認(rèn)知沖突螺旋上升

認(rèn)知矛盾螺旋上漲環(huán)節(jié)一：奇特收效的“蘇打水〞【情境創(chuàng)設(shè)】投影蘇打水、蘇打片的商標(biāo)，顯示成分為碳酸氫鈉【設(shè)計(jì)說(shuō)明】從生活實(shí)際引入話題：從平衡角度再認(rèn)識(shí)碳酸氫鈉溶液。蘇打的成分是碳酸鈉，為什么商標(biāo)顯示的是碳酸氫鈉，這終究是生活中的習(xí)慣性錯(cuò)誤，仍是還有玄機(jī)，利用第一次認(rèn)知矛盾激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。環(huán)節(jié)二：知識(shí)重現(xiàn)碳酸氫鈉溶液相關(guān)知識(shí)的判斷【提供素材】1.Ka〔*〕=1.8×10-5Ka1〔H2CO3〕=4.3×10-7Ka2H2CO3〕=5.6×10-112.問(wèn)題一：常溫下，濃度均為0.1mol/L的NaHCO3與*a溶液pH誰(shuí)大？請(qǐng)說(shuō)明判斷原因。常溫下，0.1mol/LNaHCO3溶液中離子濃度大小次序，請(qǐng)說(shuō)明判斷原因。判斷常溫下0.1mol/LNaHCO3溶液與等體積等濃度的BaCl2溶液混淆會(huì)不會(huì)生成BaCO3積淀？假定不能說(shuō)明原因，假定能請(qǐng)寫(xiě)出離子方程式。3.演示實(shí)驗(yàn)：用pH計(jì)測(cè)定0.1mol/LNaHCO3溶液、*a溶液的pH【活動(dòng)設(shè)計(jì)】【設(shè)計(jì)說(shuō)明】相關(guān)碳酸氫鈉溶液性質(zhì)的這三個(gè)問(wèn)題對(duì)學(xué)生來(lái)講是駕輕就熟的，很快得出結(jié)論，自然學(xué)生的結(jié)論幾乎全軍淹沒(méi)。pH值測(cè)量數(shù)據(jù)和學(xué)生原有認(rèn)知產(chǎn)生第二次矛盾，在這種“認(rèn)知失衡〞中，學(xué)生會(huì)有保持認(rèn)知平衡的傾向，主動(dòng)剖析出可能是忽略了HCO3-的電離問(wèn)題，找到問(wèn)題的重點(diǎn)所在。實(shí)驗(yàn)的設(shè)置方面由于pH計(jì)測(cè)量溶液的pH值時(shí)，數(shù)據(jù)穩(wěn)定需要比較長(zhǎng)的時(shí)間，不利于講堂演示，因此預(yù)先錄制成視頻，講堂內(nèi)播放。環(huán)節(jié)三：知識(shí)迷惑與矛盾根據(jù)平衡發(fā)生程度比較碳酸氫鈉溶液中離子濃度【提供素材】1.碳酸氫鈉溶液中存在的平衡：①H2O?H++OH-K①=1.0×10-14②HCO3-?H++CO32-K②=5.6×10-11HCO3-+H2O?OH-+H2CO3K③=2.3×10-82.實(shí)驗(yàn)演示：25℃0.1mol·L-1BaCl2溶液與0.1mol·L-1NaHCO3溶液等體積混淆，產(chǎn)生白色污濁?！净顒?dòng)設(shè)計(jì)】【設(shè)計(jì)說(shuō)明】有了環(huán)節(jié)二中等濃度的碳酸氫鈉溶液pH小于醋酸鈉溶液的原因剖析，只需稍加引導(dǎo)，學(xué)生便能自行得出HCO3-+HCO3-?CO32-+H2CO3K④=1.3×10-4，進(jìn)而明確碳酸氫鈉溶液中離子濃度大小問(wèn)題，這是和學(xué)生原有認(rèn)知的第三次矛盾。第三次認(rèn)知矛盾的解決也是瓜熟蒂落的事情，切合學(xué)生的螺旋式上漲的認(rèn)知規(guī)律。既然平衡的相互影響促進(jìn)CO32-的增大，那么有沒(méi)有可能和氯化鋇溶液反應(yīng)產(chǎn)生積淀也是自然會(huì)有的聯(lián)想。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和學(xué)生原有的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生第四次矛盾。這一認(rèn)知矛盾在問(wèn)題情境3的平衡常數(shù)的計(jì)算時(shí)獲得理論上的解釋。學(xué)生體現(xiàn)的錯(cuò)誤的離子方程有：①CO32-+Ba2+=BaCO3↓②2HCO3-+Ba2+=BaCO3+H2O+CO2↑③HCO3-+Ba2+=BaCO3+H+這充分暴露了學(xué)生的思維上存在的遺漏：①?zèng)]有考慮溶液中實(shí)際大量存在的離子參加反應(yīng)②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有看到顯然的氣泡③強(qiáng)酸制備弱酸的根來(lái)源那么。問(wèn)題情境3很好地牢固了離子方程式書(shū)寫(xiě)的根來(lái)源那么，落實(shí)了根基知識(shí)。環(huán)節(jié)四：學(xué)致使用利用圖像練習(xí)題總結(jié)本節(jié)課的三個(gè)問(wèn)題?！咎峁┧夭摹刻妓釟溻c溶液中不同pH環(huán)境下，不同粒子組成百分率圖像【活動(dòng)設(shè)計(jì)】【設(shè)計(jì)說(shuō)明】利用圖像練習(xí)題總結(jié)本節(jié)課的三個(gè)問(wèn)題，落實(shí)平衡常數(shù)的計(jì)算等根基知識(shí)，同時(shí)從計(jì)算所得數(shù)據(jù)上直觀認(rèn)識(shí)碳酸氫鈉溶液中離子濃度大小關(guān)系，加強(qiáng)了本節(jié)課得出的三個(gè)新的結(jié)論：環(huán)節(jié)五：本節(jié)課的迷惑和收獲【設(shè)計(jì)說(shuō)明】由于這節(jié)課所得的結(jié)論和學(xué)生原有的認(rèn)知是完全相反的，學(xué)生不免有這樣的疑慮：考試怎么辦？我們的原那么是：實(shí)事求是，尊重科學(xué)，尊重客觀事實(shí)，相信高考題也是不會(huì)有科學(xué)性問(wèn)題的。給學(xué)生一顆安心丸，排除學(xué)生的疑慮。五、總結(jié)與反省〔一〕研究過(guò)程我們經(jīng)歷了：發(fā)現(xiàn)問(wèn)題→問(wèn)題質(zhì)疑→查閱資料→實(shí)驗(yàn)測(cè)定→理論剖析→數(shù)據(jù)剖析→獲得結(jié)論等一系列過(guò)程，以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為依據(jù)，以理論剖析為推手，將問(wèn)題層層深入，切合科學(xué)探究的一般過(guò)程。在研究過(guò)程中，我們的最初設(shè)想是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法直接測(cè)定碳酸氫鈉溶液中碳酸根離子的濃度，可是由于現(xiàn)有設(shè)施的限制，沒(méi)有直接用于測(cè)定碳酸根離子濃度的傳感器等手持技術(shù)，因此未能直接測(cè)得數(shù)據(jù)，而是間接采用數(shù)據(jù)計(jì)算理論推導(dǎo)的方式來(lái)解決論題。我們研究過(guò)程中所用溶液均采用0.1mol/L，主假如考慮講堂演示實(shí)驗(yàn)有比較顯然的現(xiàn)象。而實(shí)際上由于NaHCO3溶液本身是緩沖溶液，隨著溶液濃度的變化，溶液pH變化幅度NaHCO3溶液要小于*a溶液，這一問(wèn)題我們未展開(kāi)更深入的研究?！捕辰虒W(xué)過(guò)程本節(jié)課講堂教學(xué)設(shè)計(jì)牢牢圍繞學(xué)生原有三個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)知展開(kāi)，經(jīng)過(guò)五個(gè)環(huán)節(jié)的活動(dòng)，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的探究，六個(gè)問(wèn)題的解決，理論聯(lián)系實(shí)際，除去學(xué)生的思維定勢(shì)。同時(shí)讓學(xué)生體驗(yàn)了科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)習(xí)了科學(xué)研究的根本方法，加深了對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，有利于學(xué)生形成科學(xué)的自然觀和謹(jǐn)慎求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。在這三個(gè)問(wèn)題上學(xué)生幾乎無(wú)一例外地出現(xiàn)了錯(cuò)誤，這和長(zhǎng)久的作業(yè)的牢固訓(xùn)練形成慣性思維定勢(shì)有很大關(guān)系。相信在新課剛才接觸溶液中的平衡時(shí)，學(xué)生對(duì)這樣的問(wèn)題是會(huì)有各樣想法、心存疑慮的，可是到了高三二輪復(fù)習(xí)的時(shí)候卻異口同聲了。因此教師在教學(xué)過(guò)程中既要讓學(xué)生學(xué)會(huì)思考問(wèn)題的根本方法，可是又不能抹殺了學(xué)生的靈感，澆滅學(xué)生智慧的火花，要防備學(xué)生思維的僵化，這兩者之間的平衡是教師需要商酌和把握的，也是教學(xué)過(guò)程中的難點(diǎn)所在。〔三〕疑慮之處研究過(guò)程發(fā)現(xiàn)各樣弱酸溶液中不同pH環(huán)境下，不同粒子組成百分率圖像都是沒(méi)有顯示酸的濃度的，可見(jiàn)粒子組成百分率和溶液濃度沒(méi)有大的聯(lián)系。這是因?yàn)橐话愕暮跛嵊袣滏I的影響，仍是像碳酸氫鈉這樣溶液本身能形成緩沖體系相關(guān)，我們還沒(méi)獲得證實(shí)。六、結(jié)束語(yǔ)從平衡角度再一次認(rèn)識(shí)碳酸氫鈉溶液，不論是教師的研究過(guò)程、教學(xué)過(guò)程，仍是學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，對(duì)這樣心存疑慮的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、理論剖析去解決問(wèn)題的方法，是值得我們?nèi)プ龈嗟膰L試的，嘗試的過(guò)程便是學(xué)習(xí)的過(guò)程，是科學(xué)研