基于模型認(rèn)知與建構(gòu)的元素化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)探析

李靈敏

[摘? ?要]新課程標(biāo)準(zhǔn)提出了要發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，核心素養(yǎng)的獲得關(guān)鍵靠課堂教學(xué)。以《鎂的提取及應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)為例，從模型認(rèn)知與建構(gòu)的角度對元素內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)與探析，結(jié)合情景引入、層層設(shè)問、分組實(shí)驗(yàn)、聯(lián)系實(shí)際、深入推進(jìn)等環(huán)節(jié)，逐步實(shí)現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]鎂的提取;實(shí)驗(yàn)探究;模型認(rèn)知;教學(xué)設(shè)計(jì)

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2018）35-0060-02

一、教學(xué)與評價(jià)目標(biāo)

1.教學(xué)目標(biāo)

（1）通過海水中鎂的提取過程，認(rèn)識含鎂物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系，建立物質(zhì)性質(zhì)與物質(zhì)用途的關(guān)聯(lián);

（2）通過實(shí)驗(yàn)探究鎂的主要化學(xué)性質(zhì)，初步形成基于物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)和原子結(jié)構(gòu)對物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測和檢驗(yàn)的認(rèn)知模型;

（3）了解鎂及其化合物的重要用途，深刻認(rèn)識化學(xué)對滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需要的重大貢獻(xiàn)。

2.評價(jià)目標(biāo)

（1）通過自主預(yù)習(xí)預(yù)測鎂的性質(zhì)，診斷學(xué)生基于前期所學(xué)經(jīng)驗(yàn)使用模型認(rèn)識物質(zhì)的水平（經(jīng)驗(yàn)水平、系統(tǒng)水平）;

（2）通過對含鎂物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系的討論和點(diǎn)評，診斷并發(fā)展學(xué)生對物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化思路的認(rèn)識水平（孤立水平、系統(tǒng)水平）;

（3）通過鎂的提取過程中試劑的選擇、加熱方法的確立等，診斷學(xué)生根據(jù)已知信息解決實(shí)際問題的能力水平（孤立水平、系統(tǒng)水平）及其對化學(xué)價(jià)值的認(rèn)識水平（學(xué)科價(jià)值視角、社會價(jià)值視角）。

二、教學(xué)與評價(jià)思路

三、教學(xué)過程

1.情景引入，學(xué)生嘗試，激發(fā)興趣，引出主題

【情景】觀看《野外生存與挑戰(zhàn)》節(jié)目——點(diǎn)火工具“打火棒”的使用，并請一位學(xué)生自愿上講臺來試一試。

【學(xué)生】根據(jù)視頻介紹，利用打火棒引燃一張白紙。

【提問】打火棒是什么材料做的，如何提煉？

設(shè)計(jì)意圖：聯(lián)系生活實(shí)際，讓學(xué)生感受化學(xué)魅力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任感;同時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生對“打火棒主體材料是什么，如何提煉”等問題的積極思考，為本堂課接下來的探究奠定基礎(chǔ)。

2.層層設(shè)問，分組實(shí)驗(yàn)，遭遇困惑，不斷優(yōu)化

【教師】介紹鎂在地殼和海水中的存在形式和含量。

【設(shè)問1】從礦石中提取鎂與從海水中提取鎂，哪個(gè)更合適？為什么？

【學(xué)生】從海水中提取鎂更合適。因?yàn)樵蟻碓簇S富，而且礦石作業(yè)容易產(chǎn)生粉塵。

【設(shè)問2】我們該如何從海水中分離出Mg2+ 呢？（每個(gè)小組面對自己桌上放著的那瓶海水進(jìn)行討論）

【學(xué)生】討論之后，各組代表回答：①先加NaOH溶液再過濾;②先加Ca（OH）2溶液再過濾;③先加Na2CO3溶液再過濾;等等。

【學(xué)生】分組實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)海水中直接加NaOH溶液，加得再多也沒有明顯的沉淀。（學(xué)生心中充滿困惑）

【教師】我們通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，直接往海水中加試劑，效果非常不明顯，現(xiàn)在用濃縮海水試試。

【學(xué)生】再次分組實(shí)驗(yàn)，看到明顯沉淀。

【設(shè)問3】為什么海水直接加NaOH試劑沒有沉淀產(chǎn)生？有沒有必要專門對海水進(jìn)行濃縮？

【學(xué)生】因?yàn)楹Ｋ墟V離子的濃度太低，所以有必要將海水濃縮成母液。

設(shè)計(jì)意圖：“學(xué)起于思，思源于疑。”富含思考性是課堂生命力所在，學(xué)生若能夠積極思考，主動質(zhì)疑，就能變“被動接受”為“主動發(fā)現(xiàn)”，從而實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。本實(shí)驗(yàn)看似非常簡單，就是讓海水中的Mg2+沉淀下來以便分離，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻出乎意料，學(xué)生肯定會產(chǎn)生疑惑，會去思考，于是就有了思考的空間，進(jìn)而培養(yǎng)“科學(xué)探究”與“創(chuàng)新意識”之化學(xué)核心素養(yǎng)。

3.聯(lián)系實(shí)際，捕捉信息，迎難而上，獲取新知

【設(shè)問4】那么實(shí)際生產(chǎn)中，我們應(yīng)該選擇什么作為沉淀劑？

【PPT投影】

【學(xué)生】根據(jù)表格信息進(jìn)行篩選，選擇Ca（OH）2。

【設(shè)問5】實(shí)際生產(chǎn)中我們選擇物美價(jià)廉的石灰乳，使鎂離子轉(zhuǎn)化為Mg（OH）2，那么又如何實(shí)現(xiàn)從Mg（OH）2到Mg的生產(chǎn)呢？

【學(xué)生】分組討論，各組代表發(fā)言，最終匯總出以下幾個(gè)方案：

①加熱氫氧化鎂，制得氧化鎂，用C等置換Mg;②加鹽酸，制得氯化鎂，再用鉀或鈉來置換鎂;③加鹽酸，制得氯化鎂，然后電解（教材上有）;④加熱氫氧化鎂，制得氧化鎂，再電解。

【追問】現(xiàn)在我們來看看方案①行不行得通？

【教師】演示實(shí)驗(yàn)

步驟：（1）向一定量的裝有碳酸鈉粉末的集氣瓶中加入稀硫酸;

（2）用燃著的木條檢驗(yàn)CO2是否已經(jīng)收集滿;

（3）點(diǎn)燃鎂條并插入收集滿CO2的集氣瓶中。<E：＼教育學(xué)院雜志社＼中學(xué)教學(xué)參考＼中學(xué)教學(xué)參考2018年12月（理科中旬）＼h2.tif>

【學(xué)生】描述現(xiàn)象，得出結(jié)論： 2Mg+CO2=2MgO+C。

【設(shè)問6】通過實(shí)驗(yàn)事實(shí)我們發(fā)現(xiàn)存在上述反應(yīng)，接下來請大家判斷該反應(yīng)的還原劑和還原產(chǎn)物，并結(jié)合還原性強(qiáng)弱規(guī)律分析C能否置換出Mg。

【學(xué)生】還原劑是Mg，還原產(chǎn)物是C;根據(jù)“還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物”這一規(guī)律，C不可能置換出Mg。

【教師】實(shí)驗(yàn)事實(shí)告訴我們用C置換鎂是行不通的，選擇用K的確可以，但是K比較貴，所以我們只能考慮用電解法來制取Mg。那么是電解MgCl2 好，還是電解MgO好呢？

【PPT投影】

表3? ?幾種物質(zhì)的熔點(diǎn)

[物 質(zhì) MgO MgCl2 MgSO4 熔點(diǎn)/℃ 2825 714 1327 ]

【學(xué)生】結(jié)合表中信息選擇電解MgCl2。

【追問】是電解MgCl2 溶液，還是電解熔融的MgCl2？

【學(xué)生】思考討論，并結(jié)合電解飽和食鹽水和電解熔融的NaCl的情況，得出應(yīng)該選擇電解熔融的MgCl2 。

設(shè)計(jì)意圖：聯(lián)系工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，沿著學(xué)生已有知識與思維模型，層層設(shè)問，逐個(gè)突破，建構(gòu)新的模型認(rèn)知：建立認(rèn)識事物的一般認(rèn)知模型，根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行假設(shè)，通過實(shí)驗(yàn)或推理進(jìn)行證偽。此外，本環(huán)節(jié)還通過多張圖表數(shù)據(jù)，來引導(dǎo)學(xué)生對信息進(jìn)行篩選、類比、分析、推理，并得出結(jié)論，逐步發(fā)展他們的思維能力和創(chuàng)新素養(yǎng)。

4.深入推進(jìn)，交流討論，展示自我，提升能力

【教師】通過電解熔融的MgCl2，我們終于得到了單質(zhì)鎂，那么鎂還有哪些化學(xué)性質(zhì)呢？

【學(xué)生】結(jié)合預(yù)習(xí)學(xué)案，根據(jù)鎂的原子結(jié)構(gòu)預(yù)測鎂的化學(xué)性質(zhì)。

【教師】點(diǎn)評學(xué)生的預(yù)測情況，完善鎂的化學(xué)性質(zhì)。

【設(shè)問7】從海水到鎂，再到鎂的性質(zhì)，這整個(gè)過程大家是否可以用流程圖來表示？請?jiān)O(shè)計(jì)海水到鎂以及鎂及其化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系的整體框架圖，并進(jìn)行展示、交流與評價(jià)。

【學(xué)生】展示分享與交流成果。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在交流與討論中繪制出鎂的提取流程圖，并認(rèn)識鎂及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，建立起元素化合物學(xué)習(xí)的一般認(rèn)知模型，并能將這種認(rèn)知模型推廣到其他元素及其化合物的學(xué)習(xí)中去。

四、教學(xué)反思

本節(jié)課的課堂主線明確、條理清晰，圍繞如何從海水中提取鎂這一過程，通過層層設(shè)問、實(shí)驗(yàn)操作、分組討論、信息提示與處理等形式把中間遇到的小難關(guān)一個(gè)個(gè)攻破，順利完成本節(jié)課新知識的學(xué)習(xí)。整堂課的設(shè)問有梯度，符合學(xué)生從感性到理性的認(rèn)知過程，并通過元素化合物學(xué)習(xí)的一般認(rèn)知模型，建構(gòu)海水到鎂以及鎂及其化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系的知識網(wǎng)絡(luò)圖，有效促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，不斷完善學(xué)生的整體思維，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

[? 參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ]

[1]? 王祖浩.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書：化學(xué)1（必修）[M].南京：江蘇教育出版社，2009.

[2]? 中華人民共和國教育部.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.

[3]? 付勇，房壽高，吳星.簡析化學(xué)文化與化學(xué)教育[J].化學(xué)教育，2006（6）：12-14.

（責(zé)任編輯 羅 艷）