基于發(fā)展化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計

張鳳金

【摘要】本文以《從鋁土礦中提取鋁》教學(xué)內(nèi)容為載體，按照新課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的理念，重新審視教材，進(jìn)行精心設(shè)計，創(chuàng)設(shè)真實教學(xué)情景，并善于運用追問策略，激發(fā)學(xué)生主動參與，將學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)貫穿于教學(xué)設(shè)計之中。

【關(guān)鍵詞】從鋁土礦中提取鋁 學(xué)科素養(yǎng) 追問 教學(xué)設(shè)計

【中圖分類號】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）24-0086-02

一、問題的提出

2017年新課程標(biāo)準(zhǔn)中指出，化學(xué)課程的基本理念是以發(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)[1]。我國的高中課程改革也正式走入“素養(yǎng)革命”的時代，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是高中生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，是學(xué)生具有化學(xué)學(xué)科特質(zhì)的關(guān)鍵能力和品格。那么如何將化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實在課堂教學(xué)中，使其在課堂上落地生根，成為廣大一線教師面臨的新考驗、新任務(wù)[2]。

二、教學(xué)設(shè)計

1.教學(xué)背景分析

（1）教學(xué)指導(dǎo)思想分析

培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)，應(yīng)該從以“教”為主轉(zhuǎn)向以“學(xué)”為主，從重視學(xué)科知識的傳授、灌輸轉(zhuǎn)向重視學(xué)生自主學(xué)習(xí)，思考探究，設(shè)計一系列問題鏈，將科學(xué)精神宏觀辨識與微觀探析、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)融入教學(xué)活動當(dāng)中，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中反思以便獲得化學(xué)核心知識，發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)[3]。

（2）教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)課選自蘇教版必修1專題3第一單元，教材以制備鋁的工藝流程為載體，以探討Al2O3的化學(xué)性質(zhì)為主線，圍繞這一主線設(shè)計相應(yīng)的探究活動，激發(fā)學(xué)生的探究熱情。本節(jié)課是學(xué)生認(rèn)識從礦物中提取金屬的開端，也是從上一專題“從海水中獲得物質(zhì)”轉(zhuǎn)變到“從礦物中獲取金屬”過渡，為之后鐵、銅等金屬元素的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，具有承上啟下的作用。并且本節(jié)內(nèi)容中有關(guān)氧化鋁的反應(yīng)也為下節(jié)課學(xué)生對鋁的兩性的理解提供了鋪磚引路的作用。

（3）學(xué)情分析

在初中階段已對鋁的性質(zhì)有了一定的了解，學(xué)生通過前一個專題的學(xué)習(xí)中接觸了從海水中獲取物質(zhì)的方法，并且有一定的實驗探究能力和學(xué)習(xí)活潑金屬冶煉方法的經(jīng)驗。因此本課內(nèi)容從鋁土礦中提取鋁對學(xué)生來說并不陌生，有利于本節(jié)教學(xué)的展開。但是學(xué)習(xí)者作為高一學(xué)生，他們雖思維敏捷，但不夠嚴(yán)謹(jǐn)，并且缺乏對新知識進(jìn)行總結(jié)和提高的能力。

2.教學(xué)目標(biāo)

（1）知識與技能

①了解鋁在地殼中金屬元素的含量；

②了解鋁的存在、物理性質(zhì)和用途；

③掌握鋁的冶煉方法。

（2）過程與方法

通過對工藝流程的探究，采用預(yù)測歸納、探究探析等方法，學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題，培養(yǎng)勇于創(chuàng)新、敢于質(zhì)疑和團(tuán)隊合作的精神。

（3）情感態(tài)度與價值觀

通過對工藝流程的問題探究，培養(yǎng)學(xué)生從信息中獲取新知識的能力，培養(yǎng)主動參與交流、團(tuán)隊合作的精神，體驗化學(xué)科學(xué)的發(fā)展對人類生命活動的影響。

3.教學(xué)重難點

鋁土礦到鋁單質(zhì)的兩個過程：提純和電解。

4.教學(xué)過程

【教學(xué)環(huán)節(jié)1】 提出問題，引入新課

[師]鋁土礦如何變成鋁單質(zhì)？發(fā)生了變化？ 你的猜想是什么？

[生]提取鋁土礦可以得到鋁單質(zhì)，鋁土礦中主要存在化合態(tài)的Al2O3，通過還原氧化鋁得到游離態(tài)的Al單質(zhì)。

[師]閱讀課本了解鋁在地殼中金屬元素的含量，以及其物理性質(zhì)和用途。

[生]閱讀并小結(jié)。

【教學(xué)環(huán)節(jié)2】分析比較，探究鋁土礦到鋁合金的本質(zhì)

[師]Al2O3到游離態(tài)的Al單質(zhì)是怎么變化過程？

[生]氧化還原反應(yīng)，是一個還原過程。

[師]用什么辦法來還原？

[生]通電。

[師]通電既不是氧化劑又不是還原劑，請問通電的作用？

[生]通電可以達(dá)到還原的作用，是一種強有力的氧化還原手段。

[師]學(xué)習(xí)過什么來證明通電確實是強有力的氧化還原手段？

[生]并分析化學(xué)方程中化合價變化和氧化劑還原劑。

[師]電解NaCl溶液中Na+不還原成Na單質(zhì)，怎么能把Na+還原成Na單質(zhì)？

[生]電解熔融狀態(tài)的NaCl。

[師]本節(jié)課要把Al2O3還原成Al單質(zhì)中要注意的要點是什么？

[生]電解熔融狀態(tài)的Al2O3。

【教學(xué)環(huán)節(jié)3】物質(zhì)的分離：如何提純

[師]工藝流程那么復(fù)雜，為什么本節(jié)課不直接改為“從氧化鋁到鋁單質(zhì)”？

[生]因為鋁土礦中主要成分是氧化鋁，但是存在其他雜質(zhì)比如說SiO2、Fe2O3等等，需要提純的過程。

[師]利用物質(zhì)分離的角度，思考如何提純？

[生]加入NaOH溶液，溶解氧化鋁，從而除去雜質(zhì)。

[師]為什么可以溶解Al2O3而不溶解SiO2、Fe2O3等？

[生]因為Al2O3是兩性氧化物，氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成鹽（NaAlO2）。而氧化鐵是堿性氧化物，不與堿反應(yīng)。

[師]SiO2是酸性氧化物，但是因為有Al2O3存在，SiO2絕大部分不溶解是轉(zhuǎn)入沉淀中，若礦石中SiO2很多則會溶解，需要進(jìn)一步處理。氧化鋁溶解后生成的NaAlO2如何變回Al2O3？

[生]通入二氧化碳，變成Al（OH）3，Al（OH）3受熱分解成氧化鋁，并書寫化學(xué)方程式。

[師]思考碳酸鈉如何變成CO2？類比的方法來考慮偏鋁酸鈉變成Al2O3。

[生]鹽1+酸1-→鹽2+酸2，類似NaAlO2+H2CO3→HAlO2（H3AlO3）+NaHCO3。

[師]提取過程用到什么性質(zhì)？

[生]Al2O3以及Al（OH）3的兩性。

[師]電解過程用到什么性質(zhì)？

[生]Al是活潑的金屬，在自然界中主要存在化合態(tài)，若有得到游離態(tài)的鋁單質(zhì)，需要用到強有力的氧化還原手段—電解。

【教學(xué)環(huán)節(jié)3】歸納總結(jié)

教師歸納總結(jié)：要想從鋁土礦到鋁合金，主要涉及兩個步驟：即提純與電解。（1）提純是物質(zhì)分離的一種，其中重點涉及到Al2O3以及Al（OH）3的兩性的知識；（2）要想從化合態(tài)變化到游離態(tài)，需要涉及氧化還原反應(yīng)，若是制得得產(chǎn)物是活潑金屬單質(zhì)，則需要借助電解方法。

【教學(xué)環(huán)節(jié)4】解決問題，拓展應(yīng)用

[問題解決1]偏鋁酸鈉轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁有幾種方案？

[問題解決2]根據(jù)書本的鋁土礦提取工藝流程圖，可以做哪些調(diào)整和修改？

三、教后反思

本節(jié)課以問題作為任務(wù)驅(qū)動，通過問題引導(dǎo)，體驗工藝流程中提取活潑金屬的過程，重點圍繞提取和電解兩個方面，整體把握Al、Al2O3、Al（OH）3的性質(zhì)，以及相互轉(zhuǎn)化。本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計立足于讓學(xué)生“動”起來，培養(yǎng)學(xué)生“提出或發(fā)現(xiàn)問題→分析問題、解決問題→在解決問題的過程中獲取知識、技能和策略從而完善自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)→能夠應(yīng)用自己所學(xué)的新知識解決新問題”的能力，在這個層層遞進(jìn)的過程中使學(xué)生能夠不斷完善自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，提高自己的學(xué)習(xí)能力[4]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：3-5.

[2] 胡巢生. 基于學(xué)科核心素養(yǎng)的初中化學(xué)教學(xué)設(shè)計——以“質(zhì)量守恒定律”為例[J]. 化學(xué)教學(xué)，2018，2： 45-49.

[3] 王云生. 學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是學(xué)科教育的靈魂[J]. 基礎(chǔ)教育課程，2016，187： 15-19.

[4] 莊德剛. 基于發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計與反思——以“碳酸鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”為例[J]. 化學(xué)教與學(xué)，2017，7： 77-80.