在“問題·猜想·探究”中培養學生的科學素養＊——以《金屬鈉》一課的教學為例

馬春生

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在“問題·猜想·探究”中培養學生的科學素養＊——以《金屬鈉》一課的教學為例

馬春生

摘 要：在“問題?猜想?探究”理念下，進行《金屬鈉》相關內容的教學活動，實施系列探究活動，提高學生的科學素養。

關鍵詞：科學探究；問題解決；科學素養

科學探究在培養學生科學素養方面具有不可替代的作用。它是學生自主建構科學概念，增進對科學、對自然的好奇心和探索興趣，養成科學態度和科學精神，掌握科學方法，發展實踐能力和創新意識的好方式[1]。

學習金屬鈉的性質，除了讓學生認識典型金屬的性質外，還應拓寬學習內涵，指導學生應用科學方法進行探究和歸納總結。

《金屬鈉》一課的課堂教學

一、教學設計思想

本課以科學探究為核心，采用“問題—猜想—探究—結論”的教學模式，從這四方面培養學生的科學素養和實踐創新能力。

(1)由核心問題“鈉為什么保存在煤油中”引發學生進行猜想和實驗探究活動，從而獲取金屬鈉的化學核心知識。

(2)通過“設計實驗方案收集鈉與水反應產生的氫氣”提高學生的技能水平和創新實踐能力。

(3)利用氧化還原反應原理判斷鈉與水反應的產物，體現理論對實踐的指導作用。

(4)“高考鏈接”：讓學生感受高考，分析有用信息，嘗試解決綜合性問題。

本課充分發揮電子白板的交互優勢，將信息技術與學科課程進行整合，開展有效的學習活動。

二、教學目標

知識與技能：認識鈉是活潑的金屬，掌握鈉的重要性質，了解鈉的用途。

過程與方法：學習科學探究的過程與方法，做好探究實驗。

情感、態度與價值觀： 培養學生科學素養和探究意識。

重點、難點：鈉與氧氣的反應、鈉與水的反應、科學探究方法的培養、鈉與水反應中氣體的收集。

三、教學過程

1.思考與交流

金屬有哪些共同的化學性質？舉例說明金屬能發生哪些化學反應。

教師投影學生的課前預習，進行點評。

教師闡述：在金屬中，鈉及其化合物具有十分廣泛的用途，本課重點討論金屬鈉的化學性質。在自然界中，鈉元素存在哪些化合物中？鈉能否以單質形式存在于自然界中。

學生操作：打開存放金屬鈉的試劑瓶，聞液體的氣味。

2.設問：鈉為什么保存在煤油中？

引導學生在電子白板上畫出鈉的原子結構簡圖，分析鈉有很強的還原性。

記錄學生的猜想：

(1)不能放在空氣中，可能會與空氣中的氧氣、二氧化碳、氮氣等氣體發生反應。

(2)不能保存在水中(類比白磷的保存)，可能會與水反應。

3.實驗探究一：鈉與氧氣的反應(分組實驗)

(1)切開一小塊金屬鈉，觀察斷面的變化。

(2)將一小塊吸干煤油的金屬鈉放在玻璃管中加熱點燃。

教師巡視，在電子白板上記錄實驗現象、書寫化學方程式。

教師點評，著重講解過氧化鈉中氧呈負一價。鈉與氧氣反應中條件不同，產物不同。

4.實驗探究二：鈉與水的反應(分組實驗)

將一小塊吸干煤油的金屬鈉放入盛水的燒杯中。

教師巡視，在電子白板上記錄實驗現象：“浮”“游”“熔”“響”。學生討論解釋產生有關現象的原因。

5.繼續猜想

鈉與水反應的產物是什么？如何驗證產物？

6.再設問

能否從氧化還原反應的角度，確定鈉與水反應時生成的氣體一定是氫氣？

教師引導學生，由于鈉有強還原性，還原產物只能是氫氣。

在電子白板上板書鈉與水反應的化學方程式。

學生用化合價升降法分析鈉與水發生反應的化學方程式。

7.繼續探究

如何收集鈉與水反應時生成的氫氣？畫出實驗設計裝置圖。

教師用實物展臺展示學生的設計圖。動畫演示鈉與水反應檢驗生成氣體的幾種實驗方案。

教師演示鈉與水反應并收集氫氣，進行點燃。

8.小結

學生通過自己的探究實驗歸納出金屬鈉的主要物理性質和化學性質。

物理性質：具有金屬光澤的銀白色金屬；硬度小；密度比煤油大，比水小；熔點比水的沸點低；是電和熱的良導體．

化學性質：

(1)與氧氣反應，條件不同，產物不同，生成Na2O 或Na2O2。

(2)與水反應，生成NaOH和H2。

介紹鈉的用途。

9.本課感悟

(1)本課中研究鈉的性質時，科學探究主要過程有：提出問題、提出猜想、設計實驗、進行驗證、討論交流。

(2)理論對實踐的指導意義。本課中，應用氧化還原、原子結構理論，可以預測鈉與水反應的產物、鈉的強還原性。

10.知識應用

問題解決：將一小塊金屬鈉投入到CuSO4溶液中，有何現象？寫出相關的化學反應方程式。

學生討論、教師進行演示實驗。

11.高考鏈接(根據2007江蘇化學卷第24題改編)

在隔絕空氣的條件下，某學生將一塊部分被氧化的鈉塊用一張已除氧化膜、并用針刺一些小孔的鋁箔包好，然后放入盛滿水且倒置于水槽中的容器內。待鈉塊反應完全后，在容器中僅收集到1.12 L氫氣(標準狀況)，此時測得鋁箔質量比反應前減少了0.27 g，水槽和容器內溶液的總體積為2.0 L，溶液中Na+的濃度為0.055 mol?L-1。(忽略溶液中溶解的氫氣的量，已知：2Al+2NaOH +2H2O =2NaAlO2+3H2↑)。

(1)寫出該實驗中發生反應的化學方程式(提示的化學方程式除外)。

(2)試通過計算確定該鈉塊中鈉與氧化鈉物質的量。(0.07 mol，0.02 mol)

教師對本題進行分析提示，給出解題思路。

四、課后反思

(1)本節課較好體現了新課標的精神，以學生為主體，進行問題學習和實驗探究。學生在問題解決和實驗探究中獲得新知。本課圍繞兩個核心問題進行知識與技能的建構，一是通過“鈉為什么保存在煤油中”引導學生進行猜想和實驗探究活動，學習關于鈉的核心知識；二是通過“如何收集鈉與水反應產生的氣體，設計實驗方案”來提高學生的技能水平和創新實踐能力。在這兩個問題解決的過程中，始終貫穿了科學方法和原理的應用。

(2)“問題—猜想—探究—結論”是科學探究遵循的一般方法。不僅使學生學習了知識，更重要的是培養了學生科學嚴謹的態度和科學研究方法。在應用問題探究進行教學的過程中，知識和概念是在運用科學方法進行問題解決和實驗探究的過程中提煉和明確的。本課運用問題探究，認識金屬鈉的性質，有利于學生認識事物發展的規律，在突破學生認知障礙方面也能起到良好的作用。這是培養科學素養和思維品質的重要途徑。本課的問題解決都是在真實情境中進行的，在問題解決的過程中，不僅讓學生學到了知識，同時培養了學生的科學素養和創新實踐能力。

(3)本課應用電子白板將多種媒體有機的整合在一起，如實驗、學案、投影、多媒體課件、即時記錄板書等，將現代教育技術與傳統教學方法有機結合在一起，從而優化了教學結構和教學環境，提高了教學效能。

(4)本課在提高學生的能力上，注意與高考接軌，將高考題改編后讓學生練習，對學生能力的提高、及早了解高考命題環境以及不盲目選科也有一定的益處。

(5)教師課堂教學的成功，依賴于教師對課程的二次開發，對已有資源的合理利用，以及新技術的恰當應用。以新課程理念為指導，以教育技術為依托，對所要教的課進行精心設計和組織實施。

參考文獻

[1] 胡久華,王磊.科學教學模式新探[J].教育科學研究,2005(4):35-37.

作者信息

馬春生，本科，教授級高級教師。南京田家炳高級中學，210037

*基金項目：江蘇省教學研究重點課題《基于學科核心素養的高中化學教學評一致性研究》成果之一(編號：2015JK11-Z004)。