基于化學學科觀念的教學——參加江蘇省2012年高中化學優(yōu)質課比賽的感受

丁浩（江蘇省梁豐高級中學　江蘇張家港　215600）

基于化學學科觀念的教學——參加江蘇省2012年高中化學優(yōu)質課比賽的感受

丁浩
（江蘇省梁豐高級中學江蘇張家港215600）

摘要：優(yōu)質課評比是老師在教學生涯中的必修課。文章以參加省化學優(yōu)質課比賽為例，以賽前準備、教學設計、教學過程和課后反思幾個方面談如何準備好優(yōu)質課的評比。

關鍵詞：探究；角色轉換；問題解決；教學流程

中圖分類號：

文章編號：1008-0546（2015）03-0061-03G633．8

文獻標識碼：B

2012年12月江蘇省中小學教學研究室在連云港舉辦了高中化學優(yōu)質課評比活動，作為選手，我有幸參加了本次比賽，參加的比賽課題是“鎂的提取及應用”，本文就比賽的課前準備、教學設計和教學過程和課后思考談一下自己的感受，與同仁交流。

一、研讀課程標準、知曉教材意圖

從課程標準內容看，在化學中1中的要求是“根據生產、生活中的應用實例或通過實驗探究，了解鈉、鋁、鐵、銅等金屬及其重要化合物的主要性質，能列舉合金材料的重要應用?！闭n標中并沒有直接體現“鎂”的相關教學要求。

蘇教版中編排了“鎂的提取及應用”，共有兩部分內容：鎂的提取、鎂的性質；人教版《化學與技術》第二單元“化學與資源的開發(fā)利用”課題2“海水的綜合利用”中有“海水提鎂”，沒有鎂的性質部分。那么在蘇教版教材中編排這一內容的意圖又是什么呢？從蘇教版教材體系看，專題2涉及了從海水中提取非金屬氯、溴、碘和金屬鈉、鎂，為專題3從礦物到基礎材料的學習打下基礎。那么教材中設置“鎂的性質”的意圖是什么？筆者以為鎂的性質主要是為了完善鎂的提取的過程，讓學生更容易理解氫氧化鎂制取鎂的方法。

二、了解學生學情、合理加工教材

1．知曉學情是為了更好地尊重學生

尊重學生，不僅體現在尊重學生的現有知識、更體現在尊重學生的能力現狀；了解學生的學情還有利于教學中充分調動積極性，并把已有的知識運用到新情景問題的解決中。學生已經學習的相關知識：鎂的性質（顏色、狀態(tài)、以及和O2的反應），鎂是一種比較活潑的金屬、具有金屬通性，溶解性和溶解度的相關知識，物質的量濃度計算（離子濃度的換算），離子反應和離子方程式的運用，鐵、銅、鈉等金屬的制備，氯堿工業(yè)等。

（1）教學設計中要體現對學生知識的尊重

在教學設計中要充分運用已有知識，但也要適可而止，不宜過度追求全面和拔高。

對于海水中Mg2＋濃度，各種資料上大多提供的是質量濃度（每升中有多少克），在學習了物質的量濃度后，物質的量濃度更能反映出量的關系，但是如果在課堂上進行換算，可能會沖淡主題；所以在設計中直接給出經過換算后的離子的物質的量濃度，既直觀，又避免難度過大而沖淡主題。再如在MgCl2溶液制取MgCl2中，不盲目地拔高，對于在MgCl2溶液制取無水MgCl2中回避MgCl2水解的問題、留有懸念留待學生品味。

（2）教學設計中要體現對學生的能力的尊重

學習是知識建構的過程，通過搜索，找到連云港恒海鎂業(yè)有限公司是國內較早從海水中提取鎂及其化合物的企業(yè)。引導學生從原料、加工、運輸等方面進行企業(yè)的選址，同時了解到海水資源開發(fā)的重要性。

在學習鎂的提取及應用前學生已經學過多種工業(yè)生產原理和工藝，學生有能力在海水制鎂的基礎上完善化工產業(yè)鏈，同時也幫助學生對相關工業(yè)生產進行有機的結合，感受到學以致用的樂趣。更加強了化學知識與社會生活和工農業(yè)生產的密切聯系。這樣才能讓學生真正經歷升華認識的過程。

2．對教材進行有效加工，有效分解難點

教材使用的是精辟、適度概括的語言，在教學中需要對教材的內容作適當的加工，以期更好地適應學生、收到更好的教學效果。

在自然界中鎂的含量時，教材中提到海水中鎂的含量為1．8×1015噸，查閱資料了解到全世界的菱鎂

礦資源量約為120億噸，這兩個數據的比較不夠直接，所以在教學設計中把海水中鎂的含量轉為了1800萬億噸，并且用餅圖的形式呈現，這對學生無論是直接的體驗還是視覺的沖擊都是比較大的，學生也更容易感受到從海水中提取鎂的重要性和可行性。

在鎂的提取過程中，如果直接把“從海水中的鎂離子到鎂單質”這個命題拋給學生，可能學生比較難以接受，可以把這個命題中分成兩個子命題：一是從海水中富集鎂，即“把Mg2＋轉化為哪種化合物從海水中分離出來”；二是從Mg（OH）2制取Mg。對于第一個命題，由物質的分離方法學生比較容易和沉淀法結合起來，進而通過鎂化合物的溶解度判斷轉化為氫氧化鎂是可行的，再通過實驗的方法判斷使用哪種沉淀劑；第二個命題學生在比較其它金屬的制備方法，可以從電解、還原、置換、加熱分解等角度設計可能的途徑。這樣處理學生就有可操作性，有著手點。

三、設置探究問題、嘗試問題解決

在教學設計中，針對本課題難點有“海水中提取鎂的沉淀劑的選擇”、“工業(yè)制鎂的方案的設計和選擇”，采用了“問題探究”式教學方法，在富集、分離、堿的選擇、冶煉方法和原料選擇等一系列問題上，不提供現成的知識和結論，在教師的適度引導下，學生根據已有的知識和提供補充資料，通過讓學生小組合作的方式解決真正的問題，來學習隱含于問題背后的科學知識。

1．圍繞三個探究過程

設計中主要從三種探究進行：實驗探究——從海水中富集鎂的方案，方案探究——從Mg（OH）2到Mg單質的可能性方案，性質探究——鎂的可能的化學性質。

（1）實驗探究——從海水中富集鎂的方案。

在鎂的富集方法的判斷上，通過鎂的常見化合物和溶解性判斷：把鎂離子轉化為氫氧化鎂是可行的，在沉淀劑的選擇上通過實驗探究來判斷。

實驗中提供了1mol·L－1NaOH溶液、1mol·L－1KOH溶液、飽和Ca（OH）2溶液分別與模擬海水（0．05 mol·L－1MgCl2溶液）、模擬鹵水（3 mol·L－1MgCl2溶液）反應，通過現象（只有模擬鹵水與NaOH、KOH溶液反應生成白色沉淀）說明把Mg2＋轉變成Mg（OH）2是正確的，選用海水曬鹽得到的鹵水也是可行的；但是飽和石灰水和濃MgCl2溶液沒有明顯現象說明使用石灰水不可行，通過工業(yè)利潤最大化判斷沉淀劑的使用（提供各種常見堿的市場價格），推斷應該是Ca（OH）2，并且類似于工業(yè)制取漂白粉使用石灰乳。

（2）方案探究——從Mg（OH）2到Mg的可能性方案

學習過程，我以為就是充分利用原有認知結構對新知識的固定作用，只有把新的學習內容中的要素與已有認知結構中特別相關的部分聯系起來，才能有意義地習得新內容，這樣的學習才有意義。如在討論選擇從Mg（OH）2到Mg的冶煉方法時，通過學生回憶初中學過的金屬Fe、Cu等金屬的冶煉、結合剛學過的活潑金屬Na冶煉，激活了學生的原有的知識，在學生“已經知道的”與“需要知道的”知識之間架設起橋梁，為學生選擇鎂的冶煉方法提供知識的固定點。

（3）性質探究——鎂的可能的化學性質

從已知推測未知是一個化學工作者必須具備的能力，在教學中從節(jié)日焰火中Mg是耀眼的明星引出Mg的可能的性質、結合學過的金屬通性和活潑金屬Na的性質，推測Mg可能的性質；并由學生板演可能的反應方程式：Mg和H2SO4反應、Mg和CuSO4反應；提供蒸餾水、酚酞、鎂條由學生實驗判斷自己的推測是否正確。大多數同學能夠結合鈉和水的反應，通過滴加酚酞溶液變紅判斷生成了Mg（OH）2，同時通過Mg和滴有酚酞的蒸餾水反應沒有Na和H2O劇烈得出Mg金屬性沒有Na強的結論。

對于Mg和CO2反應，這個實驗現象很明顯，但是從知識體系上看對學生的沖擊是很大的，因為CO2一直是以滅火劑的形象出現的。同時引導學生回頭看：進一步對從Mg（OH）2制取Mg的方案探究判斷：用H2、C 或CO還原Mg（OH）2是不可行的。

2．體現四種角色的轉換

在教學中設計了學生的多種角色的轉化：企業(yè)家、化學工藝設計師、政府工作人員和化學研究者等角色，通過不同角色扮演，讓學生有機會體驗從多種、更真實的角度考慮問題，并對學生的今后的職業(yè)傾向有一定的影響。

企業(yè)家，更多地應該從成本和利潤的角度，提出適合的廠址，把海水制鎂的企業(yè)建立在連云港可以充分運用豐富的原材料：海水、貝殼可以制得CaO、進一步制得石灰乳用于沉淀Mg2＋。

化學工藝設計師，主要是從把Mg2＋富集為沉淀、并由Mg（OH）2制得Mg，參考其它金屬的冶煉方法提出可能的途徑，比如參考活潑金屬Na可以采用電解方法制Mg，參考Fe、Cu可以采用還原法制Mg（H2、C 或CO還原法），參考Hg可以采用加熱的方法制Mg，經甄別得出合適的途徑。在此過程中學生充分運用已有的知識集體討論，各種方法和方案的碰撞，在比較中獲得知識。

作為政府工作人員，要合理地配置資源，引導相關企業(yè)互相合作，從完善上下游產業(yè)鏈的角度引導相關企業(yè)的加入，做到資源共享、降低成本，充分發(fā)揮和放大產業(yè)園的功能。

化學研究者，是培養(yǎng)學生發(fā)展的取向，如何參考已知的物質性質研究未知物質性質？一般通過“推測——實驗驗證”方法。在學習了Na、Fe、Cu等多種金屬的性質后，Mg性質的學習可以讓學生模擬化學研究者嘗試通過金屬通性和類比研究，得出Mg的可能的性質，再以實驗驗證。

四、明了課堂環(huán)節(jié)，合理編制流程

教學流程圖，也有利于老師厘清教學思路，可以直觀地顯示整個課堂活動中各個要素之間的關系、反映出教師教學過程設計的邏輯性，可以讓老師更明了教學重點、難點以及對重難點的突破更有針對性。

設計“鎂的提取及應用”（蘇教版）流程圖，本流程在授課后又經過了修改。

五、機智應對“意外”，關注生成過程

課堂，是一個具有生成性過程，正因為如此，準備再充分的教學設計也會遇到“意外”，面對意外，需要我們老師冷靜面對、及時應對。在實際教學中“方案設計——從Mg（OH）2到Mg單質”環(huán)節(jié)，學生有三種回答的情況出乎意料：一種是Mg（OH）2和N2反應、二是Mg（OH）2和H2反應、三是Mg（OH）2和C反應。這三種方案的出現時以前沒有設想過的，因為一般學生首先會考慮Mg（OH）2分解產生MgO再用H2或C還原，那么有沒有必要解釋Mg（OH）2的分解？如何解決這三個疑問？在課堂有限的時間內如何解答？

筆者是這樣處理的，根據Mg（OH）2和H2反應，請學生回答可能的產物為“Mg和H2O”、“可以用C還原Mg（OH）2得到Mg和CO2”，這時聯想到Mg和H2O、CO2的反應在性質探究中要學習，所以不直接進行判斷：“利用現有知識還無法解決，那么我們能否通過以下的學習來解決”引導學生到鎂的性質的學習上。還有同學提出“可以用N2與Mg（OH）2反應”，一句話帶過：“氮氣的化學性質很穩(wěn)定，不和氫氧化鎂反應”帶過，不做過多地停留。

盡管實驗已經不再是研究化學的唯一的途徑，但是在中學階段，我們還是需要加強對實驗的研究。Mg與H2O的反應，我們一般實驗都是采用先和滴有酚酞的冷水反應，加熱后紅色加深。在比賽前試上也是這樣進行的，而且現象也和意料的一樣。但是課前在準備室，我對Mg和H2O的反應進行加熱，發(fā)現紅色在加深后反而變淡了，當時可能時間也比較緊，于是決定放棄加熱操作?，F在想來可能是酚酞在加熱時被氧化了、也可能是Mg（OH）2分解了抑制了電離使得氫氧根離子濃度減小。就是這樣一個從高中到工作一直都“很乖”的實驗居然有意外，我想很多實驗可能都需要我們進一步推敲。

精彩的課堂不在于炫目的亮點，其魅力在于生成過程中，需要教學設計，更需要我們用表達精準、具有生成性、富有挑戰(zhàn)性而有開放性的問題來引導學生，拓展學生的想象空間。

參考文獻

［1］楊玉琴，倪娟．彰顯“技術思想”的教學設計——以“鎂的提取及應用”為例［J］．化學教育，2014，（6）

［2］劉革平，龔繼新．化學新課程該如何教——展示課“鎂的提取”的教學評析［J］．2012，（8）

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．03．023