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)計說明】從生活實際引入話題：從平衡角度再認(rèn)識碳酸氫鈉溶液。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)慣性錯誤，仍是還有玄機，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：知識重現(xiàn)碳酸氫鈉溶液相關(guān)知識的判斷【提供素材】1.Ka〔*〕=1.8×10-5Ka1〔H2CO3〕=4.3×10-7Ka2H2CO3〕=5.6×10-112.問題一：常溫下，濃度均為0.1mol/L的NaHCO3與*a溶液pH誰大？請說明判斷原因。常溫下，0.1mol/LNaHCO3溶液中離子濃度大小次序，請說明判斷原因。判斷常溫下0.1mol/LNaHCO3溶液與等體積等濃度的BaCl2溶液混淆會不會生成BaCO3積淀？假定不能說明原因，假定能請寫出離子方程式。3.演示實驗：用pH計測定0.1mol/LNaHCO3溶液、*a溶液的pH【活動設(shè)計】【設(shè)計說明】相關(guān)碳酸氫鈉溶液性質(zhì)的這三個問題對學(xué)生來講是駕輕就熟的，很快得出結(jié)論，自然學(xué)生的結(jié)論幾乎全軍淹沒。pH值測量數(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)生會有保持認(rèn)知平衡的傾向，主動剖析出可能是忽略了HCO3-的電離問題，找到問題的重點所在。實驗的設(shè)置方面由于pH計測量溶液的pH值時，數(shù)據(jù)穩(wěn)定需要比較長的時間，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.實驗演示：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。【活動設(shè)計】【設(shè)計說明】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，進而明確碳酸氫鈉溶液中離子濃度大小問題，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CO32-的增大，那么有沒有可能和氯化鋇溶液反應(yīng)產(chǎn)生積淀也是自然會有的聯(lián)想。實驗的結(jié)果和學(xué)生原有的認(rèn)識產(chǎn)生第四次矛盾。這一認(rèn)知矛盾在問題情境3的平衡常數(shù)的計算時獲得理論上的解釋。學(xué)生體現(xiàn)的錯誤的離子方程有：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沒有考慮溶液中實際大量存在的離子參加反應(yīng)②實驗過程中沒有看到顯然的氣泡③強酸制備弱酸的根來源那么。問題情境3很好地牢固了離子方程式書寫的根來源那么，落實了根基知識。環(huán)節(jié)四：學(xué)致使用利用圖像練習(xí)題總結(jié)本節(jié)課的三個問題?！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【活動設(shè)計】【設(shè)計說明】利用圖像練習(xí)題總結(jié)本節(jié)課的三個問題，落實平衡常數(shù)的計算等根基知識，同時從計算所得數(shù)據(jù)上直觀認(rèn)識碳酸氫鈉溶液中離子濃度大小關(guān)系，加強了本節(jié)課得出的三個新的結(jié)論：環(huán)節(jié)五：本節(jié)課的迷惑和收獲【設(shè)計說明】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：實事求是，尊重科學(xué)，尊重客觀事實，相信高考題也是不會有科學(xué)性問題的。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〕研究過程我們經(jīng)歷了：發(fā)現(xiàn)問題→問題質(zhì)疑→查閱資料→實驗測定→理論剖析→數(shù)據(jù)剖析→獲得結(jié)論等一系列過程，以實驗現(xiàn)象為依據(jù)，以理論剖析為推手，將問題層層深入，切合科學(xué)探究的一般過程。在研究過程中，我們的最初設(shè)想是經(jīng)過實驗的方法直接測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，沒有直接用于測定碳酸根離子濃度的傳感器等手持技術(shù)，因此未能直接測得數(shù)據(jù)，而是間接采用數(shù)據(jù)計算理論推導(dǎo)的方式來解決論題。我們研究過程中所用溶液均采用0.1mol/L，主假如考慮講堂演示實驗有比較顯然的現(xiàn)象。而實際上由于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，這一問題我們未展開更深入的研究?！捕辰虒W(xué)過程本節(jié)課講堂教學(xué)設(shè)計牢牢圍繞學(xué)生原有三個錯誤認(rèn)知展開，經(jīng)過五個環(huán)節(jié)的活動，兩個實驗的探究，六個問題的解決，理論聯(lián)系實際，除去學(xué)生的思維定勢。同時讓學(xué)生體驗了科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)了科學(xué)研究的根本方法，加深了對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識，有利于學(xué)生形成科學(xué)的自然觀和謹(jǐn)慎求實的科學(xué)態(tài)度。在這三個問題上學(xué)生幾乎無一例外地出現(xiàn)了錯誤，這和長久的作業(yè)的牢固訓(xùn)練形成慣性思維定勢有很大關(guān)系。相信在新課剛才接觸溶液中的平衡時，學(xué)生對這樣的問題是會有各樣想法、心存疑慮的，可是到了高三二輪復(fù)習(xí)的時候卻異口同聲了。因此教師在教學(xué)過程中既要讓學(xué)生學(xué)會思考問題的根本方法，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)過程中的難點所在?！踩骋蓱]之處研究過程發(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有顯示酸的濃度的，可見粒子組成百分率和溶液濃度沒有大的聯(lián)系。這是因為一般的含氧酸有氫鍵的影響，仍是像碳酸氫鈉這樣溶液本身能形成緩沖體系相關(guān)，我們還沒獲得證實。六、結(jié)束語從平衡角度再一次認(rèn)識碳酸氫鈉溶液，不論是教師的研究過程、教學(xué)過程，仍是學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，對這樣心存疑慮的問題，經(jīng)過實驗探究、理論剖析去解決問題的方法，是值得我們?nèi)プ龈嗟膰L試的，嘗試的過程便是學(xué)習(xí)的過程，是科學(xué)研