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        基于模型認知與建構(gòu)的元素化學(xué)教學(xué)設(shè)計探析

        2018-02-20 14:51:16李靈敏
        關(guān)鍵詞:模型認知實驗探究教學(xué)設(shè)計

        李靈敏

        [摘? ?要]新課程標(biāo)準(zhǔn)提出了要發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),核心素養(yǎng)的獲得關(guān)鍵靠課堂教學(xué)。以《鎂的提取及應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計為例,從模型認知與建構(gòu)的角度對元素內(nèi)容進行教學(xué)設(shè)計與探析,結(jié)合情景引入、層層設(shè)問、分組實驗、聯(lián)系實際、深入推進等環(huán)節(jié),逐步實現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

        [關(guān)鍵詞]鎂的提取;實驗探究;模型認知;教學(xué)設(shè)計

        [中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標(biāo)識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058(2018)35-0060-02

        一、教學(xué)與評價目標(biāo)

        1.教學(xué)目標(biāo)

        (1)通過海水中鎂的提取過程,認識含鎂物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系,建立物質(zhì)性質(zhì)與物質(zhì)用途的關(guān)聯(lián);

        (2)通過實驗探究鎂的主要化學(xué)性質(zhì),初步形成基于物質(zhì)類別、元素價態(tài)和原子結(jié)構(gòu)對物質(zhì)的性質(zhì)進行預(yù)測和檢驗的認知模型;

        (3)了解鎂及其化合物的重要用途,深刻認識化學(xué)對滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需要的重大貢獻。

        2.評價目標(biāo)

        (1)通過自主預(yù)習(xí)預(yù)測鎂的性質(zhì),診斷學(xué)生基于前期所學(xué)經(jīng)驗使用模型認識物質(zhì)的水平(經(jīng)驗水平、系統(tǒng)水平);

        (2)通過對含鎂物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系的討論和點評,診斷并發(fā)展學(xué)生對物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化思路的認識水平(孤立水平、系統(tǒng)水平);

        (3)通過鎂的提取過程中試劑的選擇、加熱方法的確立等,診斷學(xué)生根據(jù)已知信息解決實際問題的能力水平(孤立水平、系統(tǒng)水平)及其對化學(xué)價值的認識水平(學(xué)科價值視角、社會價值視角)。

        二、教學(xué)與評價思路

        三、教學(xué)過程

        1.情景引入,學(xué)生嘗試,激發(fā)興趣,引出主題

        【情景】觀看《野外生存與挑戰(zhàn)》節(jié)目——點火工具“打火棒”的使用,并請一位學(xué)生自愿上講臺來試一試。

        【學(xué)生】根據(jù)視頻介紹,利用打火棒引燃一張白紙。

        【提問】打火棒是什么材料做的,如何提煉?

        設(shè)計意圖:聯(lián)系生活實際,讓學(xué)生感受化學(xué)魅力,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任感;同時激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,引發(fā)學(xué)生對“打火棒主體材料是什么,如何提煉”等問題的積極思考,為本堂課接下來的探究奠定基礎(chǔ)。

        2.層層設(shè)問,分組實驗,遭遇困惑,不斷優(yōu)化

        【教師】介紹鎂在地殼和海水中的存在形式和含量。

        【設(shè)問1】從礦石中提取鎂與從海水中提取鎂,哪個更合適?為什么?

        【學(xué)生】從海水中提取鎂更合適。因為原料來源豐富,而且礦石作業(yè)容易產(chǎn)生粉塵。

        【設(shè)問2】我們該如何從海水中分離出Mg2+ 呢?(每個小組面對自己桌上放著的那瓶海水進行討論)

        【學(xué)生】討論之后,各組代表回答:①先加NaOH溶液再過濾;②先加Ca(OH)2溶液再過濾;③先加Na2CO3溶液再過濾;等等。

        【學(xué)生】分組實驗,發(fā)現(xiàn)海水中直接加NaOH溶液,加得再多也沒有明顯的沉淀。(學(xué)生心中充滿困惑)

        【教師】我們通過實驗發(fā)現(xiàn),直接往海水中加試劑,效果非常不明顯,現(xiàn)在用濃縮海水試試。

        【學(xué)生】再次分組實驗,看到明顯沉淀。

        【設(shè)問3】為什么海水直接加NaOH試劑沒有沉淀產(chǎn)生?有沒有必要專門對海水進行濃縮?

        【學(xué)生】因為海水中鎂離子的濃度太低,所以有必要將海水濃縮成母液。

        設(shè)計意圖:“學(xué)起于思,思源于疑?!备缓伎夹允钦n堂生命力所在,學(xué)生若能夠積極思考,主動質(zhì)疑,就能變“被動接受”為“主動發(fā)現(xiàn)”,從而實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。本實驗看似非常簡單,就是讓海水中的Mg2+沉淀下來以便分離,但實驗結(jié)果卻出乎意料,學(xué)生肯定會產(chǎn)生疑惑,會去思考,于是就有了思考的空間,進而培養(yǎng)“科學(xué)探究”與“創(chuàng)新意識”之化學(xué)核心素養(yǎng)。

        3.聯(lián)系實際,捕捉信息,迎難而上,獲取新知

        【設(shè)問4】那么實際生產(chǎn)中,我們應(yīng)該選擇什么作為沉淀劑?

        【PPT投影】

        【學(xué)生】根據(jù)表格信息進行篩選,選擇Ca(OH)2。

        【設(shè)問5】實際生產(chǎn)中我們選擇物美價廉的石灰乳,使鎂離子轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2,那么又如何實現(xiàn)從Mg(OH)2到Mg的生產(chǎn)呢?

        【學(xué)生】分組討論,各組代表發(fā)言,最終匯總出以下幾個方案:

        ①加熱氫氧化鎂,制得氧化鎂,用C等置換Mg;②加鹽酸,制得氯化鎂,再用鉀或鈉來置換鎂;③加鹽酸,制得氯化鎂,然后電解(教材上有);④加熱氫氧化鎂,制得氧化鎂,再電解。

        【追問】現(xiàn)在我們來看看方案①行不行得通?

        【教師】演示實驗

        步驟:(1)向一定量的裝有碳酸鈉粉末的集氣瓶中加入稀硫酸;

        (2)用燃著的木條檢驗CO2是否已經(jīng)收集滿;

        (3)點燃鎂條并插入收集滿CO2的集氣瓶中。<E:\教育學(xué)院雜志社\中學(xué)教學(xué)參考\中學(xué)教學(xué)參考2018年12月(理科中旬)\h2.tif>

        【學(xué)生】描述現(xiàn)象,得出結(jié)論: 2Mg+CO2=2MgO+C。

        【設(shè)問6】通過實驗事實我們發(fā)現(xiàn)存在上述反應(yīng),接下來請大家判斷該反應(yīng)的還原劑和還原產(chǎn)物,并結(jié)合還原性強弱規(guī)律分析C能否置換出Mg。

        【學(xué)生】還原劑是Mg,還原產(chǎn)物是C;根據(jù)“還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物”這一規(guī)律,C不可能置換出Mg。

        【教師】實驗事實告訴我們用C置換鎂是行不通的,選擇用K的確可以,但是K比較貴,所以我們只能考慮用電解法來制取Mg。那么是電解MgCl2 好,還是電解MgO好呢?

        【PPT投影】

        表3? ?幾種物質(zhì)的熔點

        [物 質(zhì) MgO MgCl2 MgSO4 熔點/℃ 2825 714 1327 ]

        【學(xué)生】結(jié)合表中信息選擇電解MgCl2。

        【追問】是電解MgCl2 溶液,還是電解熔融的MgCl2?

        【學(xué)生】思考討論,并結(jié)合電解飽和食鹽水和電解熔融的NaCl的情況,得出應(yīng)該選擇電解熔融的MgCl2 。

        設(shè)計意圖:聯(lián)系工業(yè)生產(chǎn)實際,沿著學(xué)生已有知識與思維模型,層層設(shè)問,逐個突破,建構(gòu)新的模型認知:建立認識事物的一般認知模型,根據(jù)已有經(jīng)驗進行假設(shè),通過實驗或推理進行證偽。此外,本環(huán)節(jié)還通過多張圖表數(shù)據(jù),來引導(dǎo)學(xué)生對信息進行篩選、類比、分析、推理,并得出結(jié)論,逐步發(fā)展他們的思維能力和創(chuàng)新素養(yǎng)。

        4.深入推進,交流討論,展示自我,提升能力

        【教師】通過電解熔融的MgCl2,我們終于得到了單質(zhì)鎂,那么鎂還有哪些化學(xué)性質(zhì)呢?

        【學(xué)生】結(jié)合預(yù)習(xí)學(xué)案,根據(jù)鎂的原子結(jié)構(gòu)預(yù)測鎂的化學(xué)性質(zhì)。

        【教師】點評學(xué)生的預(yù)測情況,完善鎂的化學(xué)性質(zhì)。

        【設(shè)問7】從海水到鎂,再到鎂的性質(zhì),這整個過程大家是否可以用流程圖來表示?請設(shè)計海水到鎂以及鎂及其化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系的整體框架圖,并進行展示、交流與評價。

        【學(xué)生】展示分享與交流成果。

        設(shè)計意圖:學(xué)生在交流與討論中繪制出鎂的提取流程圖,并認識鎂及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,建立起元素化合物學(xué)習(xí)的一般認知模型,并能將這種認知模型推廣到其他元素及其化合物的學(xué)習(xí)中去。

        四、教學(xué)反思

        本節(jié)課的課堂主線明確、條理清晰,圍繞如何從海水中提取鎂這一過程,通過層層設(shè)問、實驗操作、分組討論、信息提示與處理等形式把中間遇到的小難關(guān)一個個攻破,順利完成本節(jié)課新知識的學(xué)習(xí)。整堂課的設(shè)問有梯度,符合學(xué)生從感性到理性的認知過程,并通過元素化合物學(xué)習(xí)的一般認知模型,建構(gòu)海水到鎂以及鎂及其化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系的知識網(wǎng)絡(luò)圖,有效促進學(xué)生的認知發(fā)展,不斷完善學(xué)生的整體思維,提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

        [? 參? ?考? ?文? ?獻? ]

        [1]? 王祖浩.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書:化學(xué)1(必修)[M].南京:江蘇教育出版社,2009.

        [2]? 中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2018.

        [3]? 付勇,房壽高,吳星.簡析化學(xué)文化與化學(xué)教育[J].化學(xué)教育,2006(6):12-14.

        (責(zé)任編輯 羅 艷)

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