體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科價(jià)值的真實(shí)問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)研究

陳霞

摘要：從化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)與物質(zhì)的轉(zhuǎn)化出發(fā)，以體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科價(jià)值為目標(biāo)，尋找合適的載體，以真實(shí)問(wèn)題情境為主導(dǎo)，設(shè)計(jì)層層遞進(jìn)的問(wèn)題貫穿整節(jié)課，提升學(xué)生的證據(jù)推理、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任等核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)價(jià)值；真實(shí)問(wèn)題；情境創(chuàng)設(shè)；核心素養(yǎng)

文章編號(hào)：1008-0546（2022）12-0066-04

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.12.017

化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學(xué)科?；瘜W(xué)不僅與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)文明的關(guān)系密切，還在促進(jìn)人類文明可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著日益重要的作用?；瘜W(xué)對(duì)于人們的生產(chǎn)生活、社會(huì)發(fā)展有著極其重要的作用，但在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中有時(shí)存在著一些不好的影響，例如化工生產(chǎn)的安全問(wèn)題和環(huán)境污染問(wèn)題、食品安全問(wèn)題、商品真假摻雜問(wèn)題，它們成為了掩蔽化學(xué)價(jià)值的本體原因?；瘜W(xué)學(xué)科的價(jià)值需要教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)能夠反映化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)、轉(zhuǎn)化價(jià)值的真實(shí)情境讓學(xué)生認(rèn)識(shí)，教師應(yīng)該選擇有利于化學(xué)形象的情境，使得學(xué)生感受到化學(xué)在促進(jìn)社會(huì)文明進(jìn)步、自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價(jià)值，提升學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感。

教師尋找真實(shí)問(wèn)題情境來(lái)服務(wù)課堂，將會(huì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但這個(gè)問(wèn)題情境不僅要深入整節(jié)課，更重要的是能讓學(xué)生感受到化學(xué)學(xué)科價(jià)值。[1]一堂好課可以是主題鮮明，環(huán)節(jié)相扣的，設(shè)計(jì)的問(wèn)題情境主導(dǎo)整節(jié)課的發(fā)展，讓學(xué)生在解決被分解后的難度遞增的問(wèn)題中自然而然地解決這節(jié)課的中心問(wèn)題，成就學(xué)生的收獲感。以體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科價(jià)值為前提，創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境需要嚴(yán)格依據(jù)新課標(biāo)的要求，從學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)感受出發(fā)，為后續(xù)化學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)而服務(wù)。[2]

一、課題緣起

2019年杭州市高中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課比賽的課題為《物質(zhì)性質(zhì)及物質(zhì)轉(zhuǎn)化的價(jià)值》，是最新普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)課程內(nèi)容設(shè)置中的必修課程主題2的要求，課標(biāo)中描述為：結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)金屬、非金屬及其化合物的多樣性，了解通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在促進(jìn)社會(huì)文明進(jìn)步、自然資源利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價(jià)值。這節(jié)課的重心是物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化還是價(jià)值，引起了備課組的思考。憑空講化學(xué)的價(jià)值，這將會(huì)是講座形式的課堂，沒(méi)有教學(xué)靈魂，單純講物質(zhì)性質(zhì)或轉(zhuǎn)化，那么在新課標(biāo)實(shí)施的背景下顯得有些缺少價(jià)值?；谶@一思考，找到一個(gè)合適的載體物質(zhì)圍繞物質(zhì)性質(zhì)和轉(zhuǎn)化展開，實(shí)現(xiàn)價(jià)值體現(xiàn)應(yīng)該是這個(gè)課題出彩的關(guān)鍵。新課標(biāo)提出了“以發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，重視開展素養(yǎng)為本的教學(xué)”的課程理念。在新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施建議中，建議教師在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)緊緊圍繞“發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”這一主旨開展教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，教師以創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境為目標(biāo)，尋找服務(wù)教學(xué)的素材，將會(huì)很好地發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

真實(shí)問(wèn)題情境可以來(lái)源于與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)發(fā)展問(wèn)題、日常生活、化工生產(chǎn)原理、化學(xué)物質(zhì)檢驗(yàn)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)史實(shí)中，而化學(xué)價(jià)值可以從物質(zhì)的性質(zhì)與制備、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、化學(xué)反應(yīng)原理等方面著手考慮設(shè)計(jì)體現(xiàn)，在一節(jié)課的設(shè)計(jì)中，這些方面可以選擇組合出現(xiàn)也可單獨(dú)出現(xiàn)，一切以教學(xué)設(shè)計(jì)需要而確定。

二、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)

1．教學(xué)內(nèi)容

本節(jié)課設(shè)置于蘇教版專題4第一單元“含硫化合物的性質(zhì)和應(yīng)用”之后，作為拓展提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力、樹立學(xué)生化學(xué)學(xué)科價(jià)值意識(shí)的課型。2017版新課標(biāo)必修課程中的主題2內(nèi)容要求學(xué)生結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)物質(zhì)多樣性以及物質(zhì)轉(zhuǎn)化的價(jià)值，其主要目的是希望學(xué)生知道化學(xué)在社會(huì)發(fā)展中起的重要作用。[3]學(xué)生在掌握Fe、Fe2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化以及硫及含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化之后，已經(jīng)學(xué)會(huì)應(yīng)用氧化還原反應(yīng)原理解決化合價(jià)變化的物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化問(wèn)題，為進(jìn)步一步提高氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用能力，了解物質(zhì)轉(zhuǎn)化在社會(huì)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用價(jià)值，本節(jié)課選取新型凈水劑高鐵酸鉀為教學(xué)載體，設(shè)計(jì)探究高鐵酸鉀的性質(zhì)以及研究制備原理，養(yǎng)成學(xué)生應(yīng)用氧化還原原理解決性質(zhì)推測(cè)和轉(zhuǎn)化問(wèn)題的習(xí)慣，能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè)，樹立化學(xué)價(jià)值意識(shí)，發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理、科學(xué)探究與社會(huì)責(zé)任等化學(xué)素養(yǎng)。

2．教學(xué)目標(biāo)

（1）通過(guò)分析信息材料，知道自來(lái)水處理流程的繁瑣程序，結(jié)合高鐵酸鉀的信息介紹認(rèn)識(shí)高鐵酸鉀在水處理中的價(jià)值，感悟化學(xué)學(xué)科的學(xué)科價(jià)值。

（2）根據(jù)高鐵酸鉀的綜合應(yīng)用性能，合理猜想高鐵酸鉀的性質(zhì)，并根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理提出實(shí)驗(yàn)方案并探究高鐵酸鉀的性質(zhì)，發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理、科學(xué)探究素養(yǎng)。

（3）從分類思想出發(fā)大膽提出制取高鐵酸鉀的方法，分析氧化還原與非氧化還原方法制取高鐵酸鉀的可能性，發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理能力，深化氧化還原原理的應(yīng)用，了解其電解制取方法，樹立探索未知的意識(shí)，深刻認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)創(chuàng)造更多物質(zhì)財(cái)富的重大貢獻(xiàn)。

三、教學(xué)過(guò)程

環(huán)節(jié)一：了解水處理形成探究需要

【情境素材】

材料1：自來(lái)水的處理一般要加入混凝劑、絮凝劑、pH調(diào)節(jié)劑、氧化劑、吸附劑和消毒劑，以達(dá)到雜質(zhì)離子的沉淀，懸浮顆粒的吸附沉降，殺菌等目的。自來(lái)水處理流程如圖1所示。

材料2：新型凈水劑在飲用水的處理中，集氧化、吸附、絮凝、沉淀、殺菌、消毒、脫色、除臭等八大特點(diǎn)，是其他水處理劑不可比擬的。

試劑展示：新型凈水劑粉末（見圖2）。

【認(rèn)識(shí)與思考】

問(wèn)題1：目前我國(guó)使用的自來(lái)水消毒劑是什么？消毒原理是什么？

問(wèn)題2：絮凝劑和吸附劑從名稱上看有什么作用？可以用什么試劑？

認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)1：高鐵酸鉀溶于水（見圖3）

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1：黑色固體緩慢溶解，固體表面產(chǎn)生氣體，激光筆照射溶液，有微弱的丁達(dá)爾效應(yīng)現(xiàn)象。

新型凈水劑化學(xué)式探究（見圖4）：已知新型凈水劑僅含三種元素，摩爾質(zhì)量小于200 g/mol。

【分析】通過(guò)分析材料1和材料2得出新型凈水劑可能有的性質(zhì)：吸附性和強(qiáng)氧化性，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證新型凈水劑溶于水會(huì)形成膠體從而證實(shí)新型凈水劑具有吸附性這一猜想，最后分析計(jì)算得出新型凈水劑的化學(xué)式。

環(huán)節(jié)二：信息提取實(shí)驗(yàn)探究性質(zhì)

【討論與推理】

問(wèn)題討論1：為什么高鐵酸鉀具有殺菌消毒作用，可能原因是什么，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明猜想，理論依據(jù)是什么？ 試劑準(zhǔn)備：濃鹽酸、亞硫酸鈉溶液、氯化鋇溶液、稀鹽酸、雙氧水。 學(xué)生推理1：若高鐵酸鉀能氧化亞硫酸鈉溶液，說(shuō)明其有氧化性。

實(shí)驗(yàn)探究1：向A試管中滴加亞硫酸鈉溶液，滴加氯化鋇溶液，再滴加稀鹽酸，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。向B試管滴加亞硫酸鈉溶液，滴加氯化鋇溶液，加入少量高鐵酸鉀固體，振蕩溶解，再滴加ImL氯化鋇溶液，再滴加稀鹽酸，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1：A試管加入氯化鋇溶液后，產(chǎn)生白色沉淀，加入稀鹽酸后白色沉淀溶解。B試管加入氯化鋇溶液后產(chǎn)生白色沉淀后，再加入高鐵酸鉀固體振蕩后，再滴加稀鹽酸沉淀不溶解。

教師質(zhì)疑1：有氧化性是否就能證明能夠用來(lái)殺菌消毒？Fe3+有氧化性，能否用來(lái)殺菌消毒？如何證明高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性？高錳酸鉀氧化性如何？如何判斷出其具有強(qiáng)氧化性？

實(shí)驗(yàn)探究2：將高鐵酸鉀置于氣球中，濃鹽酸放于錐形瓶中，然后將氣球中的高鐵酸鉀倒人錐形瓶中。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1：錐形瓶中產(chǎn)生黃綠色氣體，氣球微微膨脹。

學(xué)生活動(dòng)：書寫高鐵酸鉀與濃鹽酸的離子反應(yīng)式。

【分析】遷移氯氣具有殺菌消毒的作用可以推斷出高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性，結(jié)合高鐵酸鉀中鐵元素的化合價(jià)可以解釋其強(qiáng)氧化性。進(jìn)而問(wèn)題轉(zhuǎn)化為如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性，利用強(qiáng)氧化劑制取弱氧化劑的原理，學(xué)生大多數(shù)選擇讓高鐵酸鉀氧化常見還原劑從而證明其具有氧化性，但這只能證明高鐵酸鉀具有氧化性，并不能證明其具有強(qiáng)氧化性，引導(dǎo)學(xué)生將其與高錳酸鉀進(jìn)行聯(lián)系，即若能證明高鐵酸鉀能夠制取出比較強(qiáng)的氧化劑，就可以說(shuō)明其具有強(qiáng)氧化性。

環(huán)節(jié)三：信息提取實(shí)驗(yàn)探究性質(zhì)

問(wèn)題討論1：可以用什么原理制備高鐵酸鉀？

教師引導(dǎo)：高鐵酸鉀用氧化還原反應(yīng)還是用非氧化還原反應(yīng)來(lái)制取高鐵酸鉀？

學(xué)生看法1：用氧化還原反應(yīng)制備，但要找到氧化性比高鐵酸鉀還要強(qiáng)的氧化劑。

學(xué)生看法2：找不到更強(qiáng)的氧化劑，只能用非氧化還原反應(yīng)原理制備的，可是自然界存在高鐵酸根嗎？

材料1：化學(xué)氧化法高鐵酸鉀介紹截圖（見圖5）。

材料2：電解氧化法制取高鐵酸鉀（見圖6）。陽(yáng)極室可得高鐵酸鈉溶液?；瘜W(xué)反應(yīng)式：Fe+2NaOH+

。電解是將電流通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)，在陰極和陽(yáng)極上引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。通電時(shí)，電解質(zhì)中的陽(yáng)離子移向陰極，吸收電子，發(fā)生還原反應(yīng)，生成新物質(zhì)；電解質(zhì)中的陰離子移向陽(yáng)極，放出電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，亦生成新物質(zhì)。電解可以使不能發(fā)生的氧化還原反應(yīng)成為可以發(fā)生的反應(yīng)，是一種人為的強(qiáng)制性的氧化還原手段。

【分析】灌輸給學(xué)生的知識(shí)體現(xiàn)不了價(jià)值，學(xué)生無(wú)法用原有知識(shí)解決問(wèn)題，迫切需要的新知識(shí)自然就能體現(xiàn)化學(xué)學(xué)習(xí)的真正價(jià)值。強(qiáng)氧化劑可以用來(lái)制備弱氧化劑，那強(qiáng)氧化劑如何制備？高鐵酸鉀的制備這一素材還可以用于人為強(qiáng)制的氧化還原反應(yīng)原理即電解原理的導(dǎo)人，人為創(chuàng)造的使不可能變可能、從無(wú)到有的技術(shù)發(fā)展最能體現(xiàn)化學(xué)發(fā)展的價(jià)值。

四、反思與建議

高鐵酸鉀的性質(zhì)探究已經(jīng)體現(xiàn)了物質(zhì)性質(zhì)的價(jià)值，因?yàn)樗兄鴱?qiáng)氧化性，與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鐵膠體所以可以用作凈水劑，即物質(zhì)的用途。而正因?yàn)楦哞F酸鉀有著比較多的用途，所以存在制備需要，此時(shí)探究高鐵酸鉀的制備，體現(xiàn)了物質(zhì)制備的價(jià)值，而物質(zhì)的制備恰恰也從側(cè)面體現(xiàn)了物質(zhì)轉(zhuǎn)化的價(jià)值。這節(jié)課明線為以高鐵酸鉀載體，探究了高鐵酸鉀的性質(zhì)及制備體現(xiàn)了物質(zhì)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化的價(jià)值，暗線為氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用，對(duì)學(xué)生氧化還原知識(shí)的掌握要求較高。課前布置作業(yè)Fe、Fe2+和Fe3+之間的轉(zhuǎn)化、硫及含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化復(fù)習(xí)，以氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)榛A(chǔ)在學(xué)習(xí)者認(rèn)知中形成圖示結(jié)構(gòu)，要求學(xué)生有較強(qiáng)的邏輯分析能力，而以高鐵酸鉀為中心點(diǎn)出發(fā)的轉(zhuǎn)化則要求學(xué)生有更強(qiáng)的分析應(yīng)用能力。

化學(xué)常因?yàn)樯鐣?huì)生活中一些負(fù)面消息被社會(huì)誤解為有害社會(huì)發(fā)展的學(xué)科，作為一線教師應(yīng)該著力于培養(yǎng)能夠發(fā)現(xiàn)化學(xué)價(jià)值，愿意投身于化學(xué)研究，愿意從事化學(xué)相關(guān)職業(yè)的學(xué)生。在日常教學(xué)中，教師為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究熱情，會(huì)通過(guò)貼近生產(chǎn)生活的情境素材將化學(xué)知識(shí)包裝起來(lái)，讓化學(xué)知識(shí)在一定的情境材料中呈現(xiàn)出來(lái)，使得化學(xué)知識(shí)變得更加生動(dòng)，引發(fā)學(xué)生的積極思考，從而使得學(xué)生積極參與課堂活動(dòng)，達(dá)到提高課堂學(xué)習(xí)效率的目的；[4]而情境素材可以分為可以體現(xiàn)化學(xué)價(jià)值的素材和破壞化學(xué)價(jià)值形象的素材，當(dāng)兩者都存在時(shí)，教師應(yīng)該選擇能體現(xiàn)化學(xué)價(jià)值的素材，至少應(yīng)該要有選擇有利于化學(xué)形象情境素材的意識(shí)，意識(shí)是一切行動(dòng)的來(lái)源，沒(méi)有意識(shí)就不會(huì)有設(shè)計(jì)體現(xiàn)化學(xué)價(jià)值課堂的行動(dòng)。筆者在某次上課中聽到學(xué)生說(shuō)到他媽媽因?yàn)榭吹交S爆炸讓他不要選擇化學(xué)有關(guān)的專業(yè)，很痛心，自此有了要選擇有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的價(jià)值素材的意識(shí)。當(dāng)然并不是要求每一節(jié)化學(xué)課都必須要尋找能體現(xiàn)化學(xué)價(jià)值的情境素材，應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)和課程標(biāo)準(zhǔn)的要求選擇，如若實(shí)在找不到正面素材，退而求其次也可以選擇負(fù)面素材，但可以選擇突出負(fù)面素材背后隱藏的化學(xué)原理重點(diǎn)，淡化其負(fù)面影響。依附于社會(huì)生產(chǎn)生活的化學(xué)知識(shí)才是生動(dòng)形象、富有活力的知識(shí)，有社會(huì)價(jià)值的化學(xué)學(xué)科才會(huì)被學(xué)生喜歡和選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]周忠輝，陳進(jìn)前．關(guān)于“贊賞化學(xué)意識(shí)”培養(yǎng)的思考——基于普通高中理、化、生課程標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比[J].化學(xué)教學(xué)，2019（ 12）：21-25.

[2]王欽忠，鄭艷．創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境為學(xué)生的理解而教——對(duì)初中化學(xué)“氧氣的性質(zhì)”教學(xué)案例的思考[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2016（10）：19-22.

[3] 中華人民共和國(guó)教育部，普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[4]王保強(qiáng)，陸廣潔，王銀行，等．情境線和知識(shí)線融合的“金屬鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”教學(xué)設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教育（中英文），2019，40（1）：23-26.