——以離子反應(yīng)發(fā)生條件之Cr₂O^2-₇、Na₂CO₃性質(zhì)探究為例

摘 要：基于核心素養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)模式是指在教師啟發(fā)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性、探究性的學(xué)習(xí)主題，深入探索、實(shí)踐知識(shí)規(guī)律與思想，從而通過問題的解決獲得相應(yīng)的能力與品格.就此，文章結(jié)合Cr₂O^2-₇、Na₂CO₃性質(zhì)探究教學(xué)，闡述了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)的探究、項(xiàng)目拆解、設(shè)計(jì)探究活動(dòng)、實(shí)踐與評(píng)價(jià)四個(gè)重要環(huán)節(jié).并著重分析了教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用信息技術(shù)、突出教與學(xué)的轉(zhuǎn)化、優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)三項(xiàng)重要的實(shí)施策略.

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；高中化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）36-0119-03

收稿日期：2023-09-25

作者簡介：周日生（1971.3-），男，福建省連城人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.

基金項(xiàng)目：福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目（基礎(chǔ)教育研究專項(xiàng)）2021年度立項(xiàng)課題“基于深度學(xué)習(xí)的高中化學(xué)項(xiàng)目式教學(xué)應(yīng)用研究”成果之一（課題編號(hào)：JSZJ21174）

相對(duì)于淺層學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)更注重對(duì)知識(shí)的深層次認(rèn)知、理解及對(duì)學(xué)生高階思維、問題解決能力的培養(yǎng).實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要方式.為此，教師應(yīng)積極探索實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目式教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，高效整合學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法，并在其中滲透深度學(xué)習(xí)理念，提升學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量.

1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)

結(jié)合現(xiàn)有的理論及研究成果，教師可按照如圖1所示的開發(fā)流程，設(shè)計(jì)與實(shí)施實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目式教學(xué).

1.1 項(xiàng)目單元選擇及項(xiàng)目相關(guān)內(nèi)容探究

項(xiàng)目單元選擇是設(shè)計(jì)實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué)的初始環(huán)節(jié).其選擇依據(jù)為學(xué)生學(xué)情、教材內(nèi)容、教學(xué)進(jìn)度.教師需要考慮的是通過項(xiàng)目探究學(xué)生能獲得什么知識(shí)，掌握什么概念，形成什么思維，培養(yǎng)什么能力.同時(shí)，考慮如何引導(dǎo)學(xué)生將從項(xiàng)目問題解決中獲得思路應(yīng)用到實(shí)際生活中，而不是完成學(xué)習(xí)后就將其束之高閣.本文所選項(xiàng)目主題為離子反應(yīng)發(fā)生條件中的Cr₂O^2-₇、Na₂CO₃性質(zhì)探究.Na₂CO₃俗名純堿，用于造紙、冶金、玻璃生產(chǎn)、紡織、肥皂、洗滌劑等工業(yè)，以及用于食品加工.重鉻酸鹽（K₂Cr₂O₇）和鉻酸鹽（Na₂CrO₄）廣泛用于火柴、顏料、涂料、制革、搪瓷、金屬防腐等生產(chǎn)中.通過該項(xiàng)目的探究學(xué)習(xí)，學(xué)生可以充分認(rèn)識(shí)到金屬防腐、洗滌、發(fā)酵、環(huán)保等與化學(xué)知識(shí)的關(guān)聯(lián)性，且可以應(yīng)用化學(xué)知識(shí)解決一些簡單的生活問題^[1].

1.2 項(xiàng)目拆解

項(xiàng)目拆解是指對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)化.反映在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目式教學(xué)中是根據(jù)教材內(nèi)容，篩選出重點(diǎn)知識(shí)，并將教學(xué)內(nèi)容分解、細(xì)化，構(gòu)建出知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，從而使其轉(zhuǎn)化為項(xiàng)目內(nèi)容.同時(shí)，教師還需考慮學(xué)生學(xué)情.在項(xiàng)目拆解前了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、想法及基本能力.之后，再對(duì)項(xiàng)目拆解中遇到的問題進(jìn)行完善、優(yōu)化，設(shè)計(jì)出科學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目式教學(xué)方案.結(jié)合離子反應(yīng)發(fā)生的條件、Cr₂O^2-₇及Na₂CO₃性質(zhì)內(nèi)容，可將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目式教學(xué)拆解為Na₂CO₃性質(zhì)探究、Cr₂O^2-₇及CrO^2-₄的性質(zhì)、總結(jié)離子反應(yīng)發(fā)生的實(shí)質(zhì).同時(shí)，考慮到學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律、學(xué)習(xí)能力，進(jìn)一步將Na₂CO₃性質(zhì)探究拆解為從分類角度認(rèn)識(shí)Na₂CO₃、了解Na₂CO₃用途、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明Na₂CO₃溶液的堿性是由CO^2-₃離子水解產(chǎn)生的.將Cr₂O^2-₇及CrO^2-₄的性質(zhì)拆解為認(rèn)識(shí)重鉻酸鹽（Cr₂O^2-₇）和鉻酸鹽（CrO^2-₄）、了解其用途、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究Cr₂O^2-₇及CrO^2-₄的性質(zhì)、含Cr₂O^2-₇的酸性廢水處理.這樣拆解更符合學(xué)生認(rèn)知事物的規(guī)律，且從易到難、由淺到深更有利于學(xué)生發(fā)展思維、發(fā)展問題解決能力.另外，在項(xiàng)目拆解中發(fā)現(xiàn)知識(shí)的理論性過強(qiáng)，所以為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，在項(xiàng)目內(nèi)容中穿插了一些生活經(jīng)驗(yàn)，并補(bǔ)充了部分學(xué)生尚未掌握的知識(shí)，強(qiáng)化了化學(xué)知識(shí)與生活之間的聯(lián)系.

1.3 設(shè)計(jì)探究活動(dòng)

在具體設(shè)計(jì)中，教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同階段的項(xiàng)目實(shí)施目的，設(shè)計(jì)不同活動(dòng)的實(shí)施目標(biāo)，并結(jié)合項(xiàng)目整體以一定的邏輯性將不同探究活動(dòng)整合在一起，保證整體活動(dòng)目標(biāo)實(shí)施成效大于不同活動(dòng)目標(biāo)實(shí)施成效之和.

1.3.1 證明Na₂CO₃溶液的堿性是由CO^2-₃水解產(chǎn)生的探究活動(dòng)

其設(shè)計(jì)思路為：第一，引導(dǎo)學(xué)生從化合價(jià)、物質(zhì)分類角度認(rèn)識(shí)Na₂CO₃；第二，從用途角度認(rèn)識(shí)Na₂CO₃；第三，展示思考問題：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明Na₂CO₃溶液的堿性是由CO^2-₃水解產(chǎn)生的？第四，教師引導(dǎo)學(xué)生探究，用酚酞溶液、氯化鈣、氯化鋇等化學(xué)試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明上述結(jié)論，并寫出其中涉及的離子方程式；第五，由教師總結(jié)離子反應(yīng)發(fā)生的條件，回歸項(xiàng)目探究總?cè)蝿?wù).

1.3.2 Cr₂O^2-₇、CrO^2-₄的性質(zhì)探究活動(dòng)

其設(shè)計(jì)思路為：第一，從 Cr₂O^2-₇、CrO^2-₄本身及其化合物的化合價(jià)、用途入手，介紹Cr₂O^2-₇、CrO^2-₄.第二，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，提出問題，啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想質(zhì)疑.實(shí)驗(yàn)①：取Na₂CrO₄溶液，向其中滴加AgNO₃溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，之后再滴加硝酸，觀察現(xiàn)象.實(shí)驗(yàn)②：取K₂Cr₂O₇溶液，向其中逐滴滴加NaOH溶液至溶液恰好變色，之后滴加AgNO₃溶液，觀察現(xiàn)象.實(shí)驗(yàn)③：取K₂Cr₂O₇溶液（橙色）2份，分別滴入Na₂SO₃溶液、FeSO₄溶液，觀察現(xiàn)象.提出問題一：Ag₂CrO₄沉淀能否溶于硝酸溶液，為什么？問題二：電鍍、印染工業(yè)排放的酸性含Cr₂O^2-₇廢水，應(yīng)經(jīng)過如何處理達(dá)標(biāo)后才能排放？接下來，引導(dǎo)學(xué)生從離子反應(yīng)角度思考酸性Cr₂O^2-₇廢水的處理，最后總結(jié)知識(shí)，回歸項(xiàng)目探究總?cè)蝿?wù)：離子間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使離子濃度減小，離子反應(yīng)發(fā)生.第三，介紹含Cr₂O^2-₇的酸性廢水處理方法教學(xué)，豐富學(xué)生知識(shí)體系，強(qiáng)化化學(xué)與生活聯(lián)系.重點(diǎn)介紹化學(xué)還原法、電解法、光催化法、離子交換法四種方法.同時(shí)，按照方法講解、聯(lián)系生活、設(shè)計(jì)習(xí)題練習(xí)的次序進(jìn)行講解，促使學(xué)生深入理解抽象的廢水處理理論知識(shí).

1.4 實(shí)施與評(píng)價(jià)

在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目探究活動(dòng)實(shí)施中，教師應(yīng)多啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生，并合理把控項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間、節(jié)奏，確保項(xiàng)目實(shí)施的順利開展.同時(shí)，在項(xiàng)目活動(dòng)實(shí)施過程中可融入綜合性評(píng)價(jià).針對(duì)離子反應(yīng)發(fā)生的條件之Cr₂O^2-₇、Na₂CO₃性質(zhì)探究，可設(shè)計(jì)學(xué)生評(píng)價(jià)表（略）.

2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)施策略

2.1 利用信息技術(shù)

首先，在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)開始前可以利用多媒體呈現(xiàn)Na₂CO₃、 Cr₂O^2-₇及CrO^2-₄的簡單性質(zhì)及用途.比如，在K₂Cr₂O₇性質(zhì)探究的初始環(huán)節(jié)中插入視頻，視頻中穿插圖片展示K₂Cr₂O₇的狀態(tài)，讓學(xué)生直觀觀察K₂Cr₂O₇的顏色、狀態(tài)；穿插視頻片段演示該物質(zhì)溶于水的過程，幫助學(xué)生了解其溶解性；繼續(xù)穿插圖片展示K₂Cr₂O₇的用途，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到K₂Cr₂O₇、Na₂CO₃在生產(chǎn)、生活中廣泛使用.這樣能更好地營造學(xué)習(xí)氛圍，強(qiáng)化知識(shí)與生活的聯(lián)系，改觀學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的認(rèn)識(shí).其次，利用信息技術(shù)補(bǔ)充知識(shí)，拓寬學(xué)生見識(shí)面.比如，為了幫助學(xué)生深入理解不同化合價(jià)鉻離子與其對(duì)應(yīng)化合物的性質(zhì)之間的關(guān)系，教師可通過圖片展示橙色的Cr₂O^2-₇的水溶液、黃色的CrO^2-₄的水溶液、綠色的Cr³⁺的水溶液、灰藍(lán)色的Cr（OH）₃的水溶液、綠色的Cr（OH）^-₄的水溶液.最后，利用信息技術(shù)構(gòu)建智慧課堂.如依托智慧課堂軟件、平板設(shè)計(jì)智能化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目式教學(xué)模式.教師通過互聯(lián)網(wǎng)將有關(guān)Na₂CO₃、 Cr₂O^2-₇及CrO^2-₄的基本性質(zhì)及用途知識(shí)傳送到學(xué)生的平板之上.在學(xué)生大致學(xué)習(xí)完后，出示實(shí)驗(yàn)探究問題.接下來，學(xué)生在以小組為單位設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)可以將設(shè)計(jì)思路、方法、現(xiàn)象、結(jié)論等內(nèi)容匯總到平板中.若小組合作探究中出現(xiàn)了無法解決的問題，則可及時(shí)通過平板反饋給教師，由教師進(jìn)行指導(dǎo).在學(xué)生合作探究完成后，教師可任意選出一個(gè)小組，要求該小組代表將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)通過平板傳送到共享大屏幕，以便教師和其他學(xué)生共同討論、評(píng)價(jià).若教師需要演示實(shí)驗(yàn)，則可以利用錄像設(shè)備將教師的實(shí)驗(yàn)過程投放到大屏幕上，方便整個(gè)班級(jí)的學(xué)生觀察、分析.另外，在教學(xué)評(píng)價(jià)過程中也可以利用平板由學(xué)生本人、教師、其他學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性的評(píng)價(jià)、反饋.

2.2 突出教與學(xué)的轉(zhuǎn)化

雖然實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目式教學(xué)以學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)為主，但是也不能忽視教師的引導(dǎo)作用.因?yàn)橹挥薪膛c學(xué)的充分融合，才能最大程度地實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維品質(zhì)與能力的高階發(fā)展^[2].

具體來說，證明Na₂CO₃溶液的堿性是由CO^2-₃水解產(chǎn)生的，可設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)步驟：①取Na₂CO₃溶液，向其中滴入1～2滴酚酞溶液，觀察溶液顏色是否變化，之后再加熱該溶液，觀察現(xiàn)象；②取加熱后的溶液，向其中滴入過量氯化鈣溶液，并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；③另取Na₂CO₃溶液向其中滴入2～3滴氯化鋇溶液，再滴入1～2滴酚酞溶液，觀察現(xiàn)象；④取NaCl溶液，滴入1～2滴酚酞溶液，觀察現(xiàn)象.實(shí)驗(yàn)分析：通過步驟②可以初步認(rèn)定Na₂CO₃溶液顯堿性、使酚酞溶液變紅色與CO^2-₃有關(guān)；通過步驟③可以進(jìn)一步證明有CO^2-₃，溶液顯堿性；通過步驟④確認(rèn)Na⁺、Cl^-不使酚酞溶液變紅色.通過整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以證明Na₂CO₃溶液的堿性是由CO^2-₃水解產(chǎn)生的：加入過量氯化鈣，CO^2-₃生成碳酸鈣沉淀，溶液中c（CO^2-₃）減小，水解平衡逆向移動(dòng)，溶液不顯堿性.為了鞏固學(xué)生所學(xué)知識(shí)，教師可以讓學(xué)生寫出CO^2-₃水解離子方程式，加入氯化鈣溶液后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式，并進(jìn)行離子反應(yīng)的總結(jié)：離子間發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)或雙水解，生成沉淀、氣體、弱電解質(zhì)，使離子濃度減小，離子反應(yīng)發(fā)生.

2.3 優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)

為了深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提升學(xué)生的知識(shí)遷移、應(yīng)用能力，教師在實(shí)際實(shí)施項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中還可以增加練習(xí)，但是要保證練習(xí)與實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的連貫性.例如，在學(xué)生探究、回答問題“如何處理酸性Cr₂O^2-₇廢水”之后，教師可拓展含Cr₂O^2-₇的酸性廢水處理的四種處理工藝知識(shí).同時(shí)，為了加深學(xué)生對(duì)這些工藝知識(shí)的理解和應(yīng)用，設(shè)計(jì)與其相關(guān)的練習(xí).另外，完成課堂小結(jié)后教師還可以讓學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖，進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解.

參考文獻(xiàn)：

[1]張莉.走向深度學(xué)習(xí)的高中化學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)及實(shí)施：以“自制原電池”教學(xué)為例[J].現(xiàn)代教學(xué)，2022（S1）：82-83.

[2]馬靜雅.基于真實(shí)情境的高中化學(xué)深度學(xué)習(xí)的標(biāo)準(zhǔn)化探索[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化，2022（04）：139-141.

[責(zé)任編輯：季春陽]