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        貫穿式情境教學(xué)在高中化學(xué)教學(xué)的運(yùn)用

        2022-05-30 10:48:04黃琦陳楷麗錢揚(yáng)義
        化學(xué)教與學(xué) 2022年15期

        黃琦 陳楷麗 錢揚(yáng)義

        摘要:新課標(biāo)提出基于真實(shí)問題的情境創(chuàng)設(shè),以激發(fā)學(xué)生興趣,而貫穿式情境教學(xué)運(yùn)用于高中課堂,可形成教學(xué)主鏈,輔以多樣化的課堂活動(dòng),可有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。文章以“碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)探究”為例,闡述貫穿式情境教學(xué)在高中化學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用,以期為一線教師提供教學(xué)參考。

        關(guān)鍵詞:貫穿式情境;數(shù)字化實(shí)驗(yàn);碳酸鈉和碳酸氫鈉

        文章編號(hào):1008-0546(2022)08-0052-04?? 中圖分類號(hào):G632.41?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

        doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2022.08.011

        《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》提出:重視開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué),倡導(dǎo)基于真實(shí)問題的情境創(chuàng)設(shè),以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。但在目前大多數(shù)的中學(xué)化學(xué)教學(xué)中,情境創(chuàng)設(shè)僅使用于課前導(dǎo)入環(huán)節(jié),后續(xù)教學(xué)內(nèi)容脫離該情境;或基于不同的知識(shí)點(diǎn)在一節(jié)課中創(chuàng)設(shè)多個(gè)不同的情境,教學(xué)效果不佳。貫穿式情境教學(xué)是情境教學(xué)的具體運(yùn)用形式之一,指運(yùn)用一條主線將創(chuàng)設(shè)的情境聯(lián)系起來,前后呼應(yīng)[1]。貫穿式的教學(xué)情境應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)中,層層遞進(jìn)激發(fā)學(xué)生思考,提高課堂趣味性,提升教學(xué)效率。

        一、教學(xué)主題與現(xiàn)狀分析

        “碳酸鈉和碳酸氫鈉”是人教版《化學(xué)(必修第一冊(cè))》第二章“海水中的重要元素——鈉和氯”中第一節(jié)“鈉及其化合物”的教學(xué)內(nèi)容。以“性質(zhì)決定用途,用途反映性質(zhì)”為指導(dǎo)思想,對(duì)比學(xué)習(xí)碳酸鈉和碳酸氫鈉的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。課標(biāo)中該部分內(nèi)容要求如下:結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究,了解鈉及其重要的化合物的主要性質(zhì),了解這些物質(zhì)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用[2]。

        教師在該部分的教學(xué)中多采用碳酸鈉與碳酸氫鈉在生活生產(chǎn)中的多種應(yīng)用或創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)二者的性質(zhì),但情境之間缺乏連貫性,知識(shí)點(diǎn)間分散,銜接不緊密,難以通過一條主線聯(lián)系本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

        二、教學(xué)與評(píng)價(jià)目標(biāo)

        結(jié)合內(nèi)容分析和學(xué)情分析,制定本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)與評(píng)價(jià)目標(biāo)如下:

        1.教學(xué)目標(biāo)

        (1)通過列表歸納比較學(xué)習(xí)碳酸鈉和碳酸氫鈉的物理性質(zhì),并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案區(qū)分二者,培養(yǎng)科學(xué)探究的學(xué)科核心素養(yǎng)。

        (2)通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析認(rèn)識(shí)碳酸鈉與碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)并用化學(xué)符號(hào)表征方程式。同時(shí)引入數(shù)字化實(shí)驗(yàn),提高采集和分析數(shù)據(jù)能力。

        (3)通過創(chuàng)設(shè)熟悉的生活問題情境,了解碳酸氫鈉與碳酸鈉在生活中的用途,建立“性質(zhì)決定用途”的認(rèn)識(shí)思路,密切聯(lián)系化學(xué)與生活。

        2.評(píng)價(jià)目標(biāo)

        (1)通過對(duì)區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施、交流和點(diǎn)評(píng),診斷并發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究水平。

        (2)通過對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與轉(zhuǎn)化,診斷并發(fā)展學(xué)生采集和分析數(shù)據(jù)的能力。

        (3)通過對(duì)發(fā)酵粉使用說明書的討論和點(diǎn)評(píng),診斷并發(fā)展學(xué)生“性質(zhì)決定用途”思維方法的認(rèn)識(shí)水平。

        三、教學(xué)流程

        根據(jù)錢揚(yáng)義教授團(tuán)隊(duì)提出的基于問題解決的“3× n”教學(xué)范式[3],設(shè)計(jì)本節(jié)課的教學(xué)流程(見圖1)如下:

        四、教學(xué)過程

        情境導(dǎo)入——面包膨脹過程的視頻

        【教師提問】制作面包時(shí)需要加入什么才能讓它膨脹起來呢?

        【學(xué)生活動(dòng)】發(fā)酵粉。

        【資料卡片】發(fā)酵粉是一種復(fù)合添加劑,主要用于面制品和膨化食品的生產(chǎn),發(fā)酵粉中含有許多物質(zhì),主要成分為小蘇打。

        1.情境1——發(fā)酵粉的判斷

        【教師活動(dòng)】發(fā)酵粉的主要成分是小蘇打,老師在超市購(gòu)買時(shí)發(fā)現(xiàn),超市中不僅有小蘇打也有蘇打,二者非常相似,請(qǐng)各位同學(xué)根據(jù)資料卡片(見圖2)的信息分組討論并完成表格,區(qū)分二者。

        【資料卡片】

        【學(xué)生活動(dòng)】分組討論并完成表格,總結(jié)碳酸鈉和碳酸氫鈉物理性質(zhì)上的差異,設(shè)計(jì)方案區(qū)分二者。

        【學(xué)生活動(dòng)】分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)區(qū)分二者,并匯報(bào)結(jié)果(見表1)。

        2.情境2——和面

        【資料卡片】發(fā)酵粉配料表:碳酸氫鈉、檸檬酸等。

        【教師提問】為什么使用碳酸氫鈉而不是碳酸鈉用于發(fā)酵?

        【教師活動(dòng)】取等量的碳酸鈉和碳酸氫鈉,分別向其中加中等量的面粉和檸檬酸進(jìn)行和面,發(fā)酵相同的時(shí)間,請(qǐng)同學(xué)們觀察、觸摸、感受并思考這兩個(gè)面團(tuán)有什么區(qū)別?

        【學(xué)生活動(dòng)】碳酸鈉發(fā)的面團(tuán)小而硬,碳酸氫鈉發(fā)的大而軟。

        【教師追問】為什么碳酸氫鈉發(fā)面團(tuán)又快又大呢?

        【學(xué)生活動(dòng)】可能是碳酸鈉、碳酸氫鈉與檸檬酸的反應(yīng)不同。

        【教師追問】碳酸鈉、碳酸氫鈉與檸檬酸的反應(yīng)我們比較陌生,但是我們初中學(xué)過碳酸鈉、碳酸氫鈉和哪一種酸的反應(yīng)呢?請(qǐng)寫出它們反應(yīng)的化學(xué)方程式。

        【學(xué)生活動(dòng)】Na2CO3+2HCl =2NaCl + CO2↑+ H2O; NaHCO3+ HCl = NaCl + CO2↑+ H2O

        【教師活動(dòng)】為了探究碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)誰更快,老師準(zhǔn)備了兩個(gè)氣球,并向其中加入等量鹽酸溶液,準(zhǔn)備了兩只試管分別加入等量碳酸鈉和碳酸氫鈉粉末,請(qǐng)兩位同學(xué)將兩個(gè)氣球分別套在兩個(gè)試管上并同時(shí)將粉末倒入試管中,請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

        【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】氣球法探究碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)。

        【學(xué)生活動(dòng)】?jī)蓚€(gè)氣球均膨脹,且速度差不多。

        【教師活動(dòng)】氣球法只能粗略判斷反應(yīng)速度,當(dāng)二者速度接近時(shí),我們需要更精確地認(rèn)識(shí)其中的過程。

        【教師活動(dòng)】利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可實(shí)時(shí)便捷獲取反應(yīng)體系的數(shù)據(jù),從定性到定量認(rèn)識(shí)反應(yīng)體系的變化。密閉體系中往碳酸鈉溶液逐漸滴加鹽酸溶液,用氣壓傳感器收集實(shí)時(shí)的氣壓數(shù)據(jù)并傳送至電腦中,電腦會(huì)呈現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)并繪制成曲線,再將碳酸鈉溶液換成碳酸氫鈉溶液重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟。

        【演示實(shí)驗(yàn)】利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)比較碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)(見圖3、圖5)。

        【學(xué)生活動(dòng)】分析曲線信息(見圖4、表2、圖5)。

        【教師提問】如何比較二者反應(yīng)的快慢呢?

        【學(xué)生活動(dòng)】比較B-C段的斜率,斜率越大則單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的氣體越多,反應(yīng)越快。

        【學(xué)生活動(dòng)】碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)對(duì)應(yīng)的斜率大于碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)對(duì)應(yīng)的斜率,碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)比碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)快。

        【教師活動(dòng)】分析曲線看到碳酸氫鈉更早更快產(chǎn)生氣體,是因?yàn)樘妓徕c和鹽酸反應(yīng)分兩步進(jìn)行,碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)先生成碳酸氫鈉,碳酸氫鈉與鹽酸再進(jìn)行下一步反應(yīng)。請(qǐng)同學(xué)們寫出這兩步方程式。

        【學(xué)生活動(dòng)】Na2CO3+ HCl = NaCl + NaHCO3;

        NaHCO3+ HCl = NaCl + CO2↑+ H2O

        3.情境3——蒸煮

        【教師提問】和面后進(jìn)行蒸煮,為什么在蒸的過程中,面團(tuán)會(huì)像氣球一樣鼓起來?

        【資料卡片】小蘇打受熱易分解,產(chǎn)生氣體使面包更蓬松。

        【教師提問】類比碳酸的分解,請(qǐng)同學(xué)們預(yù)測(cè)碳酸氫鈉受熱會(huì)分解生成什么?怎么檢驗(yàn)?zāi)兀?/p>

        【學(xué)生活動(dòng)】可能會(huì)生成二氧化碳和水。二氧化碳可用澄清石灰水檢驗(yàn),若產(chǎn)生水則干燥的燒杯或試管壁上會(huì)有水霧。

        【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】碳酸氫鈉受熱分解實(shí)驗(yàn)(見圖6)。

        【教師提問】銅片上剩余的固體除了未反應(yīng)完的碳酸氫鈉固體外,還有什么呢?

        【資料卡片】蒸饅頭時(shí)加一些小蘇打,可以中和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)。碳酸氫鈉在作用后會(huì)殘留碳酸鈉,使用過多會(huì)使成品有堿味。

        【學(xué)生活動(dòng)】根據(jù)資料卡片信息及實(shí)驗(yàn)結(jié)論,書寫碳酸氫鈉受熱分解的方程式。

        4.課堂總結(jié)

        【學(xué)生活動(dòng)】將發(fā)酵粉揉入面團(tuán)中,并定制形狀。

        【小組任務(wù)】在白板上為發(fā)酵粉寫一份使用說明(包含發(fā)酵的原理、該如何保存等信息)并進(jìn)行匯報(bào)。

        【教師活動(dòng)】展示蒸好的面團(tuán),與未蒸的面團(tuán)進(jìn)行對(duì)比。

        【教師活動(dòng)】結(jié)合情境線總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容。

        五、總結(jié)與反思

        1.貫穿式情境教學(xué)方法

        由“發(fā)酵粉判斷—和面—蒸煮”創(chuàng)設(shè)貫穿式真實(shí)情境,認(rèn)識(shí)“碳酸鈉和碳酸氫鈉的物理性質(zhì)—碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)—碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性”,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)“性質(zhì)決定用途”,豐富學(xué)生對(duì)碳酸鈉和碳酸氫鈉的價(jià)值認(rèn)識(shí)。

        2.問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)策略

        問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)是指教師以問題為導(dǎo)向,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行探究思考,充分發(fā)揮學(xué)生主體作用的教學(xué)過程。本研究圍繞本課教學(xué)重點(diǎn)設(shè)計(jì)三個(gè)問題“如何區(qū)分蘇打和小蘇打?為什么碳酸氫鈉發(fā)面團(tuán)又快又大?為什么面團(tuán)在蒸的過程中會(huì)膨脹?”,同時(shí)結(jié)合多形式的課堂活動(dòng),并設(shè)置合理的應(yīng)用評(píng)價(jià),實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、評(píng)”一體化。

        3.“碳酸鈉與碳酸氫鈉分別和鹽酸反應(yīng)”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

        針對(duì)氣球法對(duì)比碳酸鈉、碳酸氫鈉分別與鹽酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度不高、速度看不出差別等問題,本研究引入數(shù)字化實(shí)驗(yàn),運(yùn)用氣壓傳感器采集反應(yīng)體系實(shí)時(shí)的氣壓變化,從定性到定量認(rèn)識(shí)反應(yīng)過程,實(shí)時(shí)便捷地獲取數(shù)據(jù),同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生采集和分析數(shù)據(jù)的能力。

        參考文獻(xiàn)

        [1]武航.貫穿式情境教學(xué)在高中思想政治課中的運(yùn)用研究[D].武漢:華中師范大學(xué),2016.

        [2]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)[S].北京:人民教育出版社,2020:15.

        [3]錢揚(yáng)義,唐云波,李綺琳.“1+8”套餐深度教研的理論與實(shí)踐[M].廣州:廣東教育出版社,2021.

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