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基于思维外显的问题解决教学案例研究
作者:杨帆 来源:附中杨帆博客 点击:8512次 评论:0

1.任务问题设计:短周期元素E的氯化物ECln的熔点为-78℃,沸点为59℃;若0.2molECln与足量的AgNO3溶液完全反应后可以得到57.4g的AgCl沉淀。下列判断错误的是

A.E是一种非金属元素          B.在ECln中E与Cl之间形成共价键

C.E的一种氧化物为EO2          D.E位于元素周期表的IVA族

2.任务问题分析:这道试题以被试不熟悉的SCl2为知识背景,只告诉了被试ECln的熔点、沸点很低,以及ECln与AgNO3溶液反应的量的关系,显性信息量不大。起始状态距离目标状态的空间太大,被试无法直接判断出E在周期表中的位置,这样,原有的位-构-性问题的位置优先策略运用起来就很难。

3.教学过程:

教学过程主要突出的是被试的思维外显过程,教师的作用是引发被试思考、组织被试讨论,在被试的思维发生偏差时,引导他们进行回调。单独或与被试一起对每一个环节作出判断,如果确定该环节完成后,引导被试进入下一环节。

为了能够更好地呈现被试呈现的思维更加真实,时时展示出来,活动时不给被试思考时间,选择一个被试(为下表中的生1)为主,采取出声思维的方法,边思考边大声说出,必要时,可以到讲台上,在黑板上画书自己的思维导图。其它被试以交流讨论的形式参与解题过程,主要是针对被试1的思维过程进行判断、补充、或修正。下表中的生1为主被试,其余生2、生3……为各环节中先后参与的被试,并不指某一特定被试。

教学程序

教师活动

学生思维外显过程

判断与评价

提出问题

呈现问题,找一被学生对问题的结构进行分析。

 这个问题具备哪些条件,要求什么?

学生1:知道了ECln与AgNO3溶液完全反应生成的AgCl的量。要解决的问题是对4个选项进行判断。

生2:题目还给了ECln的熔点和沸点,不是很高。

生3:还有是短周期。

 

没有读出隐含的信息。

引导:这些信息隐含着什么,能够得出什么结论来?

生1:由ECln与AgNO3溶液的反应可以计算出n。熔点低说明可能是分子晶体。

生2:短周期说明E是18号之前的元素。

 

分析问题

解答过类似的问题吗?

这个问题应该怎么解答?

生1:这是一道关于物质结构性质的题目,以前解过类似的问题,可以先确定E的位置,然后确定E是什么元素,再判断所给的选项哪一个是错误的。

生2:好像不能确定它在周期表中的位置,只能计算出n值确定它在周期表中的主族,但在第几周期并不知道。

生4:能不能计算出E的相对原子质量,由相对原子质量来确定元素。

生3:算不出来吧,不知道ECln的质量,只知道它的物质的量。不过,不知道也没关系,下面的选项好像都是跟主族有关的。

计算求出n值→确定E所在主族→(确定E的位置)→E元素名称→判断。

尝试确定E在周期表中的位置,然后看不能确定具体元素,或者只根据主族序数来对选项作出判断。

 

 

 

 

解决问题

请根据设计的方案尝试进行解答。

生1:

根据方程式ECln+nAgNO3=nAgCl↓+E(NO3)n可以解出n=2,那就是说ECln中E为+2价,E为第IIA族,所以D项不对,选D。

生2:我认为不对,题目给的条件是E的氯化物熔点、沸点低,前面已经说它应该是分子晶体。那第二主族都是金属元素,能形成分子晶体吗?

生3:还有如果E是第IIA族的话,那A、B、C也都不对,总不可能都选吧。

 生1:但算出来确实n为2呀,难道算错了?

 生4:老师,氯化铍是不是共价化合物?

学生陷入思维冲突,原有的解决方案遇到障碍,不仅没有推断出E元素的具体名称,反而连推出的第2主族也与所给选项产生矛盾。

 学生试图在解释已经得到的结论,而没有检视原来的思路是否正确。

依据什么推定E就是第IIA族元素呢?理由充分吗?

生1:计算出来的呀,E呈+2价,第IIA族,主族序数等于最高正价………哦,想起来了,老师,试题并没有说ECln是最高正价,所以E不一定位于第IIA族。C有+2价,是不是CCl2或SiCl2呢,老师,有这种东西吗?

生5:也不可能吧,且不说这种东西没见过,就看答案,如果E在第IVA族,那A、B、C、D又都正确了,试题没有答案了。

生6:也是,那E肯定是一种不在第IVA的非金属,所以D项肯定不正确,答案可以选D。

很多同学:对,肯定选D,E不可能是第IVA族。

被试重新对问题进行了表征,但因猜测为IVA族元素,陷入了新的思维冲突。

被试并没有因此反思自己的假设错在什么地方,倒是运用矛盾推定策略,得出试题的答案。

我们虽然得出了答案,但并没有真正地解决问题,那么E是什么元素呢?我们在什么地方出现了问题呢?

生1:问题出现在什么地方呢?是金属肯定不行,是不是E的氯化物中一定要形成稳定结构呀,如果不形成结构,那么NO2符合C选项,但不知道有没有NCl2这种物质……

生2:那不一定,也可能在第VIA,如SO2,能符合条件。

生3:这样猜是肯定不可靠的,应该能推断出来。现在E肯定是非金属,那么ECl2肯定是共价化合物,E也是非金属,关键是判断C,是否存在EO2。

生1:ECl2是共价化合物,如果是8电子稳定结构的话,则E形成两个共价键,它的最外层应该有6个电子……老师!我知道了,它应该在第VIA,是S,S可以形成SO2。

众生:对,这回推断对了,就是S。

生4:那有SCl2吗?如果是SCl2,那怎么与硝酸银溶液反应呢,难道生成S(NO3)2?

 

在互相启发的过程中,学生从猜测回归到推断,并最终作出合理推断。但在验证环节遇到了问题,涉及到学生没有学过的知识。说明被试中有的个体有一定的监控能力。

SCl2是一种分子晶体,易水解,生成盐酸和另一种什么物质,老师也记不清楚了。应该是盐酸与硝酸银反应。

 这就对了,E就是硫元素,答案选D。

 

反思评价

请大家对本道试题的解题过程进行评价。

生1:这道题绕了很多弯,主要是一开始没有弄清楚试题的条件,错把+2价当作了E的最高价,然后得出答案后也没有验证,其实真的选D也对了,但没有看到A、B、C也不正确。

 在解题方法上,太想象以前根据E的性质明确推断出E在周期表的位置,但这道题的条件隐含的比较深,最后是根据共价键的成键数推断出来的,没想到。我遇到问题猜的比较多,以后遇到比较模糊的问题,应该还是依靠推理。

生2:这道涉及到的知识比较陌生,但我们老在解题过程中联系到我们熟悉的知识,一看到ECl2就想是MgCl2或者BeCl2,然后想到NO2,SO2,以后在遇到陌生的问题时,应该进行严密的推理,推断后要进行验证。

生3:不过这道题虽然不知道E是什么元素,也能用排除法、矛盾分析法推断出D项正确,以后遇到类似的问题,这种方法也可以用,说不定命题的人就是这个意思呢。

生4:不过,我认为试题本身也有问题,如果试题能够告诉我们ECl2中各原子都达到稳定结构,告诉我们它易消解,生成盐酸,会更严密些。不然,最后推出来是S,一验证,也不敢相信,因为我们不相信会有S(NO3)2。

更新:2010/4/6 4:57:10 编辑:fengyefy
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