吳春燕

摘要：以易拉罐的成分探秘為“境”，以金屬的性質(zhì)為“脈”，探究易拉罐的主材成分，并對易拉罐的主材含量進(jìn)行測定，從定性走向定量、從宏觀走向微觀。定量測定主材含量，通過實(shí)驗(yàn)方案的不斷優(yōu)化減小誤差。通過易拉罐的循環(huán)再生深化化學(xué)學(xué)科的社會價(jià)值，發(fā)展學(xué)生的社會責(zé)任感，呈現(xiàn)一堂指向深度學(xué)習(xí)的教學(xué)案例。

關(guān)鍵詞：易拉罐；金屬的性質(zhì)復(fù)習(xí)；定性分析；定量測定

文章編號：1008-0546（2023）07-0069-06 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.07.013

“境脈學(xué)習(xí)”源于境脈主義哲學(xué)觀。境脈主義認(rèn)為任何事物都可以理解為一種與當(dāng)前和歷史境脈不可分割的正在進(jìn)行的行為。[1] 境脈的“境”包括環(huán)境、參與主體及其之間的相互作用與動態(tài)演化，是情境在時(shí)間和空間上的延伸，更接近于真實(shí)世界。[2] 選擇“境”時(shí)要關(guān)注與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)度較大的實(shí)際物品、生活經(jīng)驗(yàn)、新聞事件等，以此引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣點(diǎn)，提出研究問題的生成點(diǎn)，提供知識使用和問題解決的實(shí)際環(huán)境。境脈之“脈”是意義之上的關(guān)系建立。[2] 設(shè)置“脈”時(shí)要找出情境本身潛藏的邏輯關(guān)系，立足于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，對“境”所提供的情境素材進(jìn)行重組和整合，將若干個(gè)有邏輯關(guān)系的情境知識進(jìn)行串聯(lián)，形成完整的情境脈絡(luò)，最終幫助學(xué)生在“境脈”學(xué)習(xí)中完成知識的建構(gòu)，并將所學(xué)知識重新應(yīng)用于生活，實(shí)現(xiàn)化學(xué)與生活、化學(xué)與技術(shù)的緊密聯(lián)系。 “境脈引領(lǐng)”下的復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)一般范式如圖1所示。

如何通過“境脈”的引領(lǐng)作用上好一節(jié)復(fù)習(xí)課，達(dá)到最大的育人價(jià)值呢？本文以“易拉罐中的小秘密”為例，探索“境脈引領(lǐng)”下的復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)的有效途徑。

一、尋“境”把“脈”， “境脈引領(lǐng)”，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)

本課以“易拉罐中的小秘密”為情境主線對“金屬的性質(zhì)”進(jìn)行復(fù)習(xí)。 “易拉罐”拉近了學(xué)生和化學(xué)的距離， “小秘密”激發(fā)了學(xué)生的好奇心。在搜集好大量與易拉罐有關(guān)的情境素材后，先讓情境與知識進(jìn)行配對，再按知識由易到難、由表及里的順序?qū)⑶榫尺M(jìn)行排序和串聯(lián)，并挖掘其中對學(xué)生關(guān)鍵能力培養(yǎng)的功能價(jià)值，并設(shè)置梯度問題。相關(guān)情況如圖2所示。

圖2中，教師以“易拉罐”為境，以“探究易拉罐中的小秘密”為脈，對情境素材進(jìn)行了功能性的分類和邏輯性的分層。 “初識”活動中通過情境幫助總結(jié)金屬的通性及其對應(yīng)的用途，針對生活中的小發(fā)現(xiàn)設(shè)立有質(zhì)量的問題引導(dǎo)學(xué)生對“探秘”的興趣，從而引發(fā)對金屬與酸反應(yīng)、金屬與鹽溶液反應(yīng)等相關(guān)化學(xué)知識的深度學(xué)習(xí)。學(xué)生在問題的驅(qū)動下，順應(yīng)情境的發(fā)展，進(jìn)行相應(yīng)的認(rèn)知活動，在問題中探究，在活動中思考，在矛盾中思辨。[3] 同時(shí)，將定性分析與定量測定相結(jié)合，培養(yǎng)高階實(shí)驗(yàn)探究能力；將宏觀現(xiàn)象和微觀微粒變化相結(jié)合，培養(yǎng)宏微辨識的能力。最終，通過廢棄易拉罐在生活中的“再現(xiàn)”，讓學(xué)生明白化學(xué)的社會價(jià)值，培育其社會責(zé)任感。

以“初識”易拉罐的環(huán)節(jié)教學(xué)為例，教學(xué)流程如下：

【引入】金屬在我們的生活中有著廣泛的應(yīng)用。我們今天的主角——易拉罐，也是用金屬做成的。易拉罐中究竟隱藏著什么小秘密呢？讓我們來一探究竟。

【視頻資料】易拉罐趣味手工（見圖3）。你從這些生動有趣的易拉罐的妙用中體會到了金屬的哪些性質(zhì)？

【生】金屬具有金屬光澤、良好的導(dǎo)熱性、延展性和導(dǎo)電性。

【師】常見的食品金屬罐通常有兩種，一是鋁材，二是馬口鐵。大家能不能根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)鑒別一下可樂罐和椰汁罐分別是哪種材質(zhì)呢？

【生】（1）可以利用是否具有磁性進(jìn)行鑒別。

（2）可以利用金屬在火焰上燃燒時(shí)的現(xiàn)象區(qū)別進(jìn)行鑒別。

（3）可以利用金屬與酸的反應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行鑒別。

（4）可以利用金屬與鐵的鹽溶液是否發(fā)生反應(yīng)來進(jìn)行鑒別。

【師】請同學(xué)們從手中的可樂罐和椰汁罐上分別取樣，并分組利用不同的方法對兩種罐體進(jìn)行鑒別，注意實(shí)驗(yàn)后及時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，匯總實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

【生】分組實(shí)驗(yàn)，交流討論。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1。

【師】在實(shí)驗(yàn)過程中，同學(xué)們有沒有對實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生疑問呢？

【生】問題1：鋁的活動性比鐵強(qiáng)，為何方案4兩種樣品表面均無明顯現(xiàn)象？

問題2：鋁的活動性比鐵強(qiáng)，為何方案3中可樂罐與鹽酸接觸后先無明顯現(xiàn)象，后來反應(yīng)卻越來越激烈？

【師】請同學(xué)們從上述實(shí)驗(yàn)中找答案

【生】因?yàn)殇X表面能迅速形成一層致密的氧化膜，對內(nèi)部的鋁形成保護(hù)。

【師】綜合大家的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可樂罐很可能是鋁制，而椰汁罐很可能是鐵制?，F(xiàn)在老師給大家揭秘，請同學(xué)們仔細(xì)看罐體文字，食品易拉罐的罐體上都標(biāo)明了罐體種類。確實(shí)如大家所推測的一樣。

【師】同學(xué)們能把剛剛我們所復(fù)習(xí)的內(nèi)容繪制成金屬性質(zhì)的知識網(wǎng)絡(luò)圖嗎？學(xué)生反饋如圖4、圖5。

二、以“疑”激“探”， “宏微結(jié)合”，探尋知識本質(zhì)

復(fù)習(xí)課的意義不只是對基礎(chǔ)知識進(jìn)行梳理，更是要幫助學(xué)生進(jìn)行知識的深化和結(jié)構(gòu)的整合。在此過程中，以“問題”為驅(qū)動進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能有助于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，幫助學(xué)生快速進(jìn)入深度學(xué)習(xí)，有效提升學(xué)生的思維品質(zhì)，充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能。教師在實(shí)驗(yàn)中圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)置有探究梯度的問題，讓學(xué)生帶著問題去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中再產(chǎn)生認(rèn)知沖突，在認(rèn)知沖突中提出新的問題并進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。教學(xué)實(shí)踐證明，在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用問題驅(qū)動教學(xué)法，教學(xué)效率明顯提高，學(xué)生的問題 意識、自主探索意識等科學(xué)思維也得到了顯著的提高。[4]

以“探秘”易拉罐的環(huán)節(jié)教學(xué)為例，教學(xué)流程如下：

【師】在上述實(shí)驗(yàn)中，老師也有一些疑問想請同學(xué)們幫忙解惑：椰汁罐樣品與稀鹽酸反應(yīng)速率慢一定能證明它是鐵罐嗎？你有沒有更科學(xué)的方法來輔助證明這一點(diǎn)呢？

【生】可以通過證明溶液中生成了Fe 2+ 來進(jìn)行證明。

【師】請同學(xué)們通過網(wǎng)絡(luò)搜索查找相關(guān)信息，并給出實(shí)驗(yàn)方案。

【生】查閱資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如表2。

【師】請分析兩種檢驗(yàn)方法失敗的原因并提出解決方案。

【生】原因1：反應(yīng)時(shí)間短，反應(yīng)速率慢，生成的亞鐵離子濃度太低，因此顏色變化不明顯，且加入氫氧化鈉溶液后無明顯變化。

原因2：反應(yīng)后仍有鹽酸剩余，加入氫氧化鈉溶液太少，未能與亞鐵離子產(chǎn)生沉淀。

解決方案：繼續(xù)反應(yīng)較長時(shí)間后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，且方案2中需加入過量氫氧化鈉溶液。

【師】你能寫出方案2中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式嗎？

【生】NaOH+HCl = NaCl+H 2 O

NaOH+FeCl 2 = Fe（OH） 2 ↓+2NaCl

4Fe（OH） 2 +O 2 +H 2 O = 4Fe（OH） 3

【師】通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證我發(fā)現(xiàn)（1）、（2）需要建立在溶液中亞鐵離子達(dá)到一定濃度的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行觀察，反應(yīng)時(shí)間需求較長。有沒有更好的方法讓亞鐵離子快快“顯形”呢？

【資料閱讀】亞鐵離子遇到雙氧水會變成鐵離子，溶液會從淺綠色變?yōu)辄S色。

【演示實(shí)驗(yàn)】取組3椰汁罐和鹽酸反應(yīng)后的少量溶液于試管中，滴加兩滴雙氧水，發(fā)現(xiàn)液體立刻變黃。

【提出問題】該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f明反應(yīng)后的溶液中有亞鐵離子從而證明椰汁罐成分中確實(shí)含單質(zhì)鐵？

【生】根據(jù)組3實(shí)驗(yàn)中氣泡還在持續(xù)產(chǎn)生，說明反應(yīng)后溶液中有鹽酸剩余。因此還需通過對比實(shí)驗(yàn)，向等量鹽酸中滴加兩滴等濃度的雙氧水，觀察液體不變黃，從而排除稀鹽酸使雙氧水變色的可能性。

【師】根據(jù)兩種不同材質(zhì)的易拉罐與酸反應(yīng)的表現(xiàn)，老師又產(chǎn)生了一個(gè)疑問：鋁罐、鐵罐等金屬罐都能被酸腐蝕，飲料中又常含有碳酸、檸檬酸等酸性物質(zhì)，為何商家用金屬罐來盛放飲料呢？

【生】可能可樂罐內(nèi)層有隔層?？梢杂盟釋⑼鈱咏饘俑g掉，看看是否有內(nèi)層隔層存在。

【實(shí)物展示】見圖6。

三、躬行實(shí)踐，定性定量相結(jié)合，增強(qiáng)證據(jù)意識

運(yùn)用“定性與定量相結(jié)合”的方法分析和研究化學(xué)問題是學(xué)習(xí)化學(xué)的一種重要認(rèn)知方式，也是化學(xué)思想方法和化學(xué)基本觀念建構(gòu)的重要內(nèi)容之一。[5] 定性實(shí)驗(yàn)和定量實(shí)驗(yàn)在功能上既具有差異性，又具有統(tǒng)一性。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將其進(jìn)行結(jié)合可以讓學(xué)生由表及里、層層深入地對物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行學(xué)習(xí)，思維視角更開闊，解決問題的策略更全面，對知識的構(gòu)建更具有邏輯性和層次性。

以“求真”環(huán)節(jié)教學(xué)為例，教學(xué)流程如下：

【師】椰汁罐的材質(zhì)是否是純鐵呢？定性的分析已經(jīng)不能幫助我們解決問題了，我們需要通過定量測定來進(jìn)行輔助判斷。定量實(shí)驗(yàn)需要在實(shí)驗(yàn)過程中采集數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行計(jì)算。同學(xué)們可以從記憶中搜索一下解決類似問題的常用方法，并將該方法遷移到本問題解決中。

【生】在測定石灰石中碳酸鈣的純度時(shí)，可以取一定質(zhì)量的石灰石與足量稀鹽酸充分反應(yīng)后測定剩余物質(zhì)質(zhì)量，通過計(jì)算出逸出的二氧化碳的質(zhì)量對碳酸鈣的質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算。

【例題】我校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，為了測定某批次剛購進(jìn)的大理石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取大理石樣品與足量稀鹽酸在燒杯中反應(yīng)（假設(shè)大理石樣品中雜質(zhì)不與稀鹽酸反應(yīng)）。有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

（1）由質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)中生成二氧化碳的質(zhì)量為_________g。

（2）求該批次大理石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（寫出詳細(xì)計(jì)算過程）

【師】以此類推，只需要將大理石樣品換成椰汁罐樣品即可。為了加快反應(yīng)速率，我們可以有哪些方法？

【生】①將椰汁罐樣品磨成粉后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；②提高反應(yīng)溫度；③使用濃度更大的鹽酸。

【師】請從定量測定的誤差角度對三種方法進(jìn)行評價(jià)。

【生】②反應(yīng)溫度高了，水分更易蒸發(fā)，導(dǎo)致二氧化碳的測定值偏大，碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大；③鹽酸濃度大了，揮發(fā)出的氯化氫氣體更多，導(dǎo)致二氧化碳的測定值偏大，碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大。因此用方法①更合理。

【師】除了通過測量總物質(zhì)質(zhì)量變化來進(jìn)行計(jì)算，還可以通過測定生成氣體體積來進(jìn)行計(jì)算。請同學(xué)們從這兩個(gè)角度分別繪制出可行的實(shí)驗(yàn)裝置簡圖。

【生】繪制實(shí)驗(yàn)裝置圖（見圖7）。

【師】已知標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氫氣的密度是0.0899 g/L。請通過計(jì)算判斷這兩種測定方法哪種更精確。

【生】以氫氣的質(zhì)量 0.1 g 為例，其對應(yīng)體積為0.1 g ÷（0.0899 g/L）=1112.3 mL；

以氫氣的體積 0.1 mL 為例，其對應(yīng)的質(zhì)量為0.1 mL×0.0899 g/L=0.00000899 g。由此可見，測定氣體體積的方法誤差更小。

【師】測定氣體體積的實(shí)驗(yàn)中也會產(chǎn)生誤差，請對此進(jìn)行分析。

【生】加入到錐形瓶中的液體體積也會對生成氣體體積產(chǎn)生一定的誤差。

【師】結(jié)合物理知識，如何減小這一部分誤差？

【生】交流討論，給出改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置圖（見圖8）。

【師】表4是老師課前測定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。請通過計(jì)算確定椰汁罐是否純鐵制成。

【生】展示計(jì)算結(jié)果并得出結(jié)論：椰汁罐不是純鐵制成的。

四、價(jià)值引領(lǐng)，情感升華，增強(qiáng)社會責(zé)任感

【資料閱讀】以可樂罐為代表的易拉罐的主要材質(zhì)是鋁合金，而以椰汁罐為代表的易拉罐則主要由馬口鐵制作而成。

馬口鐵是表面鍍錫的鐵，馬口鐵內(nèi)壁的錫會與充填時(shí)殘存于容器內(nèi)的氧氣作用，減少食品成分被氧化的機(jī)會。錫的還原作用，對淡色水果、果汁的風(fēng)味和色澤有很好的保存效果，因而使用不涂漆鐵罐裝的果汁罐要比其他材質(zhì)的果汁罐營養(yǎng)保存更好，褐變更輕微，風(fēng)味品質(zhì)接受性較好，貯存期限因而延長。

【師】雖然馬口鐵在使用的時(shí)候有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是在廢品回收人的眼里，它并不受青睞。主要原因還是因?yàn)轳R口鐵成分較為復(fù)雜，用它來再提煉成鐵的成本較高，而鋁罐的成分中鋁要純得多，容易再次提煉。鋁制易拉罐的瓶身上也印有鋁的循環(huán)使用標(biāo)志，那么回收后的鋁罐會經(jīng)歷什么呢？當(dāng)你再次見到它的時(shí)候，它又可能會以什么形式出現(xiàn)的呢？

【圖片展示】見圖9。

【結(jié)束語】易拉罐里的小秘密還有很多很多，僅憑一節(jié)課我們是沒有辦法完全了解它的，同學(xué)們可以在課后通過網(wǎng)絡(luò)和書籍去發(fā)現(xiàn)隱藏在易拉罐中的更多秘密?；瘜W(xué)能幫助我們生活得更明白、更健康，希望同學(xué)們學(xué)好化學(xué)，用好化學(xué)。

綜上所述， “境脈引領(lǐng)”下的化學(xué)復(fù)習(xí)課教學(xué)實(shí)際上就是教師有目的地引入或創(chuàng)設(shè)一定情緒色彩的、以形象為主體的生動具體的化學(xué)場景，以引起學(xué)生一定的態(tài)度體驗(yàn)，從而幫助學(xué)生理解化學(xué)知識，并使學(xué)生的心理機(jī)能得到發(fā)展的教學(xué)方法。[6] 在教學(xué)中通過尋“境”把“脈”、以“疑”激“探”，將化學(xué)與生活有機(jī)結(jié)合，與科技有效融合，并在教學(xué)過程中不斷改進(jìn)，不斷創(chuàng)新，充分體現(xiàn)化學(xué)的學(xué)科本質(zhì)和學(xué)科特征，實(shí)現(xiàn)學(xué)生繼續(xù)經(jīng)驗(yàn)的改造，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)社會生活、科技發(fā)展和能力，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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