“金屬”一課的教學過程研究

摘要：選取“應用廣泛的金屬材料”，運用現(xiàn)場觀察方法對其教學過程進行了深入的分析。研究表明，教師在巧用化學史料、活用科學方法、引導實驗探究、聯(lián)系社會生產(chǎn)等方面有獨到之處，較好地體現(xiàn)了學生化學知識學習與科學方法訓練的融合。

關鍵詞：金屬；教學過程研究；科學方法

文章編號：1005－6629(2007)06－0043－03中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

隨著新一輪基礎教育課程改革的全面推行，我國基礎教育的課程目標、內(nèi)容要求、學習方式等正在發(fā)生深刻的變化。課堂，作為課程實施的主要陣地也逐步成為學生探究知識的場所。在課堂教學中，教師的教學智慧得到了充分的展現(xiàn)。

在上海市化學“二期課改”穩(wěn)步推進的今天，化學教學領域涌現(xiàn)出了許多目標明確、以生為本、啟迪思維、講究實效的好課。近期筆者有幸在上海市普教系統(tǒng)名師培養(yǎng)化學基地教學展示活動中欣賞到“應用廣泛的金屬材料”一課，給聽眾留下了深刻的印象。這節(jié)課在教學設計、內(nèi)容線索重整、方法引導以及教學策略運用等方面都值得研究和回味。

執(zhí)教老師將“應用廣泛的金屬材料”作為“走進精彩紛呈的金屬世界”這一章的第一課時進行教學，該章節(jié)包含“鐵”、“鋁”以及“金屬在元素周期表中的位置”等相關知識。這節(jié)課將教材內(nèi)容進行了整合，從學生實際出發(fā)，對學生已有關于金屬的零散知識進行梳理，講解了金屬通性、物理性質(zhì)、化學性質(zhì)以及金屬冶煉等初步知識。與此同時，以學生知識的獲得為載體，對學生運用科學方法、提高思維能力進行了實踐嘗試。

1巧用史料創(chuàng)設情景

我國著名化學家和教育家傅鷹教授曾經(jīng)說過：“科學給我們以知識，而歷史卻能給我們智慧。”漫長的化學史記錄了化學學科的發(fā)展歷程，化學史中不但蘊涵著豐富的化學學科知識，而且它以特有的歷史底蘊賦予學生以民族自豪感和愛國情操，培養(yǎng)學生以贊美的眼光看待化學知識和成果。同時教師可以利用相關化學史知識引導學生與現(xiàn)代生活生產(chǎn)進行比較，從而引起思維上的沖突。

課堂教學片斷：創(chuàng)設情境由“五金”引入。

教師展示古代“五金”（金、銀、銅、鐵、錫）制品圖片。

師：這五幅圖分別代表一種金屬，請大家猜一猜它們分別代表哪一種金屬？

生：第一幅是鋁。

師：回答錯誤，這是一個銀器。接下來呢？

生：第二幅是銅，下一幅是鐵，接下來是金，最后不知道。

師：這種金屬不太常見，這是一對錫制的龍鳳對杯。“金、銀、銅、鐵、錫”中國古代稱之為“五金”，現(xiàn)在“五金”泛指金屬。《吳越春秋 · 闔閭內(nèi)傳》中就有記載，“歐冶子造劍五枚，……一名湛盧，五金之英，太陽之精。”意思是鑄劍大師歐冶子，造劍五枚，其中有一把叫湛盧，這把劍集中了“五金”和太陽的精華。包括中國在內(nèi)，世界各國其實很早就會使用金屬作為材料制作器皿。

……

“五金”是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊粋€詞匯，正是因為常見往往忽視其本來的含義。在情景創(chuàng)設環(huán)節(jié)中，教師呈現(xiàn)特點鮮明的實物圖片使學生了解古代“五金”的組成及用途，由此引出該節(jié)課的主題——“應用廣泛的金屬材料”。

學生在明確學習任務的基礎上，同時產(chǎn)生疑惑“為什么現(xiàn)代社會廣泛應用的金屬鋁不在‘五金’范圍之內(nèi)”？此時學生被迅速吸引到該節(jié)課的教學情境中，學習興趣和探究欲望被充分調(diào)動，從而為后續(xù)知識的學習埋下了伏筆，達到了教師的課前預設。當然抓住學生的疑問放大并繼續(xù)追問，學生學習的主動性能夠被更好的調(diào)動，從而掀起學生積極思索的浪潮。

一個新穎、精致的開頭會給人留下難以忘懷的印象，更重要的是通過營造積極的學習氛圍和創(chuàng)設恰當?shù)膯栴}情境使學生對學習活動本身感興趣。這種認知興趣驅(qū)使學生主動探求知識，通過知識的獲得使認知內(nèi)驅(qū)力得到滿足。認知內(nèi)驅(qū)力，是一種掌握知識、技能和闡明、解決學業(yè)問題的需要。只有把學生的認知內(nèi)驅(qū)力激發(fā)出來，才能做到點燃學生思維的火花，從而把課的進程不斷向高潮推進。

2活用方法提升能力

學生思維能力的發(fā)展是寓于知識發(fā)展之中的，知識的習得又是經(jīng)過特定方法的運用。該節(jié)課教師在講授金屬的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)及金屬冶煉的同時，既考慮了學生原有的認知基礎，又兼顧到后續(xù)的知識內(nèi)容，以期讓學生逐步形成知識脈絡。并且在這一過程中，教師依據(jù)具體學科知識恰當引導學生運用總結(jié)定義、模型分析以及比較分類等方法，將新知識同原有認知圖式進行同化，從而把能力的訓練落實到課堂教學當中。

2.1總結(jié)定義，增強學生的歸納能力

“如何給金屬下定義？”在講金屬的物理性質(zhì)時，教師這一問題的拋出引起了學生的興趣。“下定義”這一方法常見于語文教學中，在化學課堂里很少用到。學生對教師這一問題感到十分新鮮，與此同時展開積極思考、討論，希望能從金屬的本質(zhì)屬性出發(fā)用簡明的話語進行概括歸納。教師繼而從外觀、延展性、導電性、導熱性等方面進行恰當引導，使學生聯(lián)想到金屬通性，從而使這一問題得到圓滿回答。最后教師給出了《辭海》（1999年版）中的定義，這樣的處理一方面注重了學科知識的嚴謹性，另一方面培養(yǎng)了學生的歸納能力。

2.2 展示模型，提高學生的空間想象能力

金屬具有導電性、導熱性以及延展性等性質(zhì)，金屬具有這些物理通性的本質(zhì)何在，本著“結(jié)構決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構”的原理，教師引導學生從金屬結(jié)構的角度分析原因。通過展示金屬晶體模型，使學生在頭腦中對金屬晶體的結(jié)構有更加直觀的認識，金屬晶體是由金屬離子和自由電子組成的，并且金屬離子按照一定的規(guī)律緊密堆積。通過對模型的分析解釋金屬容易導電、導熱，具有一定延展性的原因。運用物理模型作為思維工具去分析問題，對復雜問題進行合理的簡化，可以方便得出結(jié)論，并且在此過程中能夠逐步培養(yǎng)學生的空間想象能力。

2.3 比較分類，培養(yǎng)學生的推理能力

由金屬活動性順序表可以看出，不同的金屬其活動性具有差異，那么金屬的冶煉方法是否也各不相同呢？教師讓學生從金屬活動性順序表出發(fā)，探討金屬的冶煉方法。最后分析得出金屬的冶煉方法按金屬活動性的強弱可分為物理法、熱分解法、熱還原法、電解法等。在此基礎上，教師同時列出了有金屬參與的幾個反應，以及冶煉金屬的反應，讓學生進行比較分析，從得失電子的角度進一步加深了學生對金屬化學性質(zhì)的理解。在此過程中，教師運用多種教學手段，如引導學生閱讀教材，觀察表格，得出結(jié)論，從中培養(yǎng)了學生的推理能力。

從以上種種教學環(huán)節(jié)的設計及教學方法的運用可以看出，教師授課的意圖不僅在于知識與技能的傳授，更重要的是體現(xiàn)了過程與方法的培養(yǎng)。當然對于某些環(huán)節(jié)的過渡，如金屬化學性質(zhì)這一部分，教師通過呈現(xiàn)金屬與不同物質(zhì)反應的圖片引入。但是不是一切情景的創(chuàng)設都來自于視覺材料呢？對于高中學生來說，其原有的認知結(jié)構中已經(jīng)具備一定的學科知識，思維能力也達到一定的深度，教師不妨從物質(zhì)分類的角度引導學生，從而使學生歸納出金屬的對立面是非金屬，金屬能同大部分酸反應，活潑金屬能把相對不活潑的金屬從其鹽溶液中置換出來。這樣學生在掌握知識的同時，還會獲得研究物質(zhì)化學性質(zhì)的方法，使知識的獲取更加結(jié)構化、系統(tǒng)化。

3 實驗探究揭示規(guī)律

基礎教育化學新課程提倡“以提高學生的科學素養(yǎng)為宗旨”；倡導“以化學實驗為主的多種探究活動”；重視“學生體驗科學研究的過程”。新課程理念的落實以“科學探究”作為突破口，而化學實驗正是實現(xiàn)這一突破口的主要途徑。實驗教育價值的全面實現(xiàn)是當前化學教學的重點。

本節(jié)課從金屬晶體結(jié)構的角度再論金屬的物理性質(zhì)，以電子得失氧化還原的視角復習總結(jié)金屬的化學性質(zhì)，比較探討金屬冶煉的方法之后，教師讓學生根據(jù)現(xiàn)有條件自行設計實驗，探究比較Mg、Fe、Cu三種金屬活動性的差異。經(jīng)過激烈的討論之后，學生根據(jù)已學過的知識和原理設計實驗方案，從下列兩個角度進行了探討(表1)。

在這一學習活動中，學生合作設計了比較可行的方案，并在和諧的氛圍中獨立完成實驗。學生興趣高漲，觀察認真、仔細，對實驗現(xiàn)象一一作了記錄，并能對現(xiàn)象做出合理的解釋。在師生對話與交流過程中，教師角色進行了轉(zhuǎn)換，充當了 “促進者”、“咨詢者”、“顧問”和“參與者”。教師首先肯定學生的設計方案，然后就相關問題進行追問，如“在同稀鹽酸反應時，為什么不選用鎂粉而是選用鎂帶”？問題的提出促使學生回憶起金屬與酸反應：除了反應物的濃度、溫度外，金屬反應物的表面積也是重要的影響因素，從而將進行對照實驗時變量控制的思想進行了強化。

在整個實驗活動過程中，學生的創(chuàng)新意識得到激發(fā)，觀察能力、動手能力和思維能力得到了鍛煉，并且通過相互協(xié)作，增進了彼此交流，培養(yǎng)了合作學習的能力。我們認為，合作學習是幫助學生進行協(xié)同努力的一種有效方法。通過異質(zhì)團體中的合作學習，生生間的交流互動，學生資源共享、思維碰撞，不僅能較快地掌握知識，還能體驗和學習如何與人溝通的技能。

在本節(jié)課的教學中，教師對實驗過程中產(chǎn)生的“異常”現(xiàn)象進行了及時有效的處理，展現(xiàn)了教師的教學智慧。如鎂條不能將硫酸亞鐵溶液中的鐵置換出來，教師從鹽類水解角度探討了其中的原因，使學生對剛學的鹽類水解知識加深了印象，促進了學生對所學知識的融會貫通。然而，對化學實驗而言，其影響的因素很多，如反應的條件、實驗環(huán)境、儀器、操作的準確性等都有可能導致“異常”現(xiàn)象的出現(xiàn)。因此，作為教師在分析實驗異常現(xiàn)象時，應站在更高的層次綜合考慮影響因素，落實到學生身上，可以進行適當拓展，但不一定要求全部掌握。學生主動設計實驗方案，從多個側(cè)面分析問題，不僅使課堂的隱性資源得以開發(fā)，而且有助于提高科學探究能力。

4聯(lián)系社會學以致用

化學教學要利用一切可能的機會從正面或側(cè)面加強化學與生產(chǎn)、生活、環(huán)境、資源等方面的聯(lián)系，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識處理實際生活中化學問題的意識和能力，使學生感到化學就在我們身邊，讓學生認識學習化學課程的意義和價值。

在該節(jié)中，教師結(jié)合金屬的工業(yè)冶煉揭示元素化學知識的有關規(guī)律。在課的結(jié)尾處，教師將“有色金屬交易”作為素材引入課堂，引導學生綜合運用所學知識進行問題解決。

課堂教學片斷：（展示表格）

師：這是近期從有色金屬交易網(wǎng)上查到的一張表格，可以看出金屬價格差異很大，是什么原因造成了金屬價格上如此大的差異呢？

生：也許與金屬的稀有度有關。

師：對，也就是說同金屬在地殼中的含量有關系。（拓展表格）同學們有沒有新的發(fā)現(xiàn)？

生：鋁的價格比鐵的價格要高，但鋁在地殼中的含量比鐵豐富。

師：就是說含量高的金屬價格反而貴了，這又是什么原因呢？

生：可能和金屬活動性有關。鋁的活動性強，難于冶煉，因此價格高一些。

師：很好。影響金屬價格的因素很多，除含量和活動性以外，還有哪些呢？這個問題留到課后討論。請同學們課后思考1、除了含量和活動性外，還有哪些因素會影響金屬的價格？可從市場因素、政治因素、運輸成本等方面考慮。2、金屬礦物的儲量雖然還在不斷地增加，但金屬礦物最終還是會被用盡。請你尋找解決這個問題的方法。

上述設計，不僅要求學生綜合運用新學的知識探討實際問題，而且培養(yǎng)了學生的應用意識，讓學生能夠用化學思維去思考社會現(xiàn)象，嘗試找出問題并進行解答。課后思考問題的設置又促使學生利用多種資源進行學習，拓展了課堂的時間和空間。我們課堂并不能解決所有的問題，創(chuàng)設情境，使學生帶著問題走進課堂；拓展運用，又使學有余力的同學帶著問題走出課堂繼續(xù)思考。

從對“應用廣泛的金屬材料”這節(jié)課的分析來看，教師始終貫穿兩條主線。一是“知識線”，教師從金屬的物理通性講起，總結(jié)金屬的物理性質(zhì)，并從結(jié)構上分析原因，然后梳理金屬的化學性質(zhì)，從氧化還原的角度探討本質(zhì)，討論金屬的冶煉方法，最后學以致用解決實際問題。二是“方法線”，教師在傳授學生知識的同時始終關注對學習方法的訓練和能力培養(yǎng)。下定義、模型展示、設計實驗等相關教學環(huán)節(jié)的設計，無不以學生獲得方法、提高能力為出發(fā)點和落腳點。在落實“知識”和“方法”兩條主線的背后，可以看出學生的思維經(jīng)歷了主動探究、深刻思考、靈活運用的過程，在這一過程中學生的思維能力得到發(fā)展。

因此，能夠在知識和方法并行的基礎上，將兩者貫穿于教學過程的始終，使兩者的落實達到一種相互交融的效果，不失為該節(jié)課的亮點。課堂教學應契合新課程理念，在分析教材內(nèi)容的基礎上根據(jù)學生的認知水平來重新組織、整合教材內(nèi)容，把教材內(nèi)容作為了解學科知識的生長點，運用恰當?shù)慕虒W方法和策略尋找訓練學生思維和能力發(fā)展的有效途徑，讓學生在思考中習得知識，在探究中獲得方法，在過程中體驗情感，使學生的思維和能力得到雙重的發(fā)展。