元素化合物復(fù)習(xí)教學(xué)中的情境創(chuàng)設(shè)

彭捷

摘要：化學(xué)學(xué)科知識與生產(chǎn)生活密切相關(guān)。在元素化合物知識的教學(xué)中，可以把化工生產(chǎn)的真實情境截取、簡化和重整，讓中學(xué)生在實際問題的解決中遷移概念、建構(gòu)模型。教師接觸真實情境的途徑可以通過文獻查閱，在日常網(wǎng)絡(luò)瀏覽中的積累。教師通過不斷學(xué)習(xí)，專業(yè)成長，建立合作學(xué)習(xí)型師生關(guān)系。

關(guān)鍵詞：元素化合物；情境；問題設(shè)置；遷移

文章編號：1008-0546（2021）12-0074-04中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.12.018

一、化學(xué)學(xué)習(xí)需要在情境中進行

化學(xué)學(xué)科，是人們探索自然、利用自然資源的經(jīng)驗積累。為了探明自然資源的存在與含量，我們研究物質(zhì)的性質(zhì)、檢驗和分析；為了得到濃度足夠的工業(yè)原料，我們研究物質(zhì)的分離、提純和轉(zhuǎn)化；為了在生產(chǎn)和生活的同時兼顧環(huán)境友好，我們研究物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)的原理、資源的綜合利用和環(huán)境保護；為了做好化工產(chǎn)品的安全使用與廢品回收，我們需要不斷地研究物質(zhì)性質(zhì)、開發(fā)它們的新用途。

元素的單質(zhì)和化合物，來源于自然，在工廠中轉(zhuǎn)化、變化，服務(wù)于社會，影響著人們的生活[1]。概念原理類的知識需要具體實例的詮釋與具體呈現(xiàn)。真實的情境使問題的呈現(xiàn)更加豐滿，使學(xué)科知識的價值得以體現(xiàn)，也使學(xué)習(xí)者能直觀感受到學(xué)科魅力。情境中得來的知識，也會因此具備多層次的特征，陳述性知識不斷強化，程序性知識得到鞏固，策略性知識因此“激活”。

二、真實情境運用于教學(xué)需要提煉精簡

真實的化工生產(chǎn)和社會應(yīng)用往往是錯綜復(fù)雜的。它們涉及其他學(xué)科的知識，例如流體力學(xué)、生物酶活性、數(shù)學(xué)建模獲得經(jīng)驗公式等。一節(jié)高中化學(xué)課需要聚焦本學(xué)科知識，所以復(fù)雜而真實的情境需要教師預(yù)先進行“簡化”“切割”和重整。把工業(yè)生產(chǎn)中跨學(xué)科、結(jié)構(gòu)交錯的專業(yè)知識，簡化為高中化學(xué)知識能解決的、結(jié)構(gòu)簡潔的問題。參見圖1。

以工業(yè)制硫酸的工業(yè)場景為例。經(jīng)過文獻查閱，用硫化氫制硫酸的生產(chǎn)流程如圖2所示[2]。

文獻提到的生產(chǎn)方法以硫化氫為原料，這是一個很好的情境素材，可以作為課本知識的補充和拓展，體現(xiàn)硫和它主要化合物間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。但是原圖展示的具體溫度、裝置符號等元素不是我們目前關(guān)注的對象。把以上兩流程相結(jié)合，硫化氫為原料這一特點整合到基本方法的流程圖中，得到簡化后的流程圖（圖3），用以呈現(xiàn)生產(chǎn)硫酸的新路線。作為教學(xué)情境，簡明扼要。

三、教師接觸真實情境的渠道

真實的情境存在于生活的方方面面，除了專業(yè)文獻的檢索與閱讀，保持一顆好奇求知的心，常常能在生活中有所發(fā)現(xiàn)。

1.文獻閱讀

在進行相關(guān)內(nèi)容教學(xué)之前，利用關(guān)鍵詞在中國知網(wǎng)檢索專業(yè)期刊論文信息，可以獲得課本內(nèi)容相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)、實用技術(shù)等類型的支撐信息。這些內(nèi)容可以精簡提煉、整合到一個適合中學(xué)生閱讀的情境當中。

例如在硫元素化合物的教學(xué)準備中，需要把硫元素的轉(zhuǎn)化放在生動的場景中，進而引出問題。經(jīng)過文獻查閱，發(fā)現(xiàn)云南騰沖[3]、日本某地，地?zé)幔òl(fā)電）礦水中含有H2S，需要除去[4]，而H2S作為一種有毒氣體，分子間不像水一樣存在氫鍵，液化溫度低，不易加壓后罐裝出售，很難作為副產(chǎn)品開發(fā)利用，處理廢氣還會產(chǎn)生經(jīng)濟成本。

怎樣除去地?zé)崴械牧蚧瘹淠?？硫化氫可以有哪些渠道轉(zhuǎn)化，以進行后續(xù)處理呢？各個渠道轉(zhuǎn)化的成本如何？有沒有盈利的可能？……學(xué)生在情境中很容易產(chǎn)生這一系列的問題，也產(chǎn)生了解決問題的內(nèi)驅(qū)力。

2.科普網(wǎng)站瀏覽學(xué)習(xí)

果殼網(wǎng)上時常有作者原創(chuàng)科普文章，其中不乏專業(yè)領(lǐng)域的科研工作者。素材往往配合生動有趣的圖片或視頻。

例如有一篇講黃鐵礦的文章[5]，為黃鐵礦這一生活中不多見的礦物提供了詳細的背景信息。配圖（圖4）精美，講解詳盡。經(jīng)過改編，可以得到這樣一系列考查概念原理的問題：在礦物化石收藏界，黃鐵礦化石“腐爛”的現(xiàn)象，產(chǎn)生斑塊和粉末、表面膨脹、裂開，甚至最后粉碎等一系列現(xiàn)象?！案癄€”的黃鐵礦石會散發(fā)出刺激性氣味，放置在標本附近的紙質(zhì)標簽會出現(xiàn)“焦痕”。

3.自媒體公眾號學(xué)習(xí)

微信、微博、知乎等平臺上有一些以科學(xué)、化學(xué)的自媒體公眾號，定期推出科學(xué)普及、前沿動態(tài)介紹類的文章。作者不乏相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者，例如“畢導(dǎo)”，他總是能從生活中最為常見的現(xiàn)象出發(fā)，挖掘其背后的知識理論，接著再往上拔高一個級別，例如視頻“相切可吃理論”，研究落地的薯片是否還可以吃。作者的專業(yè)知識儲備量對于科普創(chuàng)作而言，可以說是游刃有余，例如專題視頻“有機化學(xué)合成人”，介紹了人形小分子、在納米賽道上“馳騁”的分子小車，展望了分子小車定向運輸藥物的應(yīng)用前景。知乎上還有“中科院物理所”這樣的專業(yè)團隊，親自下場與科學(xué)愛好者互動。更不乏“SME情報員”這樣的團隊，專注科學(xué)史、科學(xué)家的介紹，偶爾挖掘一下冷知識。這些內(nèi)容善加使用，可以在課堂上創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境、引起學(xué)生興趣、拉近化學(xué)課與學(xué)生生活的距離。

4.網(wǎng)絡(luò)購物平臺的素材提煉

購物平臺除了圖片文字的介紹，經(jīng)常還有賣家自行拍攝的視頻。這些視頻視角獨特，偶爾會有創(chuàng)設(shè)學(xué)科情境的好素材。例如出售石材的商家，為了介紹他的商品——石板來自深山，取自天然，拍攝了一段輕鑿石塊側(cè)面，進而一片一片取下石板的視頻（截圖見圖5）。在介紹晶體微觀有序和宏觀規(guī)則的外表時，這段視頻能提供學(xué)生直觀的認知素材。

需要指出的是，網(wǎng)絡(luò)上的內(nèi)容要注意甄別，尤其是視頻內(nèi)容，一定要在使用之前反復(fù)核實。對于其中用到的數(shù)據(jù)、概念，一定要事先與官方資料比對。

四、結(jié)語

化學(xué)學(xué)科知識具有社會性的特征，僅僅抽離出概念、理論與學(xué)生進行識記和推演練習(xí)，稱不上真正的化學(xué)教學(xué)?；瘜W(xué)概念的建構(gòu)都是有情境的，情境中化學(xué)知識可以獲得充分的價值體現(xiàn)[6]。

真實具體的問題情境除了引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更重要的是學(xué)生獲得了化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)形成發(fā)展的重要平臺，也為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了真實的表現(xiàn)機會。例如，在非金屬硫元素的復(fù)習(xí)課中，簡化實際生產(chǎn)的流程圖創(chuàng)設(shè)了情境，自身也是對課本流程的遷移，情境具備了遷移的功能。學(xué)生運用已有的學(xué)科基本觀念和知識，借助價類二維圖的支持，能夠解決實際問題。情境也可以兼有建構(gòu)的功能，從S到Cl，再到N和C，再到非金屬元素大類。這一過程先是水平遷移，然后垂直遷移（圖6）。

對于發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)來說，真實（簡化）情境下的建構(gòu)學(xué)習(xí)和遷移學(xué)習(xí)都非常重要?！罢鎸嵡榫场焙汀皩嶋H問題”組成了具體的任務(wù)，在任務(wù)解決的過程中，學(xué)生運用了化學(xué)知識，也重構(gòu)和內(nèi)化了知識。知識的價值在于運用，有效的學(xué)習(xí)得以發(fā)生。

每個學(xué)生都有自己的智力特點、不同的智能傾向。鮮活的問題場景允許不同的人從不同的角度切入。新時代的教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的合作者、引導(dǎo)者和參與者，運用自身的學(xué)科知識優(yōu)勢，平時廣泛涉獵，接觸、提取適合學(xué)生的問題情境，為學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)鮮活的場景，為學(xué)生的展示提供逼真的舞臺，讓學(xué)生在適合自己的道路上勇往直前。這是新型師生關(guān)系的發(fā)展方向，也是教師提高自身素養(yǎng)的內(nèi)驅(qū)力。

參考文獻

[1]周仁鴿.論教學(xué)問題情境化的方向與策略[J].化學(xué)教學(xué)，2013（4）：49-51

[2]孫建敏.硫化氫制硫酸生產(chǎn)情況介紹[J].硫酸工業(yè)，1993（5）：49-50

[3]程汝南.騰沖熱礦水初步研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，1981（6）：28-33

[4]張維德.日本地?zé)岚l(fā)電中硫化氫的處理[J].環(huán)境保護科學(xué)，1981（4）：45-48，29

[5]lowy.黃鐵礦為什么會爛掉[EB/OL]（2019-01-02）[2021-03-01].https：//zhuanlan.zhihu.com/p/50285096

[6]普通高中化學(xué)課程標準修訂組.普通高中化學(xué)課程標準（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018：188