动中应用实验
“学起于思，思起于疑，小疑则小进，大疑则大进”。恰当地设疑可以激发学生求知的欲望，调动学生思维的积极性，引起学生自主学习的愿望。应用化学实验设疑，能将文字和语言不能揭示的矛盾揭示出来，使学生产生认知矛盾，诱发学生积极思维，从而在活动中自主解决问题悟出真理。
案例一：
问题：将下列各组盐溶液混合，写出化学方程式：（1）碳酸钠溶液和氯化钡溶液；（2）碳酸钠溶液和氯化铁溶液；（3）碳酸钠溶液和硫酸铝溶液。学生根据复分解反应的规律，轻松地写了下列答案：
当老师指出只有（1）式是对的，学生感到茫然，找不到头绪。这时老师让学生自己完成实验，实验中学生发现（2）、（3）除了有沉淀产生还有大量的气体产生，学生开始深信（2）、（3）是错误的，并怀疑其“反应规律”的正确性。这样，学生很快进入学习情境，迫不及待地对有关知识进行了主动的探索。通过提醒学生注意盐类水解的规律和化学平衡移动原理，学生顿悟，立即展开分析，最终明确了盐溶液间并不一定都发生复分解反应，若阴阳离子都能强烈水解时则应发生双水解反应。
这样通过应用实验将教师枯燥的讲解变为学生自主的活动和探究，对学生学习方式的改变起到了事半功倍的促进作用。
二、以错纠错的师生互动中应用实验
“吃一堑，长一智”。对学习中学生不完美、不完善甚至错误的答案可从反方向作用于学生的学习和思维，这样会使他们对疑难的知识获得更深刻、更完整、更理性的认识。以错纠错的师生互动能为学生带来更宽广的学习思考空间。在以错纠错的师生互动中应用实验不但能使依靠推理、分析不能发现的错误得以发现，而且能提供科学的、真实的、毋庸置疑的正确结果。
案例二：
教师问：如果将1g某物质加入9g水中充分搅拌后，所得溶液中溶质的质量分数一定为10％吗？
学生：溶质1g溶液总质量10g，所以应该为10％。
分析：这显然不正确，这时教师出示事先准备好的几种物质展示：食盐、胆矾、生石灰。
教师再问：分别将1g食盐、胆矾、生石灰加入9g水中充分搅拌后所得溶液的质量分数各是多少？
学生很快得出：等于10％、小于10％、大于10％。
教师追问：现在对了吗？
分析：当然这个回答还有问题，因为氢氧化钙在室温时的溶解度小于1g，所以氢氧化钙不可能完全溶解。但此时光凭推理、分析恐怕不能完全令学生信服。所以教师乘胜追击，让学生自己配制三种溶液。
学生发现：生石灰加入水中明显放热，冷却至室温仍混浊。
教师又问：这是为什么呢？
此时学生都恍然大悟，因为氢氧化钙在室温时的溶解度小，所以其未完全溶解就饱和了，
因而出现混浊。至此学生明确了不一定溶解什么，什么就是溶质，同时计算质量分数还要考虑溶解度的限制。通过应用实验使这样逐步深入的师生互动活动更生动、鲜明，从而使学生对知识不断地咀嚼、消化、吸收，主动参与活动和学习知识。
三、动中探真的合作活动中应用实验
“动”既包括手动又包括脑动、心动。新课程带来了新理念，课堂教学从根本上摆脱了“知识”本位，而回归到“学习”本位。人性化的课堂设计应更加关注学生能力的发展，让学生在动手合作中动心、动脑，探索真理。应用化学实验无疑是锻炼学生动手能力，培养合作精神的最佳手段。
案例三：
学生小组讨论：氯气与水溶液能反应吗？能通过实验证明吗？
讨论结果：有的组认为氯气性质与氧气相似，所以不反应。有的组认为氧不能显正价，但氯能显正价故氯气的性质可能与氧气有所不同，所以有可能反应。究竟如何呢？
提出问题：①向2mL新制氯水中滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，观察现象。②向少量镁粉中加入适量的新制氯水，观察现象。
学生发现：滴入硝酸酸化的硝酸银溶液，产生了白色沉淀。镁粉中产生了气泡，原来氯气真的能和水反应。
教师引导：请大家写出反应的方程式。
教师引导：向2mL新制氯水中滴加紫色石蕊试液，观察现象。
学生发现：氯水中加入紫色石蕊试液，溶液先变红后褪色。
师生讨论：氯气与水反应除了有盐酸生成外应该还有一种含氧的物质，刚才的实验中我们还发现氯水中有一种具有漂白作用的物质，是不是还有一种产物就是它呢？
教师小结：氯气和水反应生成盐酸和一种新的具有漂白作用的物质即次氯酸。
所以通过动手动脑地探究和思考我们自己也能研究问题和解决问题。
无疑，这种讨论、实践、再讨论、再实践、再分析的教学模式离不开实验的应用，而这种动态模式从较深刻的层面上使学生的理解能力、科学探索能力得到了一定的升华，也充分锻炼了学生动脑动手能力和合作精神，有效地转变了学生的学习方式。
四、寻求创新的探究活动中应用实验
“化学实验是培养创造能力的主要途径，创造性是以学生为主体的教学目标的最高境界”。创造意味着突破、革新、进步，主要表现为较强的创造意识、创造性思维能力和动手实践能力。因此重视实验的探究性是培养学生创新能力的有效途径。在探究性实验过程中，教师可以引导学生对实验中出现的错误、疑问及异常现象进行研究，可以让学生将有关实验进行重组、整合，还可以让学生对实验进行绿色化探索以加强实验的探究功能。
案例四：
在用装有氯气的针筒抽取氢氧化钠溶液以验证氯气能否和氢氧化钠反应时，针筒中的氯气较容易泄漏。
教师问：我们能不能对实验稍加改进，以尽量减少氯气泄漏、污染？
学生答：①增强仪器的密封性；②将针筒下端浸没到溶液中再打开塞子；③能不能用氯水来代替氯气？
教师引导：请各位同学根据自己的方案来试一试行不行？
学生发现：在现有的仪器条件下，增强仪器的密封性所能取得的效果不理想。如果将针筒下端浸没到溶液中再打开塞子时手就会受到氢氧化钠的腐蚀。而将氯水和氢氧化钠混合时，操作则十分简便，几乎没有氯气泄漏，还能看到氯水黄绿色消失了。
分析：这是学生初次涉及实验绿色化探索的一个案例，在教师的引导下，学生亲自把自己的探究成果运用到实际操作中，而当学生真正体验到成功所带来的喜悦后，自我体现的需要得到了满足，这种满足对学生的身心发展是有着不可低估的、积极的影响。因而是对学生原来的学习方式的一场彻底的革命。
