于寶忠 杜麗

關鍵詞：物質的檢驗;項目式學習;核心素養(yǎng)

選修課程旨在為學生的學習提供豐富多樣的選擇，《普通高中化學課程標準（2017年版）》對選修課程不設“內容要求”，而是給出選取內容的角度和思路，給教師在教學內容的選擇及課時計劃的安排上留出較大的空間。“物質的檢驗”是人教版高中化學選修課程系列1“實驗化學”模塊“基礎實驗”主題的內容，是在學生系統(tǒng)學習了化學基礎理論和基礎知識，并具備一定基本技能的基礎上，側重從實驗技能角度學習物質檢驗的思路與方法[1]。

項目式學習是一種以提升探究能力為目標，以解決具體問題為驅動，以學生活動為中心的學習模式[2]。新課程改革強調高中化學學科教學要從“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學精神與社會責任”五個維度落實學生化學學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)，從而形成能夠適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力[3]。借鑒項目式學習模式，“物質的檢驗”一課整體設計成連續(xù)的兩課時，并按大課一次完成教學。第1課時為“河水成分分析”，第2課時為“河水成分實驗探究及河水水質監(jiān)測與污染治理”。

一、教學與評價目標

1.教學目標

（1）通過對河水樣品中所含物質（離子）的分析討論，培養(yǎng)學生的問題意識，引導學生從宏觀與微觀、變化與平衡以及基于證據的視角分析和解決實際問題。

（2）通過對河水樣品中常見物質（離子）的檢驗（定性）實驗探究，培養(yǎng)學生的科學探究意識與實驗技能，引導學生能基于變化與平衡視角建立物質檢驗認知模型。

（3）通過對河水中部分物質（離子）的定量測定方法的研究，引導學生關注科學研究的嚴謹性和客觀性，培養(yǎng)學生的科學精神，感受化學學科的功能價值。

（4）通過對河水污染治理解決辦法的討論，引導學生關注生活，關注社會，增強學生的社會責任感，促進實現(xiàn)個人價值。

2.評價目標

（1）通過對河水樣品中所含物質（離子）的分析討論，診斷并發(fā)展學生宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想以及證據推理與模型認知的素養(yǎng)水平（孤立水平、系統(tǒng)水平）。

（2）通過對河水樣品中常見物質（離子）檢驗的（定性）實驗探究，診斷并發(fā)展學生的證據推理與模型認知的素養(yǎng)水平（定性水平）和實驗探究水平（定性水平、定量水平）。

（3）通過對河水中部分物質（離子）的定量測定方法的研究，診斷并發(fā)展學生的科學精神與社會責任意識素養(yǎng)（學科價值視角）。

（4）通過對河水污染治理解決辦法的討論，診斷并發(fā)展學生的社會責任意識素養(yǎng)（學科價值視角、生活價值視角、學科和生活價值視角）。

二、教學與評價思路設計

本節(jié)課以河水中所含物質的實驗探究及河水污染的治理，創(chuàng)設真實的問題情境，從定性檢驗，到定量測定，再到治理方法討論，引導學生提出問題、分析猜想、進行實驗設計和實驗驗證，在應用化學知識解決問題的過程中，診斷并發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)，實現(xiàn)素養(yǎng)為本的課堂教學。教學與評價思路設計如圖1所示。

三、教學流程

1.河水成分分析（第1課時）

板塊一、河水中所含物質（離子）的猜想

[學習任務1]分析河水中所含物質（離子）（如圖2所示）。

[評價任務1]診斷并發(fā)展學生宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想以及證據推理與模型認知的素養(yǎng)水平（孤立水平、系統(tǒng)水平）。

[問題情境1]多媒體播放葫蘆島宣傳片視頻。

[教師]經濟發(fā)展、科技進步為我們的生活增添了許多美的因素。然而隨著工業(yè)的快速發(fā)展和城市人口的急劇增加，我們生活環(huán)境的污染也越來越嚴重。

[PPT展示]葫蘆島城區(qū)地圖和茨山河照片。

[教師]近幾年市政府加大了茨山河沿岸的治理力度，使河岸兩側綠樹成蔭，每天早晨和傍晚都會有許多人沿著河岸鍛煉身體，因為河水有味，許多人鍛煉時會戴上口罩。分析以上信息，你能提出什么問題？

[PPT展示]物質檢驗。按檢驗目的可分為定性檢驗、定量檢驗和結構測定等。

[教師]我們要檢驗茨山河水中含有哪些物質？

需要怎么做？

[學生]實驗檢驗之前我們首先要對河水的成分進行分析預測，然后設計實驗方案，再做實驗，分析結論。

[教師]分析預測河水樣品中主要含有哪些物質，要避免盲目性，你覺得首先需要怎么做？

[學生]查找資料、了解上游環(huán)境、初步觀察河水性質……。

[PPT展示]茨山河取水點上游環(huán)境地圖。

[學生]取水點上游周邊主要分布了居民生活區(qū)，說明河水中的物質主要來自地表巖石的溶解和生活污水的排放。

[教師]我們怎么知道河水中含有的電解質？

[教師]利用儀器測定河水樣品的電導率。

[學生]利用pH試紙測定河水樣品的pH。

[教師]以小組為單位討論河水樣品中所含有的物質（離子）有哪些？

[教師]請一個小組匯報討論的結果，其他小組評價、補充、修正。

[板書]教師結合學生分析進行板書（見圖3）。

[教師]物質檢驗常見的方法有物理法、化學法和儀器分析法。物質檢驗的一般思路因物質的狀態(tài)有所不同。混合溶液中的離子檢驗要防止相互干擾。

[設計意圖]通過真實問題情境的創(chuàng)設，引導學生提出問題，培養(yǎng)學生的問題意識，激發(fā)學生探究欲望。

通過對河水中物質（離子）的推理分析，引導學生能從生產生活實際，以及物質之間的相互轉化視角（化學平衡、離子反應及氧化還原視角）分析問題，基于變化與平衡視角建立物質檢驗認知模型。診斷學生的宏微觀、變化觀以及證據推理與模型認知的素養(yǎng)水平，培養(yǎng)學生小組合作意識。診斷學生的化學核心素養(yǎng)水平（孤立水平、系統(tǒng)水平）。

2.對河水成分的實驗探究及水質監(jiān)測與污染治理（第2課時）

板塊二、河水中所含部分物質（離子）的檢驗（定性）。

[學習任務2]對河水中可能含有的部分物質（離子）的檢驗（定性）（如圖4所示）。

[評價任務2]診斷并發(fā)展學生的證據推理與模型認知的素養(yǎng)水平（定性水平）及實驗探究水平（定性水平、定量水平）。

[問題情境2]討論設計檢驗河水樣品中常見物質（離子）的實驗方案。

[教師]請大家運用學過的物質檢驗知識，討論設計檢驗河水樣品中常見物質（離子）的實驗方案。

[學生]小組合作討論、匯報、評價實驗方案，并分組進行實驗。

[學生]匯報實驗結果。

[教師小結]河水中的成分遠比我們想象要復雜，課堂所學的常用檢驗方法，一般只適用于物質的鑒別與鑒定，當有些離子含量較少時，我們運用這些常用方法無法檢測出來。

[設計意圖]通過對河水樣品中常見物質（離子）的檢驗（定性）實驗方案的設計與實驗探究，培養(yǎng)學生的科學探究意識，診斷并發(fā)展學生的實驗探究水平（定性水平、定量水平）。

板塊三、河水中部分物質（離子）的定量測定。

[學習任務3]河水中部分物質（離子）的定量測定方法（設計思路如圖5所示）。

[評價任務3]診斷并發(fā)展學生的科學精神與社會責任意識素養(yǎng)（學科價值視角）。

[PPT展示]權威部門作出的2018年茨山河水質監(jiān)測報告顯示，全河段均為劣Ⅴ類水質。為掌握地表水的水質狀況，環(huán)境監(jiān)測部門通常監(jiān)測哪些項目呢？

[PPT展示]國家生態(tài)環(huán)境部“全國地表水水質月報”。

[教師]當前我國水質監(jiān)測技術主要以理化監(jiān)測技術為主，包括化學法、電化學法、原子吸收分光光度法、離子選擇電極法、離子色譜法、氣相色譜法和等離子體發(fā)射光譜（ICP—AES）法等。其中，離子選擇電極法（定性、定量）、化學法（重量法、容量滴定法和分光光度法）在國內外水質常規(guī)監(jiān)測中普遍被采用。

[問題情境3]可以使用溶解氧傳感器，把設備帶到河邊去直接檢測水中的溶解氧，但成本稍高。也可用化學容量滴定法進行檢測。

問題：溶解氧是水生生物生存不可缺少的條件。

某課外小組采用碘量法測定學校周邊河水中的溶解氧。實驗步驟及測定原理如下：

（1）取樣，氧的固定

用溶解氧瓶采集水樣。記錄大氣壓及水體溫度。將水樣與Mn（OH）2 堿性懸濁液（含有KI）混合，反應生成MnO（OH）2，實現(xiàn)氧的固定。

（2）酸化，滴定

將固氧后的水樣酸化，MnO（OH）2 被I-還原為Mn2+，在暗處靜置5 min，然后用標準Na2S2O3溶液滴定生成的I2（ 2S2O2-3 +I2 == 2I-+ S4O2-6 ）。

試回答：（1）取水樣時應盡量避免擾動水體表面，這樣操作的主要目的是。

（2）取100.00 mL水樣經固氧、酸化后，用a mol·L-1Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示劑，終點現(xiàn)象為;若消耗Na2S2O3 溶液的體積為b mL，則水樣中溶解氧的含量為mg·L-1。

[教師]通過這道試題，我們可以看出用化學法測定水中溶解氧雖然稍顯麻煩，但成本低，精確度也較高，因此在國內外水質常規(guī)監(jiān)測中被普遍采用。

[設計意圖]通過對我國地表水水質監(jiān)測指標和監(jiān)測技術的了解，創(chuàng)設河水中部分物質的定量檢測方法的真實問題情境，引導學生關注現(xiàn)代科技水平的進步，關注科學研究的嚴謹性和客觀性，感受化學學科的功能價值，診斷并發(fā)展學生的科學精神與社會責任意識素養(yǎng)（學科價值視角）。

板塊四、河水污染的解決辦法[學習任務4]河水污染的解決辦法（如圖6 所示）。

[評價任務4]診斷并發(fā)展學生的社會責任意識素養(yǎng)（學科價值視角、生活價值視角、學科和生活價值視角）。

[問題情境4]資料顯示，受限北方地區(qū)河道自然徑流條件、老工業(yè)基地產業(yè)結構影響，加之城鎮(zhèn)污水處理設施及配套管網建設滯后，我市的水環(huán)境形勢依然嚴峻，五里河、連山河、茨山河部分河段處于嚴重污染狀態(tài)。

[學生討論]對于葫蘆島市的“三河”污染問題，你有什么好的建議？

[PPT]新聞：葫蘆島市打響重污染河流治理攻堅戰(zhàn)。

[總結]通過今天的學習，你有什么感受要和大家分享？[作業(yè)]通過資料檢索，了解地表水檢測指標中“化學需氧量”“高錳酸鉀指數”“氨氮”及“總磷”的測定方法。

[設計意圖]通過對河水污染物解決辦法的討論，引導學生關注生活、關注社會，激發(fā)學生熱愛家鄉(xiāng)、服務社會的情感，促進個人價值實現(xiàn)，發(fā)展學生的社會責任意識素養(yǎng)（學科價值視角、生活價值視角、學科和生活價值視角）。

四、教學反思

1. 選修課程應靈活選擇教學內容與教學模式

《普通高中化學課程標準（2017年版）》選修課程設置了“實驗化學”“化學與社會”“發(fā)展中的化學科學”3個系列。實際教學中，教學內容的選擇應與高中化學必修或選擇性必修模塊有較高的相關性。比如：以往教學中被忽視的化學實驗操作、與學生生活密切的STSE內容，以及與高中化學概念理論發(fā)展聯(lián)系緊密的前沿科學。通過設計調查研究、綜合實踐、科學探究等較好地落實學生核心素養(yǎng)的教學模式，使學生運用所學元素化合物性質、有機物性質、化學實驗和化學反應原理等知識，基于化學學科視角分析解決實際問題，側重對化學科學的整體感知，感受化學學科的價值功能，建立積極的生活態(tài)度和觀念，實現(xiàn)健康的生活行為。

2. 教學設計應板塊化和整體化

本單元教學設計通過板塊化、整體化設計，從科學猜想，到實驗設計與驗證，從定性檢驗到定量測定再到治理方法討論，使本單元成為一個有機整體。從宏觀現(xiàn)象深入微觀本質，從生活現(xiàn)象到化學本質再到社會問題，符合“從生活走進化學，從化學走向社會”的理念，充分發(fā)揮在化學課堂中培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)功能。