王希儉

[摘 要]化學學科思想是化學學科的基本思想方法，是形成認識問題、解決問題的教法和學法。基于化學學科觀念培養(yǎng)的“鋁”的教學，是以鋁的存在、工業(yè)制法、物理性質、化學性質和用途的教學為例，使化學學科思想貫穿于整個教學中。

[關鍵詞]化學學科觀念 鋁 教學

[中圖分類號] 633.8 [文獻標識碼] A [文章編號] 16746058（2015）080086

一、思想和背景

“高中化學課程應有助于學生主動構建自身發(fā)展所需的化學基礎知識和基本技能，進一步了解化學學科的特點，加深對物質世界的認識；有利于學生形成科學的自然觀和嚴謹求實的科學態(tài)度，更深刻地認識科學、技術和社會之間的相互關系，逐步樹立可持續(xù)發(fā)展的思想”；“認識常見的化學物質，學習重要的化學概念，形成基本的化學觀念和科學探究能力，認識化學對人類生活和社會發(fā)展的重要作用及其相互影響，進一步提高學生的科學素養(yǎng)”。這些都是新課程標準的要求。

新課程標準以進一步提高學生科學素養(yǎng)為宗旨，而化學科學素養(yǎng)的內(nèi)涵是化學觀念，化學觀念包括化學學科思維、學科方法、學科價值觀念等?；瘜W學科觀念是指運用化學觀念認識和理解物質世界?；瘜W學科方法是以探索科學問題的方式來獲取知識與技能、領悟化學思想觀念的活動?；瘜W價值觀是通過化學與生產(chǎn)、社會、生活的聯(lián)系，對化學科學本質和規(guī)律的認識，對化學技術、化學產(chǎn)品是發(fā)展人類文明的強大動力的感悟。

教材知識是基礎，化學思想是靈魂?；瘜W學科思想是化學學科的基本思想方法，是形成認識問題、解決問題的教法和學法，是規(guī)律，能提升學科素養(yǎng)和學科能力?；瘜W學科思想包括元素觀、微粒觀、守恒觀、分類觀、轉化觀、環(huán)保觀、結構觀等。我們在教學時往往僅關注知識的傳授，而忽略對學科思想的歸納，不利于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)及對化學學科的完整理解。

鋁是大自然賜予人類的寶物，鋁元素占地殼總量的7.73%，是地殼中含量最多的金屬元素，但人類對它的認識經(jīng)歷了較為漫長的過程。鋁的廣泛使用只是近幾十年的事情，這是為什么？以鋁的存在、工業(yè)制法、物理性質、化學性質和用途的教學為例，簡述如何使化學學科思想貫穿于化學教學中。

二、教學目標

1.了解鋁在自然界中的存在形式和含量，通過對鋁的工業(yè)制法的探究，認識工業(yè)生產(chǎn)流程的步驟，知道獲得鋁的方法，學習鋁的化合物的性質，培養(yǎng)學生的轉化觀。

2.通過了解鋁的工業(yè)生產(chǎn)流程和工藝，認識化學思想中的環(huán)境思想、分類觀等。通過討論、分析、評價等活動，培養(yǎng)學生的問題意識和解決能力。

3.了解鋁的物理性質，認識鋁單質在生產(chǎn)、生活中廣泛應用的原理，從微觀給予解釋，培養(yǎng)學生的結構觀。

4.了解鋁的主要性質和應用，使學生認識守恒觀、能量觀等，讓學生知道鋁為什么成為現(xiàn)代文明不可缺少的物質基礎。

5.通過對鋁冶煉方法發(fā)展史的了解，體驗化學科學發(fā)展的歷程，以及化學科技發(fā)展對人類生活質量提高的貢獻。

三、教學過程

問題1 通過專題二的學習，我們知道海水中含有豐富的化學物質，我國有很長的海岸線，十八大提出發(fā)展海洋強國，我們可以從海水中提取我們所需要的物質，如氯化鈉、鎂、溴、碘，進而可以制得氯氣、燒堿等重要的化工產(chǎn)品。從本節(jié)課開始，我們把目光轉向地殼，地殼含有更豐富的化學物質。地殼中含有哪些常見元素？它們大都以什么形態(tài)存在？這些元素形成的物質類別主要是哪些？它們組成的微粒是什么？地殼中含量最多的金屬元素是什么？含鋁的礦石名稱是什么？主要成分是什么？屬于哪類物質？其組成微粒是什么？該礦石通常含有哪些雜質？

[建構]地殼中的元素有氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、銅、鋅、錳、鉻、碳、硫、磷等，它們大都以化合態(tài)的形態(tài)存在，以氧化物、硫化物及各種鹽的形式存在土壤、巖石和各種礦物中，組成它們的微粒主要是陰陽離子，少數(shù)以分子或原子等微粒存在。地殼中含量最多的金屬元素是鋁，約為7.73%。含鋁的礦石叫鋁土礦，是鋁元素在地殼中的主要存在形式。鋁土礦的主要成分是Al2O3，屬于氧化物，其組成微粒是鋁離子和氧離子。

[設計意圖]化學作為一門自然科學，研究對象是物質，而世界是物質世界，人類需要的物質大都來自自然界。物質是由各種元素組成的，各種元素形成種類繁多的物質，物質根據(jù)結構、性質與組成分為氧化物、酸、堿、鹽等，各類物質有的是由離子構成的，有的是由原子構成的，有的是由分子構成的。通過以上問題的設置和解決，培養(yǎng)了學生的物質觀、元素觀、分類觀、微粒觀等。

問題2 自然界的銅含量比鐵少得多，為什么銅器時代比鐵器時代早很多年？而鋁在地殼中含量比鐵多，人們廣泛使用鐵有2千多年了，為什么鋁廣泛使用只是近幾十年的事情？人們使用更多的是單質鋁，鋁有哪些物理性質？根據(jù)已有的知識歸納鋁的哪些用途是由它的物理性質決定的。

[建構]古代人們冶煉金屬都是用木炭還原得到的，化合態(tài)的銅得電子能力強，易被還原，鐵較難還原，所以鐵器時代比銅器時代要晚很多。而鋁更活潑，化合態(tài)的鋁更難被還原，所以人類廣泛使用鋁只是現(xiàn)代。鋁有導電性——導線；鋁有導熱性——炊具；鋁有延展性——包裝糖果香煙等；鋁與其他金屬形成合金，鋁合金密度小、強度高、塑性好、抗腐蝕能力強、裝飾美觀——建筑業(yè)、電子行業(yè)、汽車車輪骨架和飛機構架等。

[設計意圖]通過人類對金屬的發(fā)現(xiàn)、應用，從化學史的角度和科學發(fā)展水平的角度讓學生認識物質。各類物質有很多共性，但每一種物質也有自己的特性。根據(jù)鋁的金屬通性和特有性質（如導電性強、密度小等），使其在很多領域得到廣泛應用。讓學生充分認識物質的性質決定其用途，任何物質都有自己的價值，培養(yǎng)學生物質的應用觀。

問題3 鋁元素在自然界中含量豐富，以氧化物和鹽的形式廣泛存在，工業(yè)上通常以鋁土礦為原料提取鋁，鋁土礦中還含有氧化鐵、二氧化硅等雜質。如何由鋁土礦制得金屬鋁？反應原理是否與制鐵、銅相同？工業(yè)上鈉和鎂是如何制備的？制備鋁的反應原理是什么？工業(yè)生產(chǎn)鋁的流程是什么？工業(yè)生產(chǎn)鋁發(fā)生的主要反應有哪些？

[建構]自然界的鋁是含有雜質的化合態(tài)的鋁，要得到鋁單質，可以對比已經(jīng)學過的鈉、鎂、鐵的知識。在初中學習過鐵的冶煉原理，是用還原劑CO還原鐵礦石氧化鐵的方法得到生鐵的，能否能用該原理冶煉鋁呢？根據(jù)金屬活動性順序表，鋁很活潑，很難用還原劑把它從礦石中還原出來。鈉、鎂的制取原理是把它們的化合物加熱熔融，通入電流進行電解而制得。因而鋁的制備應用電解原理，工業(yè)上通常是電解氧化鋁而不是氯化鋁。自然界的鋁礦是鋁土礦，主要成分是三氧化二鋁，因此要進行凈化除雜。

[設計意圖]化學研究的對象是物質，有的物質在自然界是存在的，但自然界的物質都是混合物，需要分離和提純；有的物質自然界不存在，或者存在很少，不能滿足人類生產(chǎn)生活的需要，必須經(jīng)過化學方法制備或合成。通過鋁的制備過程培養(yǎng)學生關于工業(yè)生產(chǎn)流程的意識，了解其反應原理、發(fā)生的化學變化和主要操作，培養(yǎng)學生物質的制備觀、轉化觀。

問題4 鋁是金屬元素，鋁單質的化學性質應該很單一，從氧化還原的角度分析，鋁具有氧化性、還原性，還是都兼有？鋁可以和哪些物質反應？生成物是什么？構成生成物的微粒是什么？鋁發(fā)生化學反應的現(xiàn)象是什么？每個化學反應的價值是什么？

[建構]鋁單質的化合價為0價，在鋁的化合物中鋁只有+3價，因此鋁不管和什么物質發(fā)生反應，只能失去電子，表現(xiàn)出還原性，而其他物質與鋁反應，表現(xiàn)出氧化性，所以有氧化性的物質大都可以與鋁反應，如非金屬單質（如氧氣、氯氣、硫）、水、非氧化性酸（如鹽酸、硫酸）、常溫下氧化性酸（如濃硫酸、濃硝酸）、一些金屬陽離子等。

[設計意圖]雖然鋁的化學性質很活潑，能夠與很多物質發(fā)生化學反應，但從反應的實質來看，都是由于具有強還原性引起的，性質其實很單一，生成物的種類是氧化物、鋁鹽或偏鋁酸鹽。所以在教學中，要培養(yǎng)學生氧化還原的觀點，來認識物質的性質，并從電子轉移的角度推斷生成物，即氧化劑生成的還原產(chǎn)物是什么、還原劑生成的氧化產(chǎn)物是什么，使學生形成物質的轉化觀。

四、教學感悟

在化學教學中，教師要站得高、望得遠，教學設計中始終要有化學觀念，把化學觀存放在教師的思維中，將化學觀念體現(xiàn)于教學設計中，把化學觀念貫穿于課堂教學中，對不同的教學內(nèi)容施予不同的化學觀。

1.關于物質結構的教學，培養(yǎng)學生的微粒觀。從原子組成、結構、變化的教學，到化學鍵包括共價鍵、離子鍵教學，再到晶體結構與性質的教學，都是從微觀的角度來學習的。因此，教師要充分利用這部分內(nèi)容，深入培養(yǎng)學生的微粒觀，教會學生從微觀的角度認識物質的組成，從微觀的角度學習物質的性質，從微觀世界認識宏觀物質。

2.關于化學反應的教學，培養(yǎng)學生的守恒觀、轉化觀、能量觀、平衡觀。學習化學反應，不但要知道反應物是什么，生成物是什么，還要知道該反應為什么能夠發(fā)生。在一個化學反應中，要遵循能量守恒、質量守恒，人類需要的能量大部分來自于化學能，化學能可以轉化為熱能、光能、聲能、電能等。我們學習的可逆反應、鹽的水解、絡合反應、溶解平衡都要建立平衡并要遵循平衡移動原理，因此學習化學反應要有平衡觀。

3.關于有機化合物的教學，培養(yǎng)學生的結構觀、轉化觀。有機化合物的性質取決于原子結合方式和官能團。因此，教學時要讓學生能夠寫出有機物的結構式、結構簡式，并能指出其官能團，而有機物的官能團是可以相互轉化的，如烴可以取代或加成轉化為氯代烴，氯代烴可以水解成醇，醇羥基可以氧化為醛基，醛基可以繼續(xù)氧化為羧基，羧基可以生成酯，酯類物質可以水解成羧酸和醇等。通過有機物的學習可以體會到化學反應的轉化觀。

[ 參 考 文 獻 ]

[1]畢華林.化學基本概念：內(nèi)涵分析與教學建構[J].課程·教材·教法，2014（4）：76-83.

[1]謝杰妹.以問題推進學生學習[J].化學教學，2014（3）：23-27.

[2]劉知新.化學教學論[M].北京：高等教育出版社，2004：160.

[3]王祖浩，王磊.普通高中化學課程標準（實驗）解讀[M].武漢：湖北教育出版社，2004.

（責任編輯 羅 艷）