基于思维外显的化学问题解决教学的案例研究

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。

参考文献：
1．孙云霞：高中化学问题构成要素对化学问题解决影响的研究[[D] 2006
2．何永红：关于中学生问题解决中的表征和策略的初步研究[D] P19-22
3．岳波：200年中学生化学问题解决心理机制研究[D]P36-39
4．方红、毕华林：化学问题解决中元认知训练的研究.化学教学，2002年第9期P10-12
5．任红艳：化学问题解决及其教学研究[D]　2005
6．孟祥通：化学问题解决式课堂教学设计的研究[D]2006.P22

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