林丹 徐懿

摘要：以2008年北京奧運會的祥云火炬為主題情境，設(shè)計了“識火炬材料”“探火焰奧秘”“揭云紋制作”三個環(huán)節(jié)，帶領(lǐng)學(xué)生探究學(xué)習(xí)金屬的性質(zhì)和利用。探索基于學(xué)習(xí)內(nèi)容情境化、學(xué)習(xí)板塊結(jié)構(gòu)化、學(xué)習(xí)過程問題化、學(xué)習(xí)活動探究化、學(xué)習(xí)語言藝術(shù)化等“五要素”的化學(xué)教學(xué)實踐，讓學(xué)生在生本課堂中潤物無聲地提升核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：金屬的性質(zhì)和利用；五要素；教學(xué)設(shè)計；生本課堂；核心素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（2021）10-0052-04中圖分類號：G632.41文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.10.012

在倡導(dǎo)素養(yǎng)為本的課堂中，一節(jié)精彩的化學(xué)課，不僅能讓學(xué)生掌握學(xué)科的基礎(chǔ)知識與技能，更重要的是能讓學(xué)生將化學(xué)與社會、科技、人文等聯(lián)系起來，感受化學(xué)的學(xué)科化價值、生活化價值、生命化價值。筆者以“金屬的性質(zhì)和利用”的教學(xué)為例，探索追尋融合“情境”“結(jié)構(gòu)”“問題”“探究”“藝術(shù)”等五要素的化學(xué)教學(xué)實踐。

一、基于“五要素”的初中化學(xué)教學(xué)流程框架

在生產(chǎn)、生活及新材料的應(yīng)用中，金屬占有舉足輕重的地位，學(xué)生對金屬也有直觀的認(rèn)識。如果直奔主題，學(xué)生找不到學(xué)習(xí)的意義，將喪失學(xué)習(xí)的主動性，課堂也毫無美感可言。筆者以“祥云火炬”為情境，設(shè)計了“識火炬材料”“探火焰奧秘”“揭云紋制作”三個核心展開的課堂學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。通過奧運火炬中金屬材料的對比產(chǎn)生問題，促進學(xué)生開展探究，從而了解金屬的物理特征，強化性質(zhì)決定用途的基本觀念；通過奧運火炬的燃燒與制作的討論產(chǎn)生問題，學(xué)生開展實驗探究，從而了解金屬的化學(xué)性質(zhì)，感受化學(xué)與科技的緊密聯(lián)系，感悟科技是推動文明發(fā)展的不竭動力。具體教學(xué)設(shè)計框架見圖1。

二、基于“五要素”的初中化學(xué)教學(xué)課例分享

環(huán)節(jié)一：識火炬材料

【引入課題】2022年北京將舉辦冬奧會，屆時北京將成為首個同時舉辦過夏季和冬季奧運會的城市。

【學(xué)生活動】觀看視頻，回顧2008奧運開幕式點火瞬間。

【教師活動】展示奧運會火炬材料[1]（圖2）。

【提問】奧運火炬用到了哪些金屬？

【學(xué)生活動】觀察實驗盒中的鎂、鋁、鐵、銅，比較物理性質(zhì)的異同點。

【連線生活】以下用途利用了何種金屬的何種性質(zhì)？

導(dǎo)線溫度計白熾燈絲鍋干電池負(fù)極

設(shè)計意圖：從火炬所使用的金屬材料引入，學(xué)生通過觀察，歸納金屬物理性質(zhì)中的共性和個性，如大多數(shù)金屬具有銀白色金屬光澤，銅是亮紅色的金屬。連線生活，將生活中常見的物品與金屬建立關(guān)聯(lián)，通過用途推測性質(zhì)，建立性質(zhì)決定用途的化學(xué)觀，同時感受到化學(xué)與生活息息相關(guān)，無論是高大上的奧運火炬，還是平凡的身邊物質(zhì)，都用到了金屬材料，都伴隨有化學(xué)的身影。

環(huán)節(jié)二：探火焰奧秘

【過渡】1948年倫敦奧運會使用了一種金屬作為火炬燃料。

【學(xué)生活動】觀看視頻，感受1948年的奧運圣火。

【提問】火炬燃燒有什么現(xiàn)象？其中可能含什么金屬？

【資料】1948年倫敦奧運會圣火以鎂為燃料，燃燒效果好，陽光明媚時也能看清。

【提問】除了鎂，其他金屬能作為火炬燃料嗎？

【學(xué)生活動】回憶鐵、銅與氧氣反應(yīng)的現(xiàn)象，書寫反應(yīng)方程式。

【過渡】作為祥云火炬主材料的鋁，加熱情況下能否與氧氣反應(yīng)呢？

【演示】用噴槍加熱鋁片。

【提問】為什么熔而不滴？資料：噴槍火焰：1300℃，鋁的熔點：660℃，氧化鋁熔點：2054℃。

【學(xué)生討論】加熱后鋁片外表形成了氧化鋁膜，其結(jié)構(gòu)致密，包裹住內(nèi)部的液態(tài)鋁。

設(shè)計意圖：從1948年倫敦火炬的燃燒，自然引出鎂條的燃燒，系統(tǒng)認(rèn)識金屬與氧氣的反應(yīng)。對于已學(xué)的內(nèi)容，采用聯(lián)想、回憶的方式。鋁與氧氣的反應(yīng)，是本節(jié)課的一個重點。以往用酒精燈加熱鋁片熔而不滴的現(xiàn)象不明顯，需要搖晃鋁片才看得出，而且加熱的時間較長。改用丁烷噴槍效果很好，點燃方便，且火焰溫度能達到1300℃，對著鋁片一加熱，熔而不滴的現(xiàn)象非常直觀明顯。

環(huán)節(jié)三：揭云紋制作

【資料】照相蝕刻技術(shù)：在金屬表面覆蓋一層材料，通過曝光顯影，將云紋圖案固化在火炬表面。然后再以酸液或堿液，對露出部位產(chǎn)生化學(xué)侵蝕，溶解金屬，實現(xiàn)立體的祥云效果。

【提問】其他金屬能用蝕刻的方法制作圖案嗎？

【學(xué)生活動】利用礦泉水瓶作為容器，進行Mg、Al、Fe、Cu與HCl溶液的反應(yīng)。

【歸納小結(jié)】Mg、Al、Fe能與HCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，反應(yīng)的快慢為Mg>Al>Fe，Cu不與HCl溶液反應(yīng)。

【資料】鐵與稀鹽酸反應(yīng)，溶液呈現(xiàn)淺綠色，這是由于生成了+2價的亞鐵離子。

【講解】其他變量一致時，金屬與酸反應(yīng)的速率與活動性相關(guān)。

【思考討論】金屬活動性順序：鎂>鋁>鐵>銅。

【繼續(xù)探究】將鎂絲置于輸液袋中，注入稀鹽酸。

【觀察思考】輸液袋體積先明顯膨脹，后略微變癟。體積膨脹的原因：產(chǎn)生氣體且放熱。

【提問】產(chǎn)生的氣體可能是什么呢？

【猜測】鹽酸溶質(zhì)為HCl，氣體可能為氫氣或氯氣。

【資料】氯氣呈黃綠色。

【實驗】打開輸液袋開關(guān)，點燃?xì)怏w。針頭處產(chǎn)生火焰，說明產(chǎn)生氫氣。

【學(xué)生活動】書寫金屬與酸反應(yīng)的化學(xué)方程式，從反應(yīng)物和生成物的類別角度尋找共同點。

【過渡】祥云火炬選擇漢代漆紅作為承載中國千年印象的色彩[2]，除了直接給火炬涂色，還有其他化學(xué)方法能讓火炬呈現(xiàn)紅色嗎？

【資料】《淮南萬畢術(shù)》“曾青得鐵則化為銅”。

【學(xué)生活動】用毛筆蘸取CuSO4溶液，在鐵片上繪制圖案，觀察現(xiàn)象，思考原理。

【結(jié)束語】回望奧運火炬的變遷，我們能感受到化學(xué)的發(fā)展帶來的金屬材料的演變，人們能根據(jù)需要合成更優(yōu)良的材料，滿足需求。確定了材料后，制作環(huán)節(jié)的精心雕刻更離不開匠人的匠心，這是化平凡為神奇的力量！同學(xué)們也是一塊塊金屬，暢游在知識的海洋中，只要你們握緊光陰這把刻刀，一定能描畫出美好的未來，綻放最耀眼的光芒。

設(shè)計意圖：金屬與酸的反應(yīng)是本節(jié)課的關(guān)鍵，設(shè)計了兩個創(chuàng)新實驗來突破。學(xué)生實驗，利用廢棄的礦泉水瓶作為反應(yīng)容器，克服了試管實驗中不能同時添加液體、較難比較反應(yīng)速率的缺陷。演示實驗，利用輸液袋作為反應(yīng)容器，通過前后輸液袋體積的變化，讓學(xué)生多角度感受金屬與酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且便于檢驗氣體。由祥云火炬的中國紅色彩過渡，是否有化學(xué)方法能讓火炬呈現(xiàn)紅色？學(xué)生設(shè)計方案并動手實驗，以硫酸銅溶液為刻刀，在鐵片上描繪出了祥云圖案。借火炬的選材、制作激勵學(xué)生珍惜時間，為偉大的中國夢奮發(fā)圖強！

三、基于“五要素”的初中化學(xué)教學(xué)思考

1.學(xué)習(xí)內(nèi)容情境化

情境之于知識，猶如湯之于鹽，情境是教學(xué)活動進行的載體，核心素養(yǎng)的培育也必須在一定的情境中才能實現(xiàn)。有價值的情境具有全程性、真實性、開放性，使學(xué)習(xí)的內(nèi)容變得生活化、具體化、形象化，凸顯化學(xué)的學(xué)科價值[3]。情境選擇和應(yīng)用時要注意三個方面：源于生產(chǎn)生活，凸顯學(xué)科價值；情境衍生問題，引導(dǎo)知識建構(gòu)；全程發(fā)揮作用，推動教學(xué)活動。本節(jié)課以祥云火炬作為素材，素材真實，學(xué)生覺得親近，但祥云火炬之于學(xué)生，又是“熟悉的陌生人”，學(xué)生只知道它是北京奧運會的火炬，但對于火炬的材料、火焰的燃燒、云紋的雕刻等，是很陌生的，因此這一情境還能誘發(fā)學(xué)生探究的欲望。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下認(rèn)識了火炬使用的材料、探究了火焰燃燒的奧秘、揭示了云紋制作的原理，不知不覺中，系統(tǒng)學(xué)習(xí)了金屬的性質(zhì)和應(yīng)用，感受到了勞動人民的智慧，體會化學(xué)對于推動人類文明發(fā)展具有舉足輕重的作用。

2.學(xué)習(xí)板塊結(jié)構(gòu)化

一節(jié)45分鐘的課，學(xué)生要完成若干學(xué)習(xí)任務(wù)，即一節(jié)課可以被分為若干板塊。每個板塊都要包含“情境、任務(wù)、活動、評價”等要素[4]，而且板塊之間應(yīng)該有機整合在一起。本節(jié)課設(shè)計了三個板塊“識火炬材料”“探火焰奧秘”“揭云紋制作”，圍繞火炬三個板塊渾然一體。本節(jié)課的明線是對于奧運火炬的探究，暗線是金屬的性質(zhì)及用途。通過奧運火炬中金屬材料的對比，歸納金屬物理特征的異同點，聯(lián)系金屬的應(yīng)用場景，加深物質(zhì)的性質(zhì)決定用途的基本觀念。通過1948年倫敦奧運圣火以鎂為燃料，引出金屬與氧氣的作用，回顧Mg、Fe、Cu與O2的反應(yīng)現(xiàn)象及方程式，重點探究了祥云火炬主材料——鋁與氧氣的反應(yīng)。通過揭示火炬上立體的祥云效果的緣由——照相蝕刻技術(shù)，自然過渡出金屬與酸的反應(yīng)這一化學(xué)性質(zhì)。最后聚焦火炬上的“中國紅”，能否利用化學(xué)方法給火炬“涂”上紅色，引出鐵與硫酸銅的反應(yīng)。明線和暗線呼應(yīng)，整節(jié)課邏輯清晰，過渡銜接自然。

3.學(xué)習(xí)過程問題化

一節(jié)課應(yīng)該是由問題統(tǒng)領(lǐng)和串聯(lián)起來的，設(shè)計好一節(jié)課的問題線索，就形成了教學(xué)的基本框架，學(xué)生能在思考的過程中拾階而上，不斷突破思維的邊界，攀登思維的高峰，獲得心靈體驗。設(shè)計問題時，教師先結(jié)合課標(biāo)，明確本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)和重難點，在主題情境和核心知識間建立橋梁，思考如何將核心知識轉(zhuǎn)化為問題。問題的設(shè)計要有深度和廣度，要注意層次性。根據(jù)主題情境設(shè)置本節(jié)課的大問題，在大問題的框架下每一環(huán)節(jié)設(shè)置一個核心問題，在這個核心問題下開展若干具體問題。本節(jié)課的問題設(shè)計如圖3所示：板塊一“識火炬材料”中，問題1和2意在訓(xùn)練學(xué)生提取、比較、歸納信息的能力，問題3意在讓學(xué)生聯(lián)系生活，建立性質(zhì)決定用途的基本觀念。板塊二“探火焰奧秘”中，問題4-6從回憶已知到通過實驗探究未知，學(xué)生的思維經(jīng)歷了從記憶到應(yīng)用再到分析的過程，鍛煉了高階思維。板塊三“揭云紋制作”中，問題7-9都需要學(xué)生經(jīng)歷設(shè)計方案、進行實驗、收集證據(jù)、得出結(jié)論的探究過程，培養(yǎng)了學(xué)生實驗探究的素養(yǎng)。

4.學(xué)習(xí)活動探究化

實驗探究是化學(xué)課堂中最重要的活動形式，教師在課堂中要讓學(xué)生充分體驗科學(xué)探究的過程，發(fā)展創(chuàng)新精神和實踐能力。本節(jié)課在學(xué)生實驗和教師實驗方面均進行了創(chuàng)新設(shè)計。學(xué)生進行金屬與酸的反應(yīng)時，利用礦泉水瓶作為反應(yīng)容器（如圖4所示），將鎂鋁鐵銅分別置于礦泉水瓶底的凹槽內(nèi)，將礦泉水瓶的上半部分倒置作為漏斗。這一創(chuàng)新基本實現(xiàn)了金屬與酸同時接觸，更好地比較反應(yīng)速率。在驗證金屬與酸反應(yīng)產(chǎn)生何種氣體時，教師一般是在試管中進行鎂條與酸的反應(yīng)，通過點燃聽爆鳴聲證明氫氣的存在。該操作有一定的危險性，并且現(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬即逝。在本節(jié)課的設(shè)計中，教師先在輸液袋中裝入鎂條，向輸液袋中注入稀鹽酸，將產(chǎn)生的氣體儲存在輸液袋中。在輸液袋的塑料導(dǎo)管處安裝一個針頭，打開活塞，在酒精燈上點燃，后移開酒精燈，慢慢擠壓輸液袋中的氣體，氫氣能安靜地燃燒，學(xué)生能持續(xù)觀察到針頭處有火焰產(chǎn)生（如圖5所示），直觀地體現(xiàn)了氫氣的可燃性。

5.學(xué)習(xí)語言藝術(shù)化

教學(xué)語言包括口頭、文字和符號等，教師在課堂教學(xué)中要深入挖掘?qū)W科的育人價值，讓學(xué)生在融洽的課堂氣氛中實現(xiàn)世界觀、人生觀、價值觀的自我塑造?；鹁娴摹跋樵啤眻D案象征著“淵源共生，和諧共融”的寓意，疫情當(dāng)前，更能體現(xiàn)世界各國是休戚與共的命運共同體，學(xué)生體悟合作共贏的智慧。在熊熊火焰的照耀下（板書設(shè)計如圖6所示），學(xué)生體悟到奧運會不僅是體育的盛會，也是科技的盛宴，我們能依照科學(xué)方法，探索更廣闊的未知世界。在中國紅的映照下，鮮紅的血液在學(xué)生血脈里奔流，仿佛點燃了拳拳的愛國心，為中國千年的悠久歷史和傳統(tǒng)文化而心醉。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中內(nèi)心始終涌動著濃濃的愛國情意和強烈民族自豪感，產(chǎn)生情感的共鳴，主動、愉悅地投入學(xué)習(xí)中。

化學(xué)教學(xué)關(guān)乎學(xué)生未來生活所需的基本科學(xué)觀念和科學(xué)素養(yǎng)，學(xué)科之于學(xué)生成長不應(yīng)僅僅只有知識、技能，還應(yīng)包括人性的塑造和開發(fā)。不管課堂如何變革，學(xué)生是課堂的主體這一樸素的理念應(yīng)該深植于教師心中，讓學(xué)生樂于學(xué)習(xí)、善于學(xué)習(xí)、勇于學(xué)習(xí)，是教師們不懈的追求。

參考文獻

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