丁亞兵
摘要:以“氣體制備”復(fù)習(xí)教學(xué)為例,探索教學(xué)中如何設(shè)置有效問題,驅(qū)動學(xué)生復(fù)習(xí)學(xué)科知識的同時(shí),發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科思維。首先,設(shè)計(jì)“引導(dǎo)型”問題,理清學(xué)生思維脈絡(luò),驅(qū)動學(xué)生形成“制取氣體時(shí)藥品選擇”的思路;然后,設(shè)計(jì)“挑戰(zhàn)型”問題,拓展學(xué)生遷移能力,驅(qū)動學(xué)生形成“選擇氣體發(fā)生裝置、收集裝置、凈化和干燥裝置”的思路;最后,設(shè)計(jì)“開放型”問題,提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力,驅(qū)動學(xué)生形成“氣體制取后剩余物質(zhì)分離”的方法。
關(guān)鍵詞:化學(xué);復(fù)習(xí)課;學(xué)科思維;問題設(shè)計(jì)
文章編號:1008-0546( 2019)07-0047-03
中圖分類號:G633.8
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
doi: 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.07.014
一、設(shè)計(jì)思想
復(fù)習(xí)課是夯實(shí)基礎(chǔ)知識和運(yùn)用知識解決問題的課型,是提高教學(xué)質(zhì)量、提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)不可或缺的環(huán)節(jié)。它的主要目的是繼續(xù)鞏固和加深學(xué)生學(xué)過的知識,使之系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化,從而提升學(xué)生的思維水平,培養(yǎng)學(xué)生具備應(yīng)用所學(xué)知識分析和解決相關(guān)問題的能力,逐步形成學(xué)科思維和學(xué)科思想。傳統(tǒng)的化學(xué)復(fù)習(xí)課中,炒冷飯式的復(fù)習(xí)知識點(diǎn)及大量的題海戰(zhàn)術(shù),讓學(xué)生認(rèn)為復(fù)習(xí)就是大量練題。新課中他們非常感興趣的化學(xué)實(shí)驗(yàn)、學(xué)科思想、學(xué)科價(jià)值等在復(fù)習(xí)課中消失了,從而學(xué)生失去了復(fù)習(xí)的好奇心、積極性。于是,學(xué)生對于復(fù)習(xí)課,即使是實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課,也感到枯燥乏味,沒有復(fù)習(xí)的動力。正如諾貝爾獎獲得者勞厄指出:“重要的不是獲得知識,而是發(fā)展思維能力?!睆?fù)習(xí)課中,如果只是重新復(fù)習(xí)一遍知識點(diǎn),而忽視了這些具體知識點(diǎn)與學(xué)科思維方法之間的聯(lián)系,學(xué)生的思維無法興奮起來,學(xué)習(xí)就處于一種低水平的認(rèn)知狀態(tài)。因此,本人認(rèn)為需對復(fù)習(xí)課作精心設(shè)計(jì),深入挖掘?qū)W科知識,設(shè)置有價(jià)值的問題,將學(xué)生的復(fù)習(xí)重心從記憶轉(zhuǎn)變成思維層面,這樣才能培養(yǎng)學(xué)生知識遷移的能力,提高分析和解決新問題的能力,從而促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展。本文以“氣體的制備”這個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的復(fù)習(xí)教學(xué)為例,首先,以“形成制取氣體的一般思路”為目標(biāo),設(shè)計(jì)“引導(dǎo)型”問題,理清學(xué)生知識脈絡(luò);然后,以“氣體凈化和干燥的一般方法”的形成為目標(biāo),設(shè)計(jì)適度的“挑戰(zhàn)型”問題,拓展學(xué)生知識的深廣度;最后,以“形成氣體制取后分離的一般方法”為目標(biāo),利用“開放型”問題,來調(diào)動學(xué)生積極的思維,進(jìn)行知識的綜合運(yùn)用。整個(gè)復(fù)習(xí)過程,以問題創(chuàng)設(shè)為中心,通過思考問題解決方案呈現(xiàn)知識,形成知識體系和解決問題的能力,學(xué)生達(dá)到能用分類、比較、歸納、演繹、分析、綜合等思維方法研究物質(zhì)及其變化規(guī)律,逐步形成從化學(xué)的視角認(rèn)識事物的化學(xué)學(xué)科思維,從而逐步形成分類觀、變化觀、元素觀、微粒觀、守恒觀等化學(xué)學(xué)科思想。這種學(xué)科思維方式在學(xué)生以后的人生中起著重要的作用,決定著這個(gè)人思考問題的科學(xué)性和全面性。本人在多年的教學(xué)實(shí)踐中作了一些研究,起到了一定的效果。
二、設(shè)計(jì)問題過程
1.設(shè)計(jì)“引導(dǎo)型”問題,理清學(xué)生思維脈絡(luò)
在學(xué)習(xí)“實(shí)驗(yàn)室制取氧氣、二氧化碳”等氣體的內(nèi)容時(shí),對于實(shí)驗(yàn)所需的藥品,很多學(xué)生是靠記憶的。對于為何選用這些藥品的原因卻不清楚?!镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》明確要求學(xué)生“能依據(jù)化學(xué)問題解決的需要,選擇常見的實(shí)驗(yàn)儀器、裝置和試劑”[1]。顯然,在復(fù)習(xí)課中要落實(shí)課標(biāo)中這些要求,需要在教學(xué)過程中深入思考,設(shè)計(jì)有效的問題,驅(qū)動學(xué)生思路形成。筆者設(shè)計(jì)如下:
[問題1]實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀、氯酸鉀、過氧化氫等藥品都可以制取氧氣,思考用的這些藥品的共同點(diǎn)?并比較制取氧氣的這三種方案的異同點(diǎn)。
[問題2]以下這些反應(yīng)都能生成C02:“碳在氧氣中點(diǎn)燃、碳與氧化銅在高溫條件下反應(yīng)、石灰石粉末與稀鹽酸反應(yīng)”,實(shí)驗(yàn)室制取C02時(shí),你會選用以上哪種方法,原因是什么?
[問題3]實(shí)驗(yàn)室制取氣體反應(yīng)的藥品、原理首先考慮的因素是什么?除此之外,還要考慮哪些因素?
在思考[問題1]的過程中,學(xué)生通過對制取氧氣的三個(gè)方案的比較,不僅記住選用哪些藥品,還能知道選擇的依據(jù),從而得出了選用藥品時(shí)首先得考慮氧元素的利用,從而促進(jìn)了學(xué)生元素觀的形成。在思考[問題2]的過程中,學(xué)生不僅知道要考慮元素守恒的思想,還需要思考藥品具有哪些性質(zhì)?選擇這些藥品的反應(yīng)速率怎么樣?反應(yīng)條件是不是要求很高等因素,綜合分析能力得到加強(qiáng)。在[問題3]中,讓學(xué)生對這些思路進(jìn)行總結(jié),把思路顯性化。這樣,在此復(fù)習(xí)課中,不僅能幫助學(xué)生復(fù)習(xí)知識,而且還能教會學(xué)生思維方法,發(fā)展學(xué)生的學(xué)科思維,提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。
2.設(shè)計(jì)“挑戰(zhàn)型”問題,拓展學(xué)生遷移能力
(1)氣體發(fā)生、收集裝置的思路
《臥虎藏龍》中有這樣一句臺詞:“把手握緊,里面什么也沒有,把手放開,你得到的是一切?!苯虒W(xué)上又何嘗不是這樣呢。教師教學(xué),不在全盤授予,而在相機(jī)誘導(dǎo),筆者設(shè)計(jì)的問題如下:
[問題1]根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取幾種常見氣體的發(fā)生裝置圖和收集裝置圖,思考實(shí)驗(yàn)室用KMn04制取O2時(shí),選用的發(fā)生裝置有何特點(diǎn),選擇的依據(jù)是什么?
[問題2]實(shí)驗(yàn)室如果用H202制取02時(shí),選用的發(fā)生裝置有何特點(diǎn),選擇此裝置的依據(jù)又是什么?
[問題3]收集02有哪些方法,說出收集方法的依據(jù)。
[問題4]歸納實(shí)驗(yàn)室制取氣體時(shí)裝置的選擇應(yīng)該考慮的因素有哪些?
[問題5]根據(jù)課桌上提供的實(shí)驗(yàn)儀器,請各學(xué)習(xí)小組分別交流,選擇一套實(shí)驗(yàn)室制取CO2的裝置,并分析其特點(diǎn),每一組都要說出選擇的這套裝置特點(diǎn)(如控制反應(yīng)的速率、控制反應(yīng)的停止與發(fā)生等等)。
[問題6]老師帶來的這套利用生活化物品制作的“制取二氧化碳的改進(jìn)裝置”(如圖1),說說該裝置有哪些優(yōu)點(diǎn)?
[問題7]圖2裝置有多種用途,其中之一是可以用來收集氣體。請說一說:
(1)若要收集H2,氣體應(yīng)從_______端進(jìn);
(2)若要收集CO,則需要往瓶中注入水,氣體從_______端進(jìn)。
[問題8]若CO中混有C02氣體,要除去C02并收集CO,你覺得圖3中可以實(shí)現(xiàn)的裝置是( )
[問題9]布置家庭小作業(yè):利用日常生活中的物品,設(shè)計(jì)并完成制取二氧化碳?xì)怏w的實(shí)驗(yàn),并完成實(shí)驗(yàn)小論文(要求:把設(shè)計(jì)、操作的過程及過程中產(chǎn)生的問題及自己思考的解決方案寫成化學(xué)小文章,遞交老師一起思考、討論、尋找方法、優(yōu)化方案,最后總結(jié)成化學(xué)小論文。)
在上述教學(xué)過程中,選擇發(fā)生裝置與收集裝置時(shí),教師先設(shè)置問題讓學(xué)生選裝置說依據(jù);然后變化思維角度,指定裝置讓學(xué)生說依據(jù);接著讓學(xué)生自主歸納把思路顯性化。通過這些問題引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室制取氣體選擇的藥品、裝置的規(guī)律,引領(lǐng)學(xué)生在探究的過程中自主地將制取氣體的一些零散的知識點(diǎn)形成知識網(wǎng)絡(luò)[2]。接著設(shè)置挑戰(zhàn)性問題情景:當(dāng)情況發(fā)生改變,有不同需求的時(shí)候,又該選擇怎樣的裝置,依據(jù)是什么。從而驅(qū)動學(xué)生在形成知識網(wǎng)絡(luò)的過程中不斷拓展、質(zhì)疑、釋疑,把本來不易理解的拓展內(nèi)容納入自己的思維體系;最后通過設(shè)計(jì)問題驅(qū)動學(xué)生:對課桌上的儀器進(jìn)行選擇,對教師創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評價(jià),對家庭小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)踐。引領(lǐng)學(xué)生在實(shí)踐中去猜測、去發(fā)現(xiàn)問題、尋找方法、思考解決方案,以此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。
(2)除雜方法、裝置的思路
在學(xué)生形成“選擇發(fā)生、收集裝置”的思路以后,教師繼續(xù)給出適度的“挑戰(zhàn)型”問題,拓展學(xué)生的遷移能力,驅(qū)動學(xué)生形成如何設(shè)計(jì)“凈化和干燥裝置”的思路。
[問題1]如果制取的C02氣體中混有水蒸氣和氯化氫氣體,如何將制得的C02氣體進(jìn)行干燥?如何將含有氯化氫氣體的C02進(jìn)行凈化?如果既要除去氯化氫氣體,又要干燥C02氣體,該如何操作?請各學(xué)習(xí)小組討論具體的方案。
[問題2]某學(xué)習(xí)小組擬在實(shí)驗(yàn)室里利用空氣和鎂粉為原料制取少量氮化鎂(Mg3N2)。查閱資料可知Mg.Mg3N2能發(fā)生如下反應(yīng):
請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中所用的裝置和藥品(已提供的藥品有鎂粉、還原鐵粉,假設(shè)提供的藥品均已干燥,裝置內(nèi)所發(fā)生的反應(yīng)已經(jīng)完全,整套裝置的末端與干燥管相連)。
[問題3]設(shè)計(jì)下列問題讓學(xué)生自主總結(jié)氣體除雜的方法:(1)所用的試劑要根據(jù)氣體的什么來確定。(2)氣體凈化和干燥的原則有哪些?(3)凈化和干燥之間哪個(gè)順序在前?
設(shè)置挑戰(zhàn)性問題,讓學(xué)生以所學(xué)的除雜、分離知識結(jié)構(gòu)為統(tǒng)領(lǐng),引導(dǎo)學(xué)生初步建立“除雜、干燥”的思路。同時(shí),拋出問題后,充分發(fā)揮其小組討論的作用,讓學(xué)生們自行歸納整理。在歸納整理的過程中,學(xué)生進(jìn)一步理解了化學(xué)學(xué)科知識,融會貫通了其內(nèi)在聯(lián)系,所學(xué)知識得到了最大程度的內(nèi)化。學(xué)生通過思考問題的解決方案,逐漸重建知識體系,提高解決問題的能力,在合作中共同發(fā)展了化學(xué)學(xué)科思維[3]。在與小組成員和老師一起歸納整理的過程中,也產(chǎn)生了一份合作的成就感,提高了合作能力,激發(fā)了更大的求知欲。
3.設(shè)計(jì)“開放型”問題,提高學(xué)生綜合能力
在學(xué)生形成選擇“氣體發(fā)生、收集、凈化和干燥裝置”的思路以后,筆者利用“開放型”問題來驅(qū)動學(xué)生進(jìn)一步思考,驅(qū)動學(xué)生形成“氣體制取后剩余物質(zhì)分離”的一般方法,提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力。
[問題1]實(shí)驗(yàn)室中用KCl03和Mn02制取02后,要從剩余固體中回收KCl和Mn02,請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。
[問題2]實(shí)驗(yàn)室中用石灰石和稀鹽酸制備C02,想對反應(yīng)后的含酸廢液(含有MgCl2等)進(jìn)行回收處理,請你設(shè)計(jì)一個(gè)流程(例如可以向含酸廢液中加入石灰乳的方式制取無水氯化鈣等,請?jiān)敿?xì)寫出其中涉及的反應(yīng)原理及分離的基本操作等)。
[問題3]總結(jié)分離與提純的一般思路。
通常“氣體制取的復(fù)習(xí)課”在制取、除雜以后就結(jié)束了。本節(jié)課增加了“對反應(yīng)后剩余物質(zhì)的分離”這個(gè)內(nèi)容,可以鞏固學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本操作,同時(shí),通過設(shè)計(jì)的開放型問題,讓學(xué)生在自主設(shè)計(jì)的過程中去掌握混合物分離和提純的常用方法;學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)問題,尋找解決問題的思路,從而逐步形成“如何進(jìn)行物質(zhì)的分離與提純”的思路。同時(shí),通過充分轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,引領(lǐng)學(xué)生制定方案,獲取證據(jù),表達(dá)交流,得出結(jié)論,提升了學(xué)生科學(xué)探究的能力,也培養(yǎng)了學(xué)生綠色化學(xué)的理念。
三、總結(jié)
化學(xué)是一門以特有的視角研究著與我們生活密切相關(guān)的各種物質(zhì)及變化的科學(xué),有著本學(xué)科獨(dú)特的思維方式?!笆谌擞梏~不如授人予漁”,在本節(jié)課教學(xué)的過程中,教師通過把“氣體的制備、除雜與廢物回收利用”進(jìn)行整合,設(shè)置一系列問題,以知識引問題、以問題用知識,用問題促思維,把“問題意識”作為一條主線,驅(qū)動學(xué)生形成氣體制備所包含的制取、除雜、分離的一系列基本思路,引導(dǎo)學(xué)生從中學(xué)會科學(xué)的思維方法;教師通過穿針引線,驅(qū)動學(xué)生自主地構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)體系,深化對知識的理解,提高解決問題的能力,從而引導(dǎo)學(xué)生將科學(xué)作為一種思維模式,多元交融,融會貫通。
以化學(xué)學(xué)科知識的教學(xué)為依托,如何發(fā)展學(xué)生的學(xué)科思維,促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展是我們化學(xué)教育者需要思考和研究的地方。在當(dāng)前,基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的教學(xué),要求學(xué)生在復(fù)習(xí)課中能有思維的開放、生成與發(fā)展[4]。希望通過我們教師有效的問題設(shè)計(jì)和驅(qū)動,讓學(xué)生的學(xué)科思維與核心素養(yǎng)同行。
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