武 劍

（深圳市龍崗區(qū)嘉聯(lián)學(xué)校，廣東 深圳）

一、問題的提出

在舊人教版本（2001年第1版）教材中，CO還原CuO的實驗裝置圖如圖1所示，該實驗的設(shè)計能夠較準(zhǔn)確地反映CO具有還原性、有毒性和可燃性的特征。從理論上來看，本實驗設(shè)計具有很強(qiáng)的合理性，但是在實際操作中卻存在著一定不足和缺陷。這些缺陷主要表現(xiàn)在一方面CO的制取和存儲的操作不便，另一方面直接點燃尾氣易引起洗氣瓶爆炸。目前，在新人教版本（2012年第1版）教材中該實驗的裝置圖已經(jīng)刪除。同時，在新版教材中由CO的還原性拓展到工業(yè)煉鐵的應(yīng)用。由于CO在冶金行業(yè)的重要應(yīng)用，教輔資料、模擬試題中考試題中不斷出現(xiàn)，不少化學(xué)教學(xué)同仁對“一氧化碳還原氧化銅”的講授都不惜筆墨。CO的還原性是九年級化學(xué)第六單元《碳和碳的氧化物》中有關(guān)“二氧化碳和一氧化碳”教學(xué)的重點和難點，同時也是高中化學(xué)必修1第二章《化學(xué)物質(zhì)及其變化》中有關(guān)“氧化還原反應(yīng)”學(xué)習(xí)的重要支撐和銜接。出于學(xué)生安全和環(huán)保問題的考慮，兼顧實驗操作和化學(xué)探究的實際，我們不妨借助現(xiàn)代科技通信有段，把微課引入課堂，將課堂延伸至課外，便于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，打造開放式的教學(xué)模式。

圖1 CO還原CuO的實驗裝置圖

查閱中國基礎(chǔ)教育全文數(shù)據(jù)庫的資料，發(fā)現(xiàn)對“一氧化碳還原氧化銅”教學(xué)的研究主要集中在兩個方面。一是對一氧化碳還原氧化銅實驗的改進(jìn)和創(chuàng)新設(shè)計；實驗的改進(jìn)主要從CO制備的化學(xué)藥品、裝置和方法等角度進(jìn)行。二是對一氧化碳還原氧化銅反應(yīng)的教學(xué)體會和反思；反思和體會主要從實驗的安全和實驗的必要性、環(huán)保意識和創(chuàng)新能力等方向進(jìn)行闡述。而對把“微課”應(yīng)用于教學(xué)，開展一氧化碳還原氧化銅教學(xué)設(shè)計與實施的研究暫未發(fā)現(xiàn)。

本節(jié)課的設(shè)計中引入“微課”教學(xué)探討3個方面的問題：（1）對一氧化碳還原性的探究和理解；（2）對一氧化碳有毒性的認(rèn)識；（3）對尾氣處理和環(huán)保意識的探究和認(rèn)識。實驗教學(xué)的改進(jìn)利用多媒體展示微視頻，課堂導(dǎo)入，幫助學(xué)生回顧一氧化碳的性質(zhì)特點，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，此外筆者對一氧化碳還原氧化銅的實驗原始視頻做了重新編輯，以呈現(xiàn)實驗關(guān)鍵信息的捕捉，有助于課堂效果的提升。本節(jié)還改進(jìn)了課堂教學(xué)組織方式，引入小組合作探究，充分調(diào)動了學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性和主動性，是合作探究在實際課堂教學(xué)的積極應(yīng)用。

二、教學(xué)理念與設(shè)計

（一）教學(xué)思想

本節(jié)課以“實驗和微課”為教學(xué)手段，用實驗儀器的組裝，實驗現(xiàn)象分析、探究和預(yù)測，培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力、自主思考的意識，拓展學(xué)生的綜合思維能力；用微課教學(xué)，在課前作為預(yù)習(xí)資料，在課中作為探討對象，讓學(xué)生的合作探究更充分、更積極、更有效。本節(jié)課主要以小組合作探究的方式，讓學(xué)生親身參與到科學(xué)探究的過程，每次探究都經(jīng)歷提出問題（創(chuàng)設(shè)情境）、分析問題（做出猜想）、實驗探究（微課探究）和總結(jié)反思四個環(huán)節(jié)，突破教學(xué)重點和難點，提升學(xué)生實驗探究能力和環(huán)境保護(hù)意識。

（二）教學(xué)目標(biāo)

1.知識與技能

（1）掌握一氧化碳還原氧化銅的化學(xué)反應(yīng)方程式、實驗現(xiàn)象和注意事項；

（2）分析氧化還原反應(yīng)的特征，理解一氧化碳還原性的應(yīng)用。

2.過程與方法

（1）培養(yǎng)學(xué)生實驗裝置組裝的方法、實驗分析設(shè)計的能力和分析解決問題的能力；

（2）體驗“實驗和微課”教學(xué)，應(yīng)用科學(xué)研究“對比推理、歸納推理”的基本方法。

3.情感態(tài)度與價值觀

（1）經(jīng)歷實驗探究和微課學(xué)習(xí)的過程，體會小組合作、自主探究和自主分析的樂趣；

（2）認(rèn)識一氧化碳還原性的應(yīng)用和有毒性，讓學(xué)生能夠客觀地認(rèn)識事物，提高環(huán)保意識。

（三）教學(xué)流程（見圖2）

圖2 教學(xué)流程圖

三、教學(xué)問題解決實施

（一）一氧化碳還原性的初步認(rèn)識——微視頻展示和小組合作討論

教材中對一氧化碳的認(rèn)識部分的編寫內(nèi)容包括：一氧化碳的物理性質(zhì)、有毒性、還原性以及一氧化碳還原性在冶金工業(yè)的應(yīng)用。對于一氧化碳有毒性和還原氧化銅的反應(yīng)僅通過文字和化學(xué)反應(yīng)方程式的形式來講解和展示。教師對該部分的設(shè)計以微視頻引入，在通過學(xué)生小組合作分析討論進(jìn)一步認(rèn)識和鞏固一氧化碳的相關(guān)性質(zhì)，有助于對一氧化碳的有毒性和還原性的認(rèn)知。（見表1）

表1 一氧化碳還原性的初步認(rèn)識教學(xué)主要過程

在幫助學(xué)生初步認(rèn)知一氧化碳還原性的過程中，教師采用播放生活中的安全教育微視頻——“自采暖需注意，謹(jǐn)防一氧化碳中毒”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。接著讓學(xué)生簡單回顧C(jī)O的物理性質(zhì)和有毒性，引入CO的還原性。根據(jù)類比“木炭還原CuO”，結(jié)合“CO還原CuO”的相關(guān)資料，分小組合作分析討論。

陸九淵說：“惻隱，仁之端也；羞惡，義之端也；辭讓，禮之端也；是非，智之端也。此即是本心?！盵4]“孟子曰‘所不慮而知者，其良知也。所不學(xué)而能者，其良能也’……此吾之本心也。”[3]“仁義者，人之本心也?！盵3]

（二）一氧化碳還原氧化銅的實驗探究——實驗分析探究和小組合作討論

新人教版九年級化學(xué)中對一氧化碳還原氧化銅的講解，利用簡單與碳還原氧化銅的類比和簡單文字描述及化學(xué)方程式的展現(xiàn)（如圖3）。但僅用這些方式不足以讓學(xué)生充分理解一氧化碳的還原性，特別是對原氧化銅的實驗及其操作的認(rèn)識。

圖3 教材中對一氧化碳還原氧化銅的編寫

教師在對教學(xué)實施的設(shè)計中，組織6個小組，讓學(xué)生從CO的有毒性和CO的還原性兩條主線進(jìn)行問題的分析和實驗探究（見表2）。6個小組分別從裝置的氣密性、尾氣處理、環(huán)境保護(hù)、CO還原CuO的原理、裝置的設(shè)計組裝和實驗現(xiàn)象的預(yù)測6個不同方向進(jìn)行小組合作分析探究。

表2 一氧化碳還原氧化銅的實驗探究教學(xué)主要過程

圖4 實驗裝置掛圖

圖5 第（5）小組實驗裝置組裝展示

在分析探究和實驗探究的過程中，不僅能夠讓學(xué)生充分地參與到具體的小組探究環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科的積極性，而且還能夠培養(yǎng)學(xué)生的合作探究能力，同時提升了學(xué)生的語言表達(dá)和動手實踐的能力，從而讓學(xué)生更加深入透徹地理解和掌握一氧化碳還原氧化銅的實驗及其CO尾氣處理的重要意義。

（三）一氧化碳還原氧化銅的微課探究——實驗微課分析和小組合作討論

教材中直接給出了一氧化碳還原氧化銅結(jié)論——化學(xué)反應(yīng)方程式（見圖6）。對于該反應(yīng)，教師引導(dǎo)學(xué)生先在分析討論和實驗探究的基礎(chǔ)上，再結(jié)合實驗微課的探究，以便更加深入地理解一氧化碳還原氧化銅實驗和相關(guān)性質(zhì)。

圖6 教材中對一氧化碳還原氧化銅化學(xué)方程式的展示

【實驗微課突破一氧化碳還原氧化銅的過程】

在實驗探究的基礎(chǔ)上用微課實驗的形式重點突破實驗操作的流程、實驗現(xiàn)象、注意事項等相關(guān)預(yù)測的驗證和再認(rèn)識。

【教師】播放實驗微課（見圖7），讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中關(guān)注以下的兩個問題：

1.實驗操作的具體流程？一些實驗操作環(huán)節(jié)能不能顛倒？

2.實驗過程中可以觀察到現(xiàn)象？實驗現(xiàn)象和預(yù)測現(xiàn)象是否一致？

接著提出3個問題，讓小組合作討論：

（1）反應(yīng)開始前為什么是先通入CO氣體再點燃酒精燈加熱？

（2）反應(yīng)結(jié)束后為什么是冷卻后停止通入CO氣體？

圖7 實驗微課截圖 CO還原CuO

【學(xué)生】在實驗微課的學(xué)習(xí)后，展開小組合作討論，然后讓小組代表分享各自的討論成果。

反應(yīng)開始前要先通入CO氣體再點燃酒精燈加熱，如果順序顛倒可能因CO與空氣混合點燃引發(fā)的試管爆炸等危險。

反應(yīng)結(jié)束后要冷卻后再停止通入CO氣體，以防止未冷卻的Cu再次被氧化。

【教師】（引導(dǎo)）學(xué)生分享，實驗現(xiàn)象和與實驗現(xiàn)象預(yù)測的吻合度。

【學(xué)生】第（6）小組先分享（見圖8）：黑色的氧化銅粉末成紅色（說明CuO被還原為Cu）；洗氣瓶中的澄清石灰水變渾濁（說明CO被氧化為CO2）。實驗現(xiàn)象和現(xiàn)象的預(yù)測基本一致。

其他小組補(bǔ)充分享：CO的尾氣處理改為點燃的方式，可以看到藍(lán)色的火焰。

圖8 第（6）小組分享

在實驗微課學(xué)習(xí)中是學(xué)生是主導(dǎo)者，教師是引導(dǎo)者，充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，讓學(xué)生積極參與討論，積極分享成果。讓學(xué)生自己主動來回答其他學(xué)生的問題，實現(xiàn)解決問題能力的自我提升，有利于實現(xiàn)學(xué)生情感態(tài)度和價值觀的目標(biāo)維度。

（四）課堂總結(jié)與歸納——兼顧知識與方法

課堂學(xué)習(xí)的總結(jié)部分從知識和方法兩個方面進(jìn)行歸納（見表3），思路清晰，目標(biāo)明確，為學(xué)生今后對氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

表3 課堂總結(jié)與歸納教學(xué)主要過程

四、教學(xué)問題解決成效分析

（一）問題研究方法

教學(xué)完成后，采用學(xué)生問卷調(diào)查法對本節(jié)課進(jìn)行反饋與評價。調(diào)查問卷共15題，采用李克特式5點量表計分法，選項包括：非常同意、同意、一般、不同意和非常不同意，分別記 5、4、3、2、1分，分別從“知識與技能”“過程與方法”和“情感態(tài)度與價值觀”三個方面進(jìn)行評價。2017年11月，選取深圳市某中學(xué)45名九年級學(xué)生作為測試對象，發(fā)放問卷45份，回收問卷45份，回收率100%。

表4 學(xué)生調(diào)查問卷各題平均分

（二）調(diào)查結(jié)果分析

根據(jù)學(xué)生問卷調(diào)查結(jié)果（見表4）分析，本節(jié)課的三維目標(biāo)平均分均在4.85分以上，說明本次教學(xué)較好地落實了三維目標(biāo)，其中，第9、10題全卷得分最高為4.956分，說明基于“實驗和微課”探究的教學(xué)模式深受學(xué)生喜歡和認(rèn)可。

結(jié)合第1、2、4題分析可知，得分均在4.90分以上，說明實驗微課探究CO還原CuO的教學(xué)取得了較好的教學(xué)效果?；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，通過實驗探究活動和設(shè)計和實施可以幫助學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，增強(qiáng)學(xué)生化學(xué)的學(xué)科素養(yǎng)。此外，CO還原CuO是本節(jié)的教學(xué)重難點，實驗活動設(shè)計了小組合作和實驗裝置的組裝，在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的合作精神，提高了學(xué)生動手實踐的能力。

此外，本卷第8題“通過此節(jié)課的學(xué)習(xí)，我學(xué)會一定的‘歸納推理’方法”得分4.800分與第7題“通過此節(jié)課的學(xué)習(xí)，我學(xué)會一定的‘對比推理’方法”得分4.844分，屬于得分較低的兩項，說明學(xué)生科學(xué)研究“對比推理”和“歸納推理”的基本方法的培養(yǎng)不是一蹴而就的，需要教師在日常教學(xué)中潛移默化地引導(dǎo)和針對性地強(qiáng)化訓(xùn)練，這樣才能取得更好的效果。

五、教學(xué)反思與建議

（一）教學(xué)反思

“微課”作為全新的教學(xué)理念和手段，幫助教師把微課引入課堂，將課堂延伸至課外，便于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，打造開放式的教學(xué)模式。將“微課”和“實驗”的探究模式應(yīng)用于“CO還原CuO”的教學(xué)，筆記經(jīng)歷“選題—文件綜述—一次備課—聽課交流—二次交流—正式上課—教學(xué)效果調(diào)查—教學(xué)論文撰寫”八個環(huán)節(jié)，雖然取得令人滿意的教學(xué)效果，但是“微課”和“實驗”的探究模式的教學(xué)實踐的路還很長，還需要更多的實踐來檢驗和完善。

（二）教學(xué)建議

“微課和實驗”教學(xué)給學(xué)生提供了充分動手實踐體驗的機(jī)會，同時也可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)的課堂向課外延伸，有利于學(xué)生對化學(xué)學(xué)科知識復(fù)習(xí)和鞏固，提高學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣。

“微課和實驗”教學(xué)的研究和實踐對化學(xué)教學(xué)發(fā)展特別是對一些不宜現(xiàn)場演示或分組實驗的教學(xué)具有重要積極的意義。