利用生活元素創(chuàng)設(shè)化學(xué)學(xué)習(xí)情境

姜苗苗

[摘? ?要]在化學(xué)課堂教學(xué)中，教師利用生活中的某些元素類比化學(xué)知識，創(chuàng)設(shè)化學(xué)學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生感知到化學(xué)無處不在，深刻體會化學(xué)的真實(shí)性和實(shí)用性，從而提高化學(xué)課堂教學(xué)效率。

[關(guān)鍵詞]生活元素;學(xué)習(xí)情境;模擬實(shí)驗(yàn)

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）20-0070-03

在化學(xué)課堂教學(xué)中，教師要想靈活多變地、輕松自如地駕馭課堂，就要不拘泥于自己原定的教學(xué)計(jì)劃，要勇于創(chuàng)新。利用生活元素創(chuàng)設(shè)化學(xué)學(xué)習(xí)情境就是教學(xué)形式多樣化與創(chuàng)新的一個重要體現(xiàn)。在教學(xué)中，教師以生活中常見的趣味性實(shí)例入手，將生活與化學(xué)知識緊密聯(lián)系，使學(xué)生在有限的時間內(nèi)掌握較為復(fù)雜的知識，從而激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，在常規(guī)教學(xué)中，如果教師利用化學(xué)藥品和器材進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，或者讓學(xué)生分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，盡可能多地在每個章節(jié)都配以相關(guān)的可操作性實(shí)驗(yàn)，并讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)貼近生活，利用生活中的某些元素類比化學(xué)知識，相信學(xué)生在獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的過程中，會感知到化學(xué)無處不在，深刻體會化學(xué)的真實(shí)性和實(shí)用性。

一、利用生活元素創(chuàng)設(shè)情境的實(shí)例

（一）微粒之間的相互作用——共價鍵

1.課堂教學(xué)示例

以生活中的化學(xué)進(jìn)行導(dǎo)課，如汽車發(fā)生碰撞時，安全氣囊中所產(chǎn)生的氣體為N2;潛水員自帶呼吸器里的氣體為O2;舞臺上常用噴灑干冰CO2的方法來制造白霧以渲染氣氛，引導(dǎo)學(xué)生思考：這些由非金屬原子構(gòu)成的氣體分子是如何形成的？此前學(xué)生已掌握離子鍵的相關(guān)知識，即金屬原子和非金屬原子之間通過轉(zhuǎn)移電子形成陰陽離子，陰陽離子之間再通過靜電作用形成離子化合物。那么，對于兩個非金屬原子，它們是如何相互吸引和結(jié)合的呢？從而誘發(fā)學(xué)生的求知欲，幫助學(xué)生建構(gòu)常見分子與微粒間作用力關(guān)系的思維模式。

教學(xué)過程中，通過復(fù)習(xí)舊知識——離子鍵的簡單內(nèi)容，讓學(xué)生積極、主動地完成并展示相關(guān)微粒電子式的書寫，在鞏固舊知識的同時，獲得成就感，建立自信心，內(nèi)生學(xué)習(xí)動力，為后面高效地學(xué)習(xí)做好鋪墊;通過整理并概念化介紹新知識點(diǎn)——共價鍵及共價化合物，確保學(xué)生在掌握共價鍵相關(guān)基本理論的前提下，引入美國課堂中的“HONC”規(guī)則，即氫原子或鹵素原子（Hydrogen and Halogen） 在與其他原子結(jié)合時會形成一個共價鍵;氧原子（Oxygen）形成兩個共價鍵;氮原子（Nitrogen）形成三個共價鍵;碳原子（Carbon）形成四個共價鍵。改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，向?qū)W生提前滲透化學(xué)專業(yè)英語詞匯，使學(xué)生能夠在熟悉的英語情境中，輕松地掌握本節(jié)課的難點(diǎn)知識，很好地培養(yǎng)了跨學(xué)科學(xué)習(xí)的能力。

為了幫助學(xué)生理解分子內(nèi)部的原子結(jié)合方式及掌握電子式的書寫方法，教師設(shè)計(jì)以下探究活動：用圓形的紙片來類比原子模型。學(xué)生分小組進(jìn)行活動，每組學(xué)生在限定時間內(nèi)，以“HONC”規(guī)則為前提，利用教師提供的一些帶有電子的原子紙片模型，構(gòu)造一些常見的共價化合物分子模型。一方面，此活動活躍了課堂氣氛，使教學(xué)任務(wù)情境化，每位學(xué)生在任務(wù)的驅(qū)動下，能夠充分發(fā)揮自身的合作、協(xié)調(diào)、溝通能力;另一方面，學(xué)生通過一些簡單易懂的分子紙片模型（如圖1），可快速掌握一些較為復(fù)雜的共價分子的電子式?！拔⒂^粒子宏觀化”使得抽象的化學(xué)語言得以形象化，使得學(xué)生的形象化思維向抽象化思維轉(zhuǎn)化，最終，能夠依據(jù)物質(zhì)及其變化的信息建構(gòu)模型，建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架，進(jìn)而培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。此活動更是體現(xiàn)了師生的平等性，師生共同分析討論，營造一種尊重、坦誠、公正的集體文化氛圍，注重師生之間、生生之間積極的情感互動，形成和諧、融洽的“情感場”，盡可能地讓更多的學(xué)生體會到成功的喜悅。

在此探究活動的評價中，需要每組派學(xué)生代表在黑板上畫出組內(nèi)成果，即不同共價分子的電子式，教師給予及時的反饋、評價與指導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)一些典型分子（如CO2、N2、H2O等）的電子式書寫要點(diǎn)，并對學(xué)生的積極表現(xiàn)給予一定的鼓勵與獎賞。

2.家庭拓展作業(yè)

上網(wǎng)查閱共價鍵的“鍵能”與“鍵長”的相關(guān)知識，完成以下實(shí)驗(yàn)，總結(jié)單鍵、雙鍵及三鍵的鍵能與鍵長的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)方案如下：

【實(shí)驗(yàn)】共價鍵強(qiáng)弱的比較。

將橡皮筋類比單鍵、雙鍵和三鍵，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)分析、總結(jié)共價鍵的鍵能和鍵長。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩⑾鹌そ铑惐裙矁r鍵，通過對比橡皮筋被拉伸的長度，進(jìn)而比較共價鍵的鍵能大小。

實(shí)驗(yàn)材料：米尺，170 g食物，454 g食物，908 g食物，若干橡皮筋，掛鉤，回形針，塑料袋。

實(shí)驗(yàn)過程：

（1）將橡皮筋掛在門上的掛鉤上，使其自然下垂，測量其原始長度;

（2）將170 g食物放在塑料袋中，用回形針將塑料袋掛在橡皮筋上，測量橡皮筋的長度并計(jì)算其拉伸后的長度;

（3）將170 g食物分別換成454 g食物、908 g食物，再測量橡皮筋的長度，并記錄;

（4）在門上的掛鉤上放置兩根橡皮筋，并重復(fù)步驟（2）和步驟（3），對比相同質(zhì)量食物的拉伸下，橡皮筋長度的變化;

（5）在門上掛鉤上放置三根橡皮筋，并重復(fù)步驟（2）和步驟（3），對比相同質(zhì)量食物的拉伸下，橡皮筋長度的變化（如圖2）。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及總結(jié)：假設(shè)將一根、兩根、三根橡皮筋類比共價鍵中的單鍵、雙鍵及三鍵，試著總結(jié)共價鍵中，單鍵、雙鍵及三鍵的鍵能與鍵長的關(guān)系。

共價鍵的性質(zhì)——單鍵、雙鍵及三鍵的鍵能與鍵長的比較，在任何版本的教材中都占有舉足輕重的地位。靈活選取生活中的常見元素——橡皮筋來類比共價鍵，通過測量一根、兩根及三根橡皮筋上所掛重物的質(zhì)量，進(jìn)而幫助學(xué)生理解“三鍵的鍵能最大，而鍵長最小”這一知識點(diǎn)。

此實(shí)驗(yàn)操作簡單快捷，成本也較低，學(xué)生可分小組完成或者自行完成，進(jìn)而總結(jié)共價鍵的性質(zhì)。該實(shí)驗(yàn)雖然只是一個拓展小實(shí)驗(yàn)，卻為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了學(xué)習(xí)情境，培養(yǎng)了學(xué)生的思維拓展能力。它讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)更加貼近生活，并利用生活中的某些元素類比化學(xué)知識，使學(xué)生感知到化學(xué)的真實(shí)性和實(shí)用性，這與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”相契合。學(xué)生初步學(xué)會收集各種證據(jù)，對物質(zhì)的性質(zhì)及其變化提出假設(shè)，并基于證據(jù)進(jìn)行分析推理，證實(shí)或證偽假設(shè)，解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系，確定形成科學(xué)結(jié)論所需要的證據(jù)和尋找證據(jù)的途徑。

（二）原子核的組成及同位素

1.課堂教學(xué)示例

課始，教師先引導(dǎo)學(xué)生回顧舊知識：相對原子質(zhì)量即某原子的質(zhì)量與C-12原子質(zhì)量的1/12的比值，再引入一則考古類新聞：1929年12月2日，北京人頭蓋骨被發(fā)掘出來，經(jīng)C-14含量測定，推測其約存在于70萬年以前，進(jìn)而引發(fā)學(xué)生思考：C-12和 C-14是同類原子嗎？它們有何區(qū)別？從而激發(fā)學(xué)生的好奇心。

教學(xué)過程中，教師從學(xué)生熟悉的原子部分知識展開，即原子是構(gòu)成物質(zhì)的一種微粒，它是由原子核和核外電子構(gòu)成的;再提出問題：原子核是否可以再分？如果可以，又可分為哪些微粒呢？接著直接轉(zhuǎn)述科學(xué)事實(shí)：大多數(shù)原子的原子核是由質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成的;然后利用多媒體展現(xiàn)三種微粒的質(zhì)量、相對質(zhì)量及電量對比的表格，待學(xué)生牢固掌握此部分內(nèi)容后，再次剖析盧瑟福金箔實(shí)驗(yàn)的模擬動畫，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生將得出更為具體的結(jié)論：相對電子而言，質(zhì)量較大的質(zhì)子和中子位于體積很小的原子核內(nèi)，電子則在原子核外做高速的運(yùn)動;引導(dǎo)學(xué)生深度思考：忽略電子的質(zhì)量，原子的相對原子質(zhì)量在數(shù)值上與原子的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)有何關(guān)系？質(zhì)量數(shù)是什么？最后總結(jié)本課重點(diǎn)：原子核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取近似值加起來，所得數(shù)值近似等于該原子的相對原子質(zhì)量，我們將其稱為質(zhì)量數(shù)，用符號A表示。[AZ]X中，Z表示質(zhì)子數(shù)，X表示元素符號。如[126]C表示質(zhì)量數(shù)為12，原子核內(nèi)有6個質(zhì)子的碳原子或原子核內(nèi)有6個質(zhì)子和6個中子的碳原子。在解釋了C-12原子的微觀組成后，讓學(xué)生試著總結(jié)C-14原子的微觀組成。學(xué)生便會順理成章地得出C-12和C-14是碳元素的兩種不同原子。教師總結(jié)同位素概念：同一種元素的原子具有相同的質(zhì)子數(shù)，但中子數(shù)不一定相同。

以學(xué)生感興趣的寵物進(jìn)行類比，展示一組小狗的圖片（如圖3），小狗屬于同一種類，但是它們卻有著各自不同的特征，如顏色、大小、耳朵的形狀、毛發(fā)的長度等都各不相同，但它們?nèi)詫儆谕晃锓N。由此類比化學(xué)中同一元素的原子，以此增強(qiáng)課堂的趣味性，進(jìn)而強(qiáng)化學(xué)生對于同位素的認(rèn)知。再通過一些常見同位素（如氕、氘、氚）原子內(nèi)部微粒個數(shù)的判斷，讓學(xué)生進(jìn)一步熟悉質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)及質(zhì)量數(shù)的判斷技巧，輕松破解本節(jié)課的重難點(diǎn)。

此外，還可以讓學(xué)生通過觀察元素周期表，強(qiáng)化某些常見元素的原子中所含質(zhì)子數(shù)的判斷，并提出問題：質(zhì)量數(shù)是整數(shù)，而元素周期表中的原子質(zhì)量為何是小數(shù)？引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，掌握利用同位素原子質(zhì)量及其相對百分含量來計(jì)算元素原子質(zhì)量的方法。在時間允許的情況下，帶領(lǐng)學(xué)生完成以下拓展性實(shí)驗(yàn)，以便學(xué)生深入理解元素原子質(zhì)量的計(jì)算方法。

2.課堂拓展實(shí)驗(yàn)

【實(shí)驗(yàn)】彩虹糖類比同位素測原子質(zhì)量。

教師準(zhǔn)備：為每個學(xué)生提前備好約50粒三種顏色的彩虹糖。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩⒉屎缣穷惐韧凰氐牟煌?，并?jì)算每顆彩虹糖的質(zhì)量，進(jìn)而使學(xué)生熟悉同位素原子質(zhì)量的計(jì)算方法。

實(shí)驗(yàn)材料：約50粒三種顏色的彩虹糖，電子天平，塑料杯或其他容器。

實(shí)驗(yàn)過程：每組學(xué)生將彩虹糖樣品進(jìn)行分組，可根據(jù)顏色或者大小等進(jìn)行分組，分成3組后，標(biāo)記為A、B、C組，將其視為三種同位素，分別稱量三組彩虹糖質(zhì)量，并記錄每組彩虹糖的數(shù)量，把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下列表格中（如表1）。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：

（1）用總質(zhì)量除以數(shù)量，計(jì)算出每組彩虹糖的平均質(zhì)量;

（2）分別用三組彩虹糖的數(shù)量除以彩虹糖總數(shù)得到每組的相對含量;

（3）分別用三組彩虹糖的相對含量乘以百分之百得到每組的百分含量;

（4）將步驟（2）中的相對含量乘以每組對應(yīng)的平均質(zhì)量得到每組彩虹糖（類比每種同位素）的相對質(zhì)量;

（5）將步驟（4）中各組彩虹糖的相對質(zhì)量相加，即為彩虹糖的原子質(zhì)量。

實(shí)驗(yàn)過程如圖4所示。

實(shí)驗(yàn)總結(jié)：一種元素的原子質(zhì)量等于這種元素的每個同位素質(zhì)量乘以該種同位素原子在自然界中的相對含量的和。

將學(xué)生感興趣的食物——彩虹糖類比為抽象的微觀粒子——原子，通過實(shí)驗(yàn)中相對簡單的計(jì)算過程，促進(jìn)學(xué)生掌握較為復(fù)雜的“元素原子質(zhì)量”計(jì)算問題。實(shí)驗(yàn)后，可以將未使用的彩虹糖作為獎勵分發(fā)給學(xué)生。學(xué)生“吃在嘴里，甜在心里”，進(jìn)而提升了化學(xué)課堂的魅力。

此實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，對觀察記錄的實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行加工并獲得結(jié)論，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的能力和創(chuàng)新精神。同時很好地培養(yǎng)了學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、教學(xué)反思

當(dāng)前教育形勢下，教師要重新審視和梳理學(xué)生的學(xué)科思維，把培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)潛力、提升學(xué)生綜合素養(yǎng)放在首位;使化學(xué)與生活有效結(jié)合，在落實(shí)化學(xué)基礎(chǔ)知識的同時，密切聯(lián)系學(xué)生自身生活和社會實(shí)踐，以化學(xué)問題為載體，以學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)為核心，提升學(xué)生熱愛化學(xué)的情感及實(shí)踐活動能力。如此，教師便可做到“教得活”，學(xué)生也可做到“學(xué)得活”。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]? 王祖浩.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)2必修[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2015.

[3]? WILBRAHAM? A? C，STALEY? D? D，MATTA? M? S，et al.Pearson chemistry：teacher，s edition[M].Boston：Pearson Education， 2012.

（責(zé)任編輯 張 簡）