丁浩（江蘇省梁豐高級(jí)中學(xué)　江蘇張家港　215600）

基于化學(xué)學(xué)科觀念的教學(xué)——參加江蘇省2012年高中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課比賽的感受

丁浩
（江蘇省梁豐高級(jí)中學(xué)江蘇張家港215600）

摘要：優(yōu)質(zhì)課評(píng)比是老師在教學(xué)生涯中的必修課。文章以參加省化學(xué)優(yōu)質(zhì)課比賽為例，以賽前準(zhǔn)備、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)過程和課后反思幾個(gè)方面談如何準(zhǔn)備好優(yōu)質(zhì)課的評(píng)比。

關(guān)鍵詞：探究；角色轉(zhuǎn)換；問題解決；教學(xué)流程

中圖分類號(hào)：

文章編號(hào)：1008-0546（2015）03-0061-03G633．8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

2012年12月江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究室在連云港舉辦了高中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課評(píng)比活動(dòng)，作為選手，我有幸參加了本次比賽，參加的比賽課題是“鎂的提取及應(yīng)用”，本文就比賽的課前準(zhǔn)備、教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)過程和課后思考談一下自己的感受，與同仁交流。

一、研讀課程標(biāo)準(zhǔn)、知曉教材意圖

從課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容看，在化學(xué)中1中的要求是“根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鈉、鋁、鐵、銅等金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)，能列舉合金材料的重要應(yīng)用?！闭n標(biāo)中并沒有直接體現(xiàn)“鎂”的相關(guān)教學(xué)要求。

蘇教版中編排了“鎂的提取及應(yīng)用”，共有兩部分內(nèi)容：鎂的提取、鎂的性質(zhì)；人教版《化學(xué)與技術(shù)》第二單元“化學(xué)與資源的開發(fā)利用”課題2“海水的綜合利用”中有“海水提鎂”，沒有鎂的性質(zhì)部分。那么在蘇教版教材中編排這一內(nèi)容的意圖又是什么呢？從蘇教版教材體系看，專題2涉及了從海水中提取非金屬氯、溴、碘和金屬鈉、鎂，為專題3從礦物到基礎(chǔ)材料的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。那么教材中設(shè)置“鎂的性質(zhì)”的意圖是什么？筆者以為鎂的性質(zhì)主要是為了完善鎂的提取的過程，讓學(xué)生更容易理解氫氧化鎂制取鎂的方法。

二、了解學(xué)生學(xué)情、合理加工教材

1．知曉學(xué)情是為了更好地尊重學(xué)生

尊重學(xué)生，不僅體現(xiàn)在尊重學(xué)生的現(xiàn)有知識(shí)、更體現(xiàn)在尊重學(xué)生的能力現(xiàn)狀；了解學(xué)生的學(xué)情還有利于教學(xué)中充分調(diào)動(dòng)積極性，并把已有的知識(shí)運(yùn)用到新情景問題的解決中。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)：鎂的性質(zhì)（顏色、狀態(tài)、以及和O2的反應(yīng)），鎂是一種比較活潑的金屬、具有金屬通性，溶解性和溶解度的相關(guān)知識(shí)，物質(zhì)的量濃度計(jì)算（離子濃度的換算），離子反應(yīng)和離子方程式的運(yùn)用，鐵、銅、鈉等金屬的制備，氯堿工業(yè)等。

（1）教學(xué)設(shè)計(jì)中要體現(xiàn)對(duì)學(xué)生知識(shí)的尊重

在教學(xué)設(shè)計(jì)中要充分運(yùn)用已有知識(shí)，但也要適可而止，不宜過度追求全面和拔高。

對(duì)于海水中Mg2＋濃度，各種資料上大多提供的是質(zhì)量濃度（每升中有多少克），在學(xué)習(xí)了物質(zhì)的量濃度后，物質(zhì)的量濃度更能反映出量的關(guān)系，但是如果在課堂上進(jìn)行換算，可能會(huì)沖淡主題；所以在設(shè)計(jì)中直接給出經(jīng)過換算后的離子的物質(zhì)的量濃度，既直觀，又避免難度過大而沖淡主題。再如在MgCl2溶液制取MgCl2中，不盲目地拔高，對(duì)于在MgCl2溶液制取無(wú)水MgCl2中回避MgCl2水解的問題、留有懸念留待學(xué)生品味。

（2）教學(xué)設(shè)計(jì)中要體現(xiàn)對(duì)學(xué)生的能力的尊重

學(xué)習(xí)是知識(shí)建構(gòu)的過程，通過搜索，找到連云港恒海鎂業(yè)有限公司是國(guó)內(nèi)較早從海水中提取鎂及其化合物的企業(yè)。引導(dǎo)學(xué)生從原料、加工、運(yùn)輸?shù)确矫孢M(jìn)行企業(yè)的選址，同時(shí)了解到海水資源開發(fā)的重要性。

在學(xué)習(xí)鎂的提取及應(yīng)用前學(xué)生已經(jīng)學(xué)過多種工業(yè)生產(chǎn)原理和工藝，學(xué)生有能力在海水制鎂的基礎(chǔ)上完善化工產(chǎn)業(yè)鏈，同時(shí)也幫助學(xué)生對(duì)相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，感受到學(xué)以致用的樂趣。更加強(qiáng)了化學(xué)知識(shí)與社會(huì)生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的密切聯(lián)系。這樣才能讓學(xué)生真正經(jīng)歷升華認(rèn)識(shí)的過程。

2．對(duì)教材進(jìn)行有效加工，有效分解難點(diǎn)

教材使用的是精辟、適度概括的語(yǔ)言，在教學(xué)中需要對(duì)教材的內(nèi)容作適當(dāng)?shù)募庸?，以期更好地適應(yīng)學(xué)生、收到更好的教學(xué)效果。

在自然界中鎂的含量時(shí)，教材中提到海水中鎂的含量為1．8×1015噸，查閱資料了解到全世界的菱鎂

礦資源量約為120億噸，這兩個(gè)數(shù)據(jù)的比較不夠直接，所以在教學(xué)設(shè)計(jì)中把海水中鎂的含量轉(zhuǎn)為了1800萬(wàn)億噸，并且用餅圖的形式呈現(xiàn)，這對(duì)學(xué)生無(wú)論是直接的體驗(yàn)還是視覺的沖擊都是比較大的，學(xué)生也更容易感受到從海水中提取鎂的重要性和可行性。

在鎂的提取過程中，如果直接把“從海水中的鎂離子到鎂單質(zhì)”這個(gè)命題拋給學(xué)生，可能學(xué)生比較難以接受，可以把這個(gè)命題中分成兩個(gè)子命題：一是從海水中富集鎂，即“把Mg2＋轉(zhuǎn)化為哪種化合物從海水中分離出來(lái)”；二是從Mg（OH）2制取Mg。對(duì)于第一個(gè)命題，由物質(zhì)的分離方法學(xué)生比較容易和沉淀法結(jié)合起來(lái)，進(jìn)而通過鎂化合物的溶解度判斷轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂是可行的，再通過實(shí)驗(yàn)的方法判斷使用哪種沉淀劑；第二個(gè)命題學(xué)生在比較其它金屬的制備方法，可以從電解、還原、置換、加熱分解等角度設(shè)計(jì)可能的途徑。這樣處理學(xué)生就有可操作性，有著手點(diǎn)。

三、設(shè)置探究問題、嘗試問題解決

在教學(xué)設(shè)計(jì)中，針對(duì)本課題難點(diǎn)有“海水中提取鎂的沉淀劑的選擇”、“工業(yè)制鎂的方案的設(shè)計(jì)和選擇”，采用了“問題探究”式教學(xué)方法，在富集、分離、堿的選擇、冶煉方法和原料選擇等一系列問題上，不提供現(xiàn)成的知識(shí)和結(jié)論，在教師的適度引導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)和提供補(bǔ)充資料，通過讓學(xué)生小組合作的方式解決真正的問題，來(lái)學(xué)習(xí)隱含于問題背后的科學(xué)知識(shí)。

1．圍繞三個(gè)探究過程

設(shè)計(jì)中主要從三種探究進(jìn)行：實(shí)驗(yàn)探究——從海水中富集鎂的方案，方案探究——從Mg（OH）2到Mg單質(zhì)的可能性方案，性質(zhì)探究——鎂的可能的化學(xué)性質(zhì)。

（1）實(shí)驗(yàn)探究——從海水中富集鎂的方案。

在鎂的富集方法的判斷上，通過鎂的常見化合物和溶解性判斷：把鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂是可行的，在沉淀劑的選擇上通過實(shí)驗(yàn)探究來(lái)判斷。

實(shí)驗(yàn)中提供了1mol·L－1NaOH溶液、1mol·L－1KOH溶液、飽和Ca（OH）2溶液分別與模擬海水（0．05 mol·L－1MgCl2溶液）、模擬鹵水（3 mol·L－1MgCl2溶液）反應(yīng)，通過現(xiàn)象（只有模擬鹵水與NaOH、KOH溶液反應(yīng)生成白色沉淀）說(shuō)明把Mg2＋轉(zhuǎn)變成Mg（OH）2是正確的，選用海水曬鹽得到的鹵水也是可行的；但是飽和石灰水和濃MgCl2溶液沒有明顯現(xiàn)象說(shuō)明使用石灰水不可行，通過工業(yè)利潤(rùn)最大化判斷沉淀劑的使用（提供各種常見堿的市場(chǎng)價(jià)格），推斷應(yīng)該是Ca（OH）2，并且類似于工業(yè)制取漂白粉使用石灰乳。

（2）方案探究——從Mg（OH）2到Mg的可能性方案

學(xué)習(xí)過程，我以為就是充分利用原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)對(duì)新知識(shí)的固定作用，只有把新的學(xué)習(xí)內(nèi)容中的要素與已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中特別相關(guān)的部分聯(lián)系起來(lái)，才能有意義地習(xí)得新內(nèi)容，這樣的學(xué)習(xí)才有意義。如在討論選擇從Mg（OH）2到Mg的冶煉方法時(shí)，通過學(xué)生回憶初中學(xué)過的金屬Fe、Cu等金屬的冶煉、結(jié)合剛學(xué)過的活潑金屬Na冶煉，激活了學(xué)生的原有的知識(shí)，在學(xué)生“已經(jīng)知道的”與“需要知道的”知識(shí)之間架設(shè)起橋梁，為學(xué)生選擇鎂的冶煉方法提供知識(shí)的固定點(diǎn)。

（3）性質(zhì)探究——鎂的可能的化學(xué)性質(zhì)

從已知推測(cè)未知是一個(gè)化學(xué)工作者必須具備的能力，在教學(xué)中從節(jié)日焰火中Mg是耀眼的明星引出Mg的可能的性質(zhì)、結(jié)合學(xué)過的金屬通性和活潑金屬Na的性質(zhì)，推測(cè)Mg可能的性質(zhì)；并由學(xué)生板演可能的反應(yīng)方程式：Mg和H2SO4反應(yīng)、Mg和CuSO4反應(yīng)；提供蒸餾水、酚酞、鎂條由學(xué)生實(shí)驗(yàn)判斷自己的推測(cè)是否正確。大多數(shù)同學(xué)能夠結(jié)合鈉和水的反應(yīng)，通過滴加酚酞溶液變紅判斷生成了Mg（OH）2，同時(shí)通過Mg和滴有酚酞的蒸餾水反應(yīng)沒有Na和H2O劇烈得出Mg金屬性沒有Na強(qiáng)的結(jié)論。

對(duì)于Mg和CO2反應(yīng)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很明顯，但是從知識(shí)體系上看對(duì)學(xué)生的沖擊是很大的，因?yàn)镃O2一直是以滅火劑的形象出現(xiàn)的。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生回頭看：進(jìn)一步對(duì)從Mg（OH）2制取Mg的方案探究判斷：用H2、C 或CO還原Mg（OH）2是不可行的。

2．體現(xiàn)四種角色的轉(zhuǎn)換

在教學(xué)中設(shè)計(jì)了學(xué)生的多種角色的轉(zhuǎn)化：企業(yè)家、化學(xué)工藝設(shè)計(jì)師、政府工作人員和化學(xué)研究者等角色，通過不同角色扮演，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)體驗(yàn)從多種、更真實(shí)的角度考慮問題，并對(duì)學(xué)生的今后的職業(yè)傾向有一定的影響。

企業(yè)家，更多地應(yīng)該從成本和利潤(rùn)的角度，提出適合的廠址，把海水制鎂的企業(yè)建立在連云港可以充分運(yùn)用豐富的原材料：海水、貝殼可以制得CaO、進(jìn)一步制得石灰乳用于沉淀Mg2＋。

化學(xué)工藝設(shè)計(jì)師，主要是從把Mg2＋富集為沉淀、并由Mg（OH）2制得Mg，參考其它金屬的冶煉方法提出可能的途徑，比如參考活潑金屬Na可以采用電解方法制Mg，參考Fe、Cu可以采用還原法制Mg（H2、C 或CO還原法），參考Hg可以采用加熱的方法制Mg，經(jīng)甄別得出合適的途徑。在此過程中學(xué)生充分運(yùn)用已有的知識(shí)集體討論，各種方法和方案的碰撞，在比較中獲得知識(shí)。

作為政府工作人員，要合理地配置資源，引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)互相合作，從完善上下游產(chǎn)業(yè)鏈的角度引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)的加入，做到資源共享、降低成本，充分發(fā)揮和放大產(chǎn)業(yè)園的功能。

化學(xué)研究者，是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展的取向，如何參考已知的物質(zhì)性質(zhì)研究未知物質(zhì)性質(zhì)？一般通過“推測(cè)——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”方法。在學(xué)習(xí)了Na、Fe、Cu等多種金屬的性質(zhì)后，Mg性質(zhì)的學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生模擬化學(xué)研究者嘗試通過金屬通性和類比研究，得出Mg的可能的性質(zhì)，再以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

四、明了課堂環(huán)節(jié)，合理編制流程

教學(xué)流程圖，也有利于老師厘清教學(xué)思路，可以直觀地顯示整個(gè)課堂活動(dòng)中各個(gè)要素之間的關(guān)系、反映出教師教學(xué)過程設(shè)計(jì)的邏輯性，可以讓老師更明了教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)以及對(duì)重難點(diǎn)的突破更有針對(duì)性。

設(shè)計(jì)“鎂的提取及應(yīng)用”（蘇教版）流程圖，本流程在授課后又經(jīng)過了修改。

五、機(jī)智應(yīng)對(duì)“意外”，關(guān)注生成過程

課堂，是一個(gè)具有生成性過程，正因?yàn)槿绱?，?zhǔn)備再充分的教學(xué)設(shè)計(jì)也會(huì)遇到“意外”，面對(duì)意外，需要我們老師冷靜面對(duì)、及時(shí)應(yīng)對(duì)。在實(shí)際教學(xué)中“方案設(shè)計(jì)——從Mg（OH）2到Mg單質(zhì)”環(huán)節(jié)，學(xué)生有三種回答的情況出乎意料：一種是Mg（OH）2和N2反應(yīng)、二是Mg（OH）2和H2反應(yīng)、三是Mg（OH）2和C反應(yīng)。這三種方案的出現(xiàn)時(shí)以前沒有設(shè)想過的，因?yàn)橐话銓W(xué)生首先會(huì)考慮Mg（OH）2分解產(chǎn)生MgO再用H2或C還原，那么有沒有必要解釋Mg（OH）2的分解？如何解決這三個(gè)疑問？在課堂有限的時(shí)間內(nèi)如何解答？

筆者是這樣處理的，根據(jù)Mg（OH）2和H2反應(yīng)，請(qǐng)學(xué)生回答可能的產(chǎn)物為“Mg和H2O”、“可以用C還原Mg（OH）2得到Mg和CO2”，這時(shí)聯(lián)想到Mg和H2O、CO2的反應(yīng)在性質(zhì)探究中要學(xué)習(xí)，所以不直接進(jìn)行判斷：“利用現(xiàn)有知識(shí)還無(wú)法解決，那么我們能否通過以下的學(xué)習(xí)來(lái)解決”引導(dǎo)學(xué)生到鎂的性質(zhì)的學(xué)習(xí)上。還有同學(xué)提出“可以用N2與Mg（OH）2反應(yīng)”，一句話帶過：“氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，不和氫氧化鎂反應(yīng)”帶過，不做過多地停留。

盡管實(shí)驗(yàn)已經(jīng)不再是研究化學(xué)的唯一的途徑，但是在中學(xué)階段，我們還是需要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的研究。Mg與H2O的反應(yīng)，我們一般實(shí)驗(yàn)都是采用先和滴有酚酞的冷水反應(yīng)，加熱后紅色加深。在比賽前試上也是這樣進(jìn)行的，而且現(xiàn)象也和意料的一樣。但是課前在準(zhǔn)備室，我對(duì)Mg和H2O的反應(yīng)進(jìn)行加熱，發(fā)現(xiàn)紅色在加深后反而變淡了，當(dāng)時(shí)可能時(shí)間也比較緊，于是決定放棄加熱操作?，F(xiàn)在想來(lái)可能是酚酞在加熱時(shí)被氧化了、也可能是Mg（OH）2分解了抑制了電離使得氫氧根離子濃度減小。就是這樣一個(gè)從高中到工作一直都“很乖”的實(shí)驗(yàn)居然有意外，我想很多實(shí)驗(yàn)可能都需要我們進(jìn)一步推敲。

精彩的課堂不在于炫目的亮點(diǎn)，其魅力在于生成過程中，需要教學(xué)設(shè)計(jì)，更需要我們用表達(dá)精準(zhǔn)、具有生成性、富有挑戰(zhàn)性而有開放性的問題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生，拓展學(xué)生的想象空間。

參考文獻(xiàn)

［1］楊玉琴，倪娟．彰顯“技術(shù)思想”的教學(xué)設(shè)計(jì)——以“鎂的提取及應(yīng)用”為例［J］．化學(xué)教育，2014，（6）

［2］劉革平，龔繼新．化學(xué)新課程該如何教——展示課“鎂的提取”的教學(xué)評(píng)析［J］．2012，（8）

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．03．023