王強(qiáng)

摘要：通過創(chuàng)設(shè)情境，問題驅(qū)動(dòng)等方式引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)和文獻(xiàn)信息，設(shè)計(jì)方案，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，優(yōu)化方案，最終以甘油為分散介質(zhì)制備鹵化銀甘油溶膠，清晰呈現(xiàn)膠體的丁達(dá)爾效應(yīng)和鹵化銀的感光性，并比較光解速率的大小。知識(shí)遷移用家用洗潔精使鹵化銀光解實(shí)驗(yàn)生活化，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué);核心素養(yǎng);鹵化銀;感光性

文章編號(hào)：1008-0546（2021）09-0092-04

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.09.024

一、指導(dǎo)思想

化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)氈瘜W(xué)學(xué)科特質(zhì)的學(xué)科思維與學(xué)科品質(zhì)，從實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新和探究視角引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，通過實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)探究外顯思維方法，對(duì)發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)的育人功能和化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)功能有著重要作用。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”5個(gè)維度的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是踐行“素養(yǎng)為本”教學(xué)理念、轉(zhuǎn)變教學(xué)行為的學(xué)科教學(xué)關(guān)鍵領(lǐng)域。

將化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育真正落實(shí)于課堂教學(xué)，應(yīng)倡導(dǎo)真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)，開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變[1]。在教學(xué)過程中充分發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能有助于學(xué)生理解和掌握化學(xué)知識(shí)和技能，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀[2]，使化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育與鮮活的知識(shí)、靈動(dòng)的教學(xué)緊密結(jié)合。

以“鹵化銀感光分解創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”為載體，實(shí)施基于學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

二、教學(xué)背景分析

1.教材分析

蘇教版必修1專題2第一單元的資料卡，旨在介紹鹵素單質(zhì)的部分性質(zhì)、簡單鹵素陰離子（X-=Cl-、Br-、I-，下同）的檢驗(yàn)和鹵化銀在實(shí)際生產(chǎn)、生活中的部分應(yīng)用[3]。然而教材并沒有關(guān)于鹵化銀感光性的演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生無法直觀感受鹵化銀的感光性。

2.學(xué)情分析

授課對(duì)象為高二年級(jí)，將化學(xué)學(xué)科作為高考選考科目的學(xué)生。學(xué)生可進(jìn)行簡單的實(shí)驗(yàn)操作，結(jié)合生活情景，學(xué)生容易接受鹵化銀的物理性質(zhì)、感光性等化學(xué)性質(zhì)的相關(guān)學(xué)科知識(shí)。有迫切進(jìn)行實(shí)驗(yàn)直觀感受鹵化銀感光性的愿望。但是學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ζ?，在文獻(xiàn)研讀、創(chuàng)新思維和實(shí)施陌生的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)等方面的能力有待提升，需要教師通過真實(shí)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)情境教學(xué)提升學(xué)生思維能力和探究能力。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)層面：通過情境問題分析與實(shí)驗(yàn)探究，了解鹵化銀的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，并對(duì)化學(xué)變化進(jìn)行符號(hào)表征。

2.技能層面：在鹵化銀感光分解創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施過程中，增強(qiáng)學(xué)生文獻(xiàn)分析與概括能力，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、操作能力、觀察能力，體會(huì)科學(xué)探究的思路和方法。

3.素養(yǎng)層面：在鹵化銀相關(guān)學(xué)科知識(shí)體系構(gòu)建與感光性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究等各項(xiàng)能力提升的基礎(chǔ)上，以創(chuàng)新意識(shí)與科學(xué)探究為起點(diǎn)，增強(qiáng)宏微結(jié)合分析問題的能力，從各個(gè)維度培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

四、基于學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程

通過創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生感知化學(xué)與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)，體會(huì)化學(xué)學(xué)科價(jià)值，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，通過問題驅(qū)動(dòng)確立具有探究價(jià)值的化學(xué)問題，通過文獻(xiàn)研討和任務(wù)驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、合作交流、設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、優(yōu)化方案、展示成果，從而達(dá)成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，促進(jìn)知識(shí)體系的構(gòu)建，實(shí)驗(yàn)技能的形成和化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。具體教學(xué)流程及素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)如圖1所示。

通過實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，幫助學(xué)生建立用已知理論指導(dǎo)實(shí)踐，并通過實(shí)踐論證進(jìn)一步加深對(duì)理論的認(rèn)知，收獲解決問題的成就感，不僅可以充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教育教學(xué)功能，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用，更能培養(yǎng)學(xué)生思考、探究、實(shí)踐的學(xué)科素養(yǎng)和問題解決能力。

五、教學(xué)實(shí)施

1.課前準(zhǔn)備

藥品：甘油、AgNO，溶液、NaCl溶液、NaBr溶液、Nal溶液、稀氨水

儀器：試管、燒杯、玻璃棒、激光筆

文獻(xiàn)：利用甘油制備溶膠或乳液的相關(guān)文獻(xiàn)

2.實(shí)施過程

[創(chuàng)設(shè)情境]展示變色眼鏡鏡片在強(qiáng)光照射下顏色變深，在暗室中顏色變淡的過程，讓學(xué)生猜想鏡片中物質(zhì)可能具備的化學(xué)性質(zhì)，組織學(xué)生根據(jù)相關(guān)化學(xué)性質(zhì)討論預(yù)測物質(zhì)組成，得出結(jié)論。

學(xué)生根據(jù)宏觀可觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，猜想變色眼鏡可能包含某種見光可分解的物質(zhì)。并根據(jù)自己的知識(shí)儲(chǔ)備討論該物質(zhì)可能的成分。隨后教師點(diǎn)評(píng)、揭秘：變色眼鏡變色的秘密在于鹵化銀的感光性，并要求學(xué)生對(duì)此變化過程進(jìn)行化學(xué)符號(hào)表征。

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)生活情境，激發(fā)學(xué)生探究興趣，實(shí)時(shí)問題驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)宏觀現(xiàn)象，推測物質(zhì)的組成和可能具備的性質(zhì)。讓學(xué)生了解化學(xué)與生活密切的聯(lián)系，感受化學(xué)的學(xué)科價(jià)值，同時(shí)，讓學(xué)生觀察到化學(xué)不僅可以帶來神奇的現(xiàn)象，更重要的是通過化學(xué)學(xué)習(xí)可以感受科學(xué)思維的魅力。從而培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

[任務(wù)設(shè)置]在課本沒有演示實(shí)驗(yàn)的情況下，怎樣利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的藥品與儀器展示鹵化銀的感光性？

學(xué)生已經(jīng)了解鹵化銀具有感光性，根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)，猜想用硝酸銀溶液與X-離子直接混合制備鹵化銀。然而在實(shí)驗(yàn)過程中用此方法制備的鹵化銀形成沉淀，即使在光照強(qiáng)的室外也很難光解，從而形成認(rèn)知沖突，教師可以借助認(rèn)知沖突設(shè)置問題。

[問題驅(qū)動(dòng)]鹵化銀具備感光分解的性質(zhì)，那么為什么我們制備的鹵化銀卻觀察不到感光性？原因是什么？怎么改進(jìn)？并組織學(xué)生討論。

學(xué)生經(jīng)討論形成結(jié)論：由于變色眼鏡中的鹵化銀是均勻分布在鏡片中的，可充分吸收光的能量，而我們制備的鹵化銀是沉淀的形式，吸收光能量效果差。只要將鹵化銀均勻分布在溶液各個(gè)部分就可以滿足實(shí)驗(yàn)需要了。

設(shè)計(jì)意圖：利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)和問題驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)物質(zhì)的組成、性質(zhì)，獨(dú)立思考、提出猜想、合作交流，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，借助實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證猜想的真?zhèn)?。在認(rèn)知沖突的基礎(chǔ)上進(jìn)行問題驅(qū)動(dòng)，進(jìn)一步引發(fā)學(xué)生思考，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，從“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”等方面提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。同時(shí)感知接觸面積的大小可以影響化學(xué)反應(yīng)速率，深化變化觀念。

然而鹵化銀除了氟化銀外都是難溶的，很難將鹵化銀均勻地分散在水中。鑒于學(xué)生的認(rèn)知水平，很難想到將鹵化銀均勻分布在液體中的方法，需要教師提供幫助，展示提前準(zhǔn)備好的文獻(xiàn)[4-6]，供學(xué)生參考。

[文獻(xiàn)節(jié)選]節(jié)選“甘油分散含銀溶膠的制備及抑菌性能研究”部分內(nèi)容，為學(xué)生提供思路。節(jié)選內(nèi)容如下：

“可以設(shè)想，若能將納米銀的制備與無水甘油體系相結(jié)合，直接在無水甘油體系中，以甘油作為分散介質(zhì)，可能獲得穩(wěn)定無水甘油分散溶膠體系”。

設(shè)計(jì)意圖：當(dāng)學(xué)生由于認(rèn)知水平受限，使方案設(shè)計(jì)陷入困境時(shí)，教師及時(shí)提供相關(guān)文本資源，擴(kuò)展學(xué)生認(rèn)知水平，同時(shí)提升學(xué)生對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容進(jìn)行分析、概括、點(diǎn)評(píng)的能力。通過知識(shí)和技能的遷移，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，解決實(shí)際問題，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。

經(jīng)過分析討論，制定方案，以甘油為分散介質(zhì)，以溴化銀甘油溶膠為例，制備鹵化銀甘油溶膠：

1.取一潔凈試管，倒人5mL甘油;另取適量0.05mol/L AgNO3溶液，配制銀氨溶液;向盛有甘油的試管中分別滴人3滴新制的銀氨溶液，振蕩，使之混合均勻，得到混合液。

2.向上述試管中滴入3滴0.05mol/L NaBr溶液振蕩，可以觀察到溴化銀甘油溶膠的生成。

3.采用類似方法制備氯化銀甘油溶膠、碘化銀甘油溶膠。

4.激光筆照射，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在紅光的照射下呈現(xiàn)明顯的丁達(dá)爾效應(yīng)（以溴化銀甘油溶膠為例），如圖2所示。

[實(shí)驗(yàn)探究]用紅光照射鹵化銀甘油溶膠時(shí)，可以看到明顯的丁達(dá)爾效應(yīng)，但是移去光源，卻很難觀察到鹵化銀光解的現(xiàn)象，再次產(chǎn)生了認(rèn)知沖突。教師引導(dǎo)學(xué)生從光的能量角度思考，并引導(dǎo)學(xué)生改用波長較短的藍(lán)光照射鹵化銀甘油溶膠。

實(shí)驗(yàn)證明：用波長較短的藍(lán)光照射鹵化銀甘油溶膠時(shí)，可產(chǎn)生銀斑。照射數(shù)秒后移去光源，可清晰地觀察到光通過的地方，鹵化銀感光分解，產(chǎn)生黑色銀顆粒，記錄了光路信息，如圖3所示（以溴化銀甘油溶膠為例）。

激光筆照射鹵化銀甘油溶膠時(shí)，學(xué)生還會(huì)思考為什么在紅光的照射下容易觀察到丁達(dá)爾效應(yīng)，而藍(lán)光則容易使鹵化銀感光分解，進(jìn)而促使學(xué)生探索光的顏色、波長與能量之間的關(guān)系、光的波長與丁達(dá)爾效應(yīng)之間的關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖：打破學(xué)科之間的壁壘，建立物理、化學(xué)學(xué)科之間的聯(lián)系，促進(jìn)不同學(xué)科知識(shí)的融合，在解決新的問題過程中外顯思維方式，提升學(xué)生綜合探究能力，促進(jìn)學(xué)生能力、思維進(jìn)階，確立“提出問題——猜想假設(shè)一收集證據(jù)一制定方案一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一得出結(jié)論一反思評(píng)價(jià)”的實(shí)驗(yàn)探究思維模型。同時(shí)讓學(xué)生直觀感知化學(xué)變化需要一定的條件，培養(yǎng)學(xué)生變化觀念。

[問題驅(qū)動(dòng)]氯化銀、溴化銀、碘化銀在相同條件下，感光分解速率大小關(guān)系如何？

學(xué)生根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)：氯溴碘非金屬性逐漸減弱，鹵化氫的穩(wěn)定性對(duì)比關(guān)系為：HCl>HBr>HI，HI最不穩(wěn)定，最易分解。通過類比猜想，相同條件下感光分解速率大小關(guān)系為：AgI>AgBr>AgCl。

[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證]猜想是否正確？往往還需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。引導(dǎo)學(xué)生按照上述溶膠制備方法，控制變量，在相同的條件下，探究物質(zhì)種類對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響。結(jié)果表明：相同條件下感光分解速率大小關(guān)系為：AgBr>AgCl>Agl，與之前的猜想不符。然后進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行文獻(xiàn)研討，為實(shí)驗(yàn)結(jié)論尋找證據(jù)支持。經(jīng)文獻(xiàn)研討，得知實(shí)驗(yàn)結(jié)果與李群燕[7]的相關(guān)研究一致，可證明實(shí)驗(yàn)探究過程和結(jié)論的科學(xué)性。

設(shè)計(jì)意圖：通過問題驅(qū)動(dòng)強(qiáng)化學(xué)生對(duì)已有知識(shí)的記憶、理解與遷移應(yīng)用，但是需要學(xué)生明白，經(jīng)過類比進(jìn)行知識(shí)遷移得出的結(jié)論，仍需要通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作、合理控制變量的實(shí)驗(yàn)技能與尊重事實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

[知識(shí)遷移]從另一個(gè)角度提出問題，是否可以用其他的試劑替代甘油。經(jīng)猜想，設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)探究，家用洗潔精等可替代甘油作為分散介質(zhì)，應(yīng)用于鹵化銀感光創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，同樣實(shí)驗(yàn)效果明顯，還可實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的生活化。

設(shè)計(jì)意圖：通過知識(shí)遷移，進(jìn)一步提升學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的素養(yǎng)，強(qiáng)化建立思維模型，運(yùn)用模型解決問題的能力。

六、教學(xué)反思

鹵化銀感光分解創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)操作簡便，現(xiàn)象明顯，重復(fù)率高，填補(bǔ)了教材缺乏演示實(shí)驗(yàn)的空白，使學(xué)生直觀地感受到鹵化銀的感光性，加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施過程中，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)、技能、素養(yǎng)有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能和素養(yǎng)培養(yǎng)價(jià)值。

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)隱在化學(xué)教學(xué)活動(dòng)中，各有側(cè)重，相輔相成，不同的教學(xué)內(nèi)容對(duì)核心素養(yǎng)的培育側(cè)重點(diǎn)不同，切不可將這些教學(xué)內(nèi)容承擔(dān)的任務(wù)孤立、切割[8]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，始終貫穿著證據(jù)推理和創(chuàng)新意識(shí)等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，需要從學(xué)科思想、實(shí)踐層面、價(jià)值追求整體全面地認(rèn)識(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是自我構(gòu)建、循序漸進(jìn)的過程，教師應(yīng)長期堅(jiān)持“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，倡導(dǎo)真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)，開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，使學(xué)生在化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的過程中逐漸形成正確的價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。

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