基于化學(xué)核心素養(yǎng)的真實情境的創(chuàng)設(shè)策略
——以“鎂的提取及應(yīng)用”課堂教學(xué)為例

楊少芬

（福建省晉江市第一中學(xué)，福建晉江 362200）

引言

核心素養(yǎng)的培養(yǎng)需要以復(fù)雜的、靈活多變的具體情境為載體，“化學(xué)教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的特征，包括針對性、主體性、真實性、啟發(fā)性、整體性”[1]。在“鎂的提取及應(yīng)用”的教學(xué)中，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)真實的情境，以加深學(xué)生對本節(jié)課內(nèi)容的理解。

一、教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生原有認(rèn)知水平

對“鎂的提取及應(yīng)用”的教學(xué)，教師應(yīng)先依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生原有認(rèn)知水平創(chuàng)設(shè)真實情境，再根據(jù)真實情境生成學(xué)習(xí)任務(wù)，通過驅(qū)動性問題啟發(fā)學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)，建構(gòu)學(xué)科核心知識，形成學(xué)科學(xué)習(xí)的思想和方法，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)，如圖1 所示。

圖1

（一）教學(xué)目標(biāo)

在設(shè)計教學(xué)目標(biāo)時，教師可以從顯性知識所蘊含的學(xué)科觀念、方法、價值與學(xué)科核心素養(yǎng)等角度出發(fā)。結(jié)合《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》主題2 的內(nèi)容要求和學(xué)業(yè)要求，我們制定的教學(xué)目標(biāo)如下。

（1）能結(jié)合應(yīng)用實例，了解鎂及其化合物在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用和對社會發(fā)展的作用；能從元素化合價和物質(zhì)類別角度，預(yù)測鎂及其化合物的化學(xué)性質(zhì)。

（2）能通過實驗探究，培養(yǎng)證據(jù)推理意識；認(rèn)識實驗室獲取鎂的轉(zhuǎn)化途徑，感悟物質(zhì)轉(zhuǎn)化是有規(guī)律可循的，是需要條件的，以及反應(yīng)條件控制對物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要作用，建立物質(zhì)性質(zhì)及制備的認(rèn)知模型。

（3）能結(jié)合所學(xué)知識和信息提示，從“方案科學(xué)性”“綠色化學(xué)”等角度選擇合適的生產(chǎn)原料，設(shè)計從海水中提取鎂的方案、評價方案，并提出優(yōu)化措施，增強社會責(zé)任感。

（二）學(xué)生原有認(rèn)知水平

學(xué)生已了解到海水中蘊藏著寶貴的資源，學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等學(xué)科核心知識。學(xué)生已初步具備“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的思維、實驗操作基本技能和分析與解決簡單化學(xué)問題的能力等，但設(shè)計、評價實驗方案的能力、工藝流程相關(guān)知識儲備仍較為欠缺。

二、教學(xué)組織

【情境1】提供科技、新聞素材——鎂合金在航空航天、交通運輸、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

學(xué)習(xí)任務(wù)：了解鎂及其合金的相關(guān)應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀。

問題：鎂及其合金被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的原因是什么，你對鎂及其合金的性質(zhì)有哪些方面的認(rèn)識？

學(xué)生活動：閱讀、思考、回答、評價。

【情境2】播放鎂在氮氣中燃燒的視頻。學(xué)生從試劑瓶中取出鎂條，用砂紙除去表面氧化膜，用手“摸一摸”，設(shè)計探究鎂的化學(xué)性質(zhì)的實驗。

學(xué)習(xí)任務(wù)：實驗探究鎂的化學(xué)性質(zhì)。

問題鏈：（1）鎂的活潑性如何？（2）結(jié)合鎂的原子結(jié)構(gòu)推測，鎂作為一種金屬單質(zhì)，可能與哪些常見物質(zhì)反應(yīng)？設(shè)計實驗證明你的結(jié)論。（3）請從實驗和理論角度比較鈉、鎂的活潑性。

學(xué)生活動：觀看視頻，觀察、描述鎂的物理性質(zhì)，推測鎂可能具有的化學(xué)性質(zhì)。

【情境3】（1）實驗室欲制取少量金屬鎂，請結(jié)合“鎂的發(fā)現(xiàn)史”設(shè)計兩種以上制備方案，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。提供試劑：MgO、MgCl2、MgSO4，其余任選。

（2）結(jié)合資料卡1～3，設(shè)計從海水中提取鎂的工藝流程，并從方案的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)等角度，與小組成員交流方案的優(yōu)劣。

資料卡1：鎂在自然界中的存在形式及含量。

資料卡2：工業(yè)上提取鎂的兩種最常用工藝：電解法、硅熱法。

資料卡3：海水及其母液中c(Mg2+)，幾種鎂的化合物的溶解度、熔點，常見的幾種堿的市售價格等信息。

學(xué)習(xí)任務(wù)：設(shè)計從海水中提取鎂的工藝流程，交流討論。

問題鏈：（1）回顧所學(xué)金屬的冶煉方法，說說為何鎂的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了比較曲折的過程？（2）回顧“溴、碘的提取”工藝流程，包括哪幾個部分？（3）從化合價、物質(zhì)類別兩個角度分析海水中的鎂元素轉(zhuǎn)化為金屬鎂發(fā)生了哪些變化？（4）富集鎂離子時選取何種沉淀劑？如何將Mg(OH)2轉(zhuǎn)化為單質(zhì)鎂？為何不能用CO、H2等還原劑在高溫下還原氧化鎂？為何電解熔融MgCl2而不是MgO？哪些環(huán)節(jié)能提高經(jīng)濟(jì)效益，減少環(huán)境污染？

學(xué)生活動：閱讀“鎂的發(fā)現(xiàn)史”，設(shè)計實驗室制取鎂的方案。小結(jié)金屬冶煉方法與其活潑性的關(guān)系。閱讀資料卡，設(shè)計、交流、評價方案。

課外延伸：白云石中提取鎂（皮江法煉鎂）相關(guān)素材。

學(xué)生活動：課外查閱資料，對比電解法、硅熱法的優(yōu)缺點。

三、教學(xué)反思

“先行組織者”練習(xí)不是為了提高學(xué)生記憶新知識的能力，而是為了培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力，提高學(xué)生的理解能力和學(xué)習(xí)效果，強化學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，促進(jìn)知識的保持和遷移。本節(jié)課的教學(xué)反思如下。

（一）創(chuàng)設(shè)真實情境以激發(fā)學(xué)生求知欲，建構(gòu)元素及其化合物性質(zhì)認(rèn)知模型

教師敘述“鎂及其合金的相關(guān)發(fā)展及應(yīng)用前景”新聞素材，讓學(xué)生了解鎂及其合金的廣泛應(yīng)用，打開關(guān)于鎂的新“視”界；而后引導(dǎo)學(xué)生從鎂的原子結(jié)構(gòu)和物質(zhì)類別兩個角度，推測鎂的化學(xué)性質(zhì)；再通過實驗探究等手段驗證既有猜測。在探究鎂的化學(xué)性質(zhì)的過程中，教師通過鎂在氮氣中燃燒視頻及鎂在CO2中燃燒的實驗，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)沖突，更新、重整“N2、CO2不支持燃燒”的知識庫，對鎂的強還原性進(jìn)行再認(rèn)識。通過比較鎂、鈉分別與水反應(yīng)的現(xiàn)象，以及推測鎂與水反應(yīng)的產(chǎn)物，并設(shè)計實驗驗證產(chǎn)物，學(xué)生進(jìn)一步體會到分類、對比、實驗等科學(xué)方法在化學(xué)研究中的重要作用，培養(yǎng)了證據(jù)推理意識。

（二）模擬科學(xué)家探究過程，培養(yǎng)科學(xué)探究精神與創(chuàng)新意識

通過“鎂的發(fā)現(xiàn)史”實現(xiàn)知識的遷移，學(xué)生能更好地理解、掌握金屬冶煉的本質(zhì)，感悟?qū)嶒炇沁M(jìn)行化學(xué)研究的重要手段，感悟科學(xué)探究過程的艱辛，以及感受取得最終成果的喜悅，激發(fā)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。

（三）體驗實際生產(chǎn)工藝流程，增強學(xué)生社會責(zé)任感

本節(jié)課教師通過給學(xué)生介紹“鎂在自然界中的存在形式”“工業(yè)冶煉鎂的技術(shù)”“常見幾種堿的市售價格”等開闊學(xué)生視野；以設(shè)計海水中鎂的提取流程為主線索，建構(gòu)從海水中獲取化學(xué)物質(zhì)的生產(chǎn)模型，包括原料預(yù)處理（或富集）、分離提純、核心反應(yīng)等主要流程，同時考慮經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)等因素。在該環(huán)節(jié)中，學(xué)生從微觀角度（離子反應(yīng)）分析物質(zhì)變化的本質(zhì)，選擇合適的試劑及反應(yīng)條件實現(xiàn)生產(chǎn)目的，認(rèn)識到物質(zhì)變化是有條件的、反應(yīng)條件是可控的等，同時增強社會責(zé)任感。

結(jié)語

不同學(xué)段的學(xué)生在認(rèn)識問題的深度、知識技能的整合程度、解決問題的思維方式和探究模式上存在明顯差異。因此，在創(chuàng)設(shè)真實情境時，教師應(yīng)合理設(shè)計驅(qū)動性問題，或幫助學(xué)生在課堂上掃清思維障礙、順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)，或驅(qū)動學(xué)生在課外自主查閱資料、探究，從而真正培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。一堂課能解決的問題畢竟有限，教師可提供若干素材，設(shè)計課后分層作業(yè)，讓學(xué)生通過完成課后作業(yè)加深對所學(xué)知識的理解。