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        基于化學(xué)核心素養(yǎng)的真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)策略
        ——以“鎂的提取及應(yīng)用”課堂教學(xué)為例

        2021-07-31 01:09:30楊少芬
        名師在線 2021年21期
        關(guān)鍵詞:創(chuàng)設(shè)情境探究

        楊少芬

        (福建省晉江市第一中學(xué),福建晉江 362200)

        引言

        核心素養(yǎng)的培養(yǎng)需要以復(fù)雜的、靈活多變的具體情境為載體,“化學(xué)教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的特征,包括針對性、主體性、真實(shí)性、啟發(fā)性、整體性”[1]。在“鎂的提取及應(yīng)用”的教學(xué)中,教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境,以加深學(xué)生對本節(jié)課內(nèi)容的理解。

        一、教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生原有認(rèn)知水平

        對“鎂的提取及應(yīng)用”的教學(xué),教師應(yīng)先依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生原有認(rèn)知水平創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境,再根據(jù)真實(shí)情境生成學(xué)習(xí)任務(wù),通過驅(qū)動性問題啟發(fā)學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)任務(wù),建構(gòu)學(xué)科核心知識,形成學(xué)科學(xué)習(xí)的思想和方法,發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng),如圖1 所示。

        圖1

        (一)教學(xué)目標(biāo)

        在設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)時,教師可以從顯性知識所蘊(yùn)含的學(xué)科觀念、方法、價值與學(xué)科核心素養(yǎng)等角度出發(fā)。結(jié)合《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》主題2 的內(nèi)容要求和學(xué)業(yè)要求,我們制定的教學(xué)目標(biāo)如下。

        (1)能結(jié)合應(yīng)用實(shí)例,了解鎂及其化合物在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用和對社會發(fā)展的作用;能從元素化合價和物質(zhì)類別角度,預(yù)測鎂及其化合物的化學(xué)性質(zhì)。

        (2)能通過實(shí)驗(yàn)探究,培養(yǎng)證據(jù)推理意識;認(rèn)識實(shí)驗(yàn)室獲取鎂的轉(zhuǎn)化途徑,感悟物質(zhì)轉(zhuǎn)化是有規(guī)律可循的,是需要條件的,以及反應(yīng)條件控制對物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要作用,建立物質(zhì)性質(zhì)及制備的認(rèn)知模型。

        (3)能結(jié)合所學(xué)知識和信息提示,從“方案科學(xué)性”“綠色化學(xué)”等角度選擇合適的生產(chǎn)原料,設(shè)計(jì)從海水中提取鎂的方案、評價方案,并提出優(yōu)化措施,增強(qiáng)社會責(zé)任感。

        (二)學(xué)生原有認(rèn)知水平

        學(xué)生已了解到海水中蘊(yùn)藏著寶貴的資源,學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等學(xué)科核心知識。學(xué)生已初步具備“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的思維、實(shí)驗(yàn)操作基本技能和分析與解決簡單化學(xué)問題的能力等,但設(shè)計(jì)、評價實(shí)驗(yàn)方案的能力、工藝流程相關(guān)知識儲備仍較為欠缺。

        二、教學(xué)組織

        【情境1】提供科技、新聞素材——鎂合金在航空航天、交通運(yùn)輸、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

        學(xué)習(xí)任務(wù):了解鎂及其合金的相關(guān)應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀。

        問題:鎂及其合金被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的原因是什么,你對鎂及其合金的性質(zhì)有哪些方面的認(rèn)識?

        學(xué)生活動:閱讀、思考、回答、評價。

        【情境2】播放鎂在氮?dú)庵腥紵囊曨l。學(xué)生從試劑瓶中取出鎂條,用砂紙除去表面氧化膜,用手“摸一摸”,設(shè)計(jì)探究鎂的化學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。

        學(xué)習(xí)任務(wù):實(shí)驗(yàn)探究鎂的化學(xué)性質(zhì)。

        問題鏈:(1)鎂的活潑性如何?(2)結(jié)合鎂的原子結(jié)構(gòu)推測,鎂作為一種金屬單質(zhì),可能與哪些常見物質(zhì)反應(yīng)?設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的結(jié)論。(3)請從實(shí)驗(yàn)和理論角度比較鈉、鎂的活潑性。

        學(xué)生活動:觀看視頻,觀察、描述鎂的物理性質(zhì),推測鎂可能具有的化學(xué)性質(zhì)。

        【情境3】(1)實(shí)驗(yàn)室欲制取少量金屬鎂,請結(jié)合“鎂的發(fā)現(xiàn)史”設(shè)計(jì)兩種以上制備方案,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。提供試劑:MgO、MgCl2、MgSO4,其余任選。

        (2)結(jié)合資料卡1~3,設(shè)計(jì)從海水中提取鎂的工藝流程,并從方案的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)等角度,與小組成員交流方案的優(yōu)劣。

        資料卡1:鎂在自然界中的存在形式及含量。

        資料卡2:工業(yè)上提取鎂的兩種最常用工藝:電解法、硅熱法。

        資料卡3:海水及其母液中c(Mg2+),幾種鎂的化合物的溶解度、熔點(diǎn),常見的幾種堿的市售價格等信息。

        學(xué)習(xí)任務(wù):設(shè)計(jì)從海水中提取鎂的工藝流程,交流討論。

        問題鏈:(1)回顧所學(xué)金屬的冶煉方法,說說為何鎂的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了比較曲折的過程?(2)回顧“溴、碘的提取”工藝流程,包括哪幾個部分?(3)從化合價、物質(zhì)類別兩個角度分析海水中的鎂元素轉(zhuǎn)化為金屬鎂發(fā)生了哪些變化?(4)富集鎂離子時選取何種沉淀劑?如何將Mg(OH)2轉(zhuǎn)化為單質(zhì)鎂?為何不能用CO、H2等還原劑在高溫下還原氧化鎂?為何電解熔融MgCl2而不是MgO?哪些環(huán)節(jié)能提高經(jīng)濟(jì)效益,減少環(huán)境污染?

        學(xué)生活動:閱讀“鎂的發(fā)現(xiàn)史”,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室制取鎂的方案。小結(jié)金屬冶煉方法與其活潑性的關(guān)系。閱讀資料卡,設(shè)計(jì)、交流、評價方案。

        課外延伸:白云石中提取鎂(皮江法煉鎂)相關(guān)素材。

        學(xué)生活動:課外查閱資料,對比電解法、硅熱法的優(yōu)缺點(diǎn)。

        三、教學(xué)反思

        “先行組織者”練習(xí)不是為了提高學(xué)生記憶新知識的能力,而是為了培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力,提高學(xué)生的理解能力和學(xué)習(xí)效果,強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu),促進(jìn)知識的保持和遷移。本節(jié)課的教學(xué)反思如下。

        (一)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境以激發(fā)學(xué)生求知欲,建構(gòu)元素及其化合物性質(zhì)認(rèn)知模型

        教師敘述“鎂及其合金的相關(guān)發(fā)展及應(yīng)用前景”新聞素材,讓學(xué)生了解鎂及其合金的廣泛應(yīng)用,打開關(guān)于鎂的新“視”界;而后引導(dǎo)學(xué)生從鎂的原子結(jié)構(gòu)和物質(zhì)類別兩個角度,推測鎂的化學(xué)性質(zhì);再通過實(shí)驗(yàn)探究等手段驗(yàn)證既有猜測。在探究鎂的化學(xué)性質(zhì)的過程中,教師通過鎂在氮?dú)庵腥紵曨l及鎂在CO2中燃燒的實(shí)驗(yàn),引發(fā)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)沖突,更新、重整“N2、CO2不支持燃燒”的知識庫,對鎂的強(qiáng)還原性進(jìn)行再認(rèn)識。通過比較鎂、鈉分別與水反應(yīng)的現(xiàn)象,以及推測鎂與水反應(yīng)的產(chǎn)物,并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證產(chǎn)物,學(xué)生進(jìn)一步體會到分類、對比、實(shí)驗(yàn)等科學(xué)方法在化學(xué)研究中的重要作用,培養(yǎng)了證據(jù)推理意識。

        (二)模擬科學(xué)家探究過程,培養(yǎng)科學(xué)探究精神與創(chuàng)新意識

        通過“鎂的發(fā)現(xiàn)史”實(shí)現(xiàn)知識的遷移,學(xué)生能更好地理解、掌握金屬冶煉的本質(zhì),感悟?qū)嶒?yàn)是進(jìn)行化學(xué)研究的重要手段,感悟科學(xué)探究過程的艱辛,以及感受取得最終成果的喜悅,激發(fā)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。

        (三)體驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)工藝流程,增強(qiáng)學(xué)生社會責(zé)任感

        本節(jié)課教師通過給學(xué)生介紹“鎂在自然界中的存在形式”“工業(yè)冶煉鎂的技術(shù)”“常見幾種堿的市售價格”等開闊學(xué)生視野;以設(shè)計(jì)海水中鎂的提取流程為主線索,建構(gòu)從海水中獲取化學(xué)物質(zhì)的生產(chǎn)模型,包括原料預(yù)處理(或富集)、分離提純、核心反應(yīng)等主要流程,同時考慮經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)等因素。在該環(huán)節(jié)中,學(xué)生從微觀角度(離子反應(yīng))分析物質(zhì)變化的本質(zhì),選擇合適的試劑及反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目的,認(rèn)識到物質(zhì)變化是有條件的、反應(yīng)條件是可控的等,同時增強(qiáng)社會責(zé)任感。

        結(jié)語

        不同學(xué)段的學(xué)生在認(rèn)識問題的深度、知識技能的整合程度、解決問題的思維方式和探究模式上存在明顯差異。因此,在創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境時,教師應(yīng)合理設(shè)計(jì)驅(qū)動性問題,或幫助學(xué)生在課堂上掃清思維障礙、順利完成學(xué)習(xí)任務(wù),或驅(qū)動學(xué)生在課外自主查閱資料、探究,從而真正培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。一堂課能解決的問題畢竟有限,教師可提供若干素材,設(shè)計(jì)課后分層作業(yè),讓學(xué)生通過完成課后作業(yè)加深對所學(xué)知識的理解。

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