基于“海水中的元素”的深度學習

張堅

【摘要】“海水中的元素”是魯科版高中必修化學一第三章第四節的內容，本文從深度學習角度探討如何認真閱讀課程標準，更好地開展教學，并培養學生的核心素養。

【關鍵詞】深度學習 課程標準 元素化合物 工業流程

【基金項目】本文為福建省教育科學“十三五”規劃2017年度常規課題立項課題《基于學習進階理論的高中化學深度學習研究》論文，課題編號FJJKXB17-318。

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）39-0165-02

2018年1月，教育部發布新的高中課程標準，對于我們中學教師來說，如何更好地理解課程標準，并將其應用到日常的教學中，是一項很重要的工作，本文結合深度學習，以《海水中的元素》這一節第一課時為基礎，來談談對課程標準的應用。

1.對課題的理解

《海水中的元素》是魯科版高中必修化學一第三章第四節的內容，前期學生已經學過高一階段絕大部分常見的金屬或非金屬元素，在本節中涉及到的元素有鎂、溴和碘，一般來說，第一課時會接觸到鎂的相關知識，第二課時再接觸到溴和碘。

在日常的教學中發現，很多教師把本節定為具體的元素化合物如鎂、溴、碘性質的學習，以第一課時為例，實際上在課標并未直接列出關于鎂的相關要求，舊課標的具體要求是：“以海水資源的綜合應用為例，了解化學方法在實現物質間轉化的作用，認識化學在自然資源綜合利用方面的重要價值。”新課標的具體要求是：“5.3 化學在自然資源和能源綜合利用方面的重要價值：……以海水、金屬礦物、煤、石油等的開發利用為例，了解依據物質性質及其變化綜合利用資源和能源的方法。……”

新課標在該部分的“學習活動建議”中，還要求學生進行調查與交流討論，查閱海水資源及其利用的相關資料。并在“資源開發與能源利用”中提到了“海水的淡化”。

所以無論是舊課標還是新課標，均未直接列出要求我們將重點放在鎂的性質的學習，而應該僅是以鎂的提取為例，通過對海水中元素形態、含量與提取工藝關系的分析，認識化學方法在實現物質轉化的作用，并以海水資源及其應用的學習，推廣到學習依據物質性質及其變化綜合利用資源的方法，感悟化學在自然資源綜合利用的價值。

2.教材的處理

2.1基本要求

由于本節課的重點是需要學習依據物質性質及其變化綜合利用資源的方法，所以就不能僅將眼光注視在鎂的性質上，可以將教學目標定為：

（1）通過閱讀與交流，知道海水中元素多樣性及主要存在形態；（2）通過實驗觀察，歸納鎂重要性質；（3）通過氯堿工業和海水提鎂工藝的分析，了解相關化學原理。

在教學中，引導學生關注教材中的一些概念，如海水淡化、常量元素和微量元素、曬鹽、提鎂等，并與自己學習中的前概念進行對照，為學習打下基礎。

同時以本節課中出現的各部分內容來引導學生思考和探究，比如說“海水中對Mg2+進行富集，是否可以直接往海水中加沉淀劑？”“在二次富集中加沉淀劑時，加哪一種堿比較好？”“工業生產和實驗室做實驗有哪些方面的不同，需要考慮哪些因素？”等等。

2.2片段設計

在本節課中，有幾個點需要認真處理：（1）海洋中元素的含量；（2）人類可以利用海洋中的哪些資源？（3）用什么方法從海洋中得到資源？（4）為什么要用不同的流程來從海洋中得到所需的資源？

像學生對海洋的前概念中，人類第一個利用的應該是曬鹽，特別是初中，有相關的粗鹽的提純這一類的實驗，給學生以深刻的印象。可是在海洋中，含量最大的一部分恰恰是水，因此在此處教師應該對“海水淡化”做認真的處理，打破學生頭腦中舊有的前概念，真正用科學的方法來學習對海洋中的元素的利用。

例：（廈門市中考題） 鼓浪嶼周邊海域的海水中質量分數最大的元素是（ ）

A.H B.O C.Na D.Mg

如果學生誤以為是NaCl，根據質量分數最大也應該是Cl，用這樣一個題目就可以幫助學生打破舊知，建立新知。

2.3學習進階

學生在了解了海水淡化和海水曬鹽以后，就可以進行提升一個緯度的學習進階。例如如果僅從海水曬鹽，僅通過物理變化，我們只能夠得到自然界中已經存在的物質。化學則可以幫助我們通過認識世界，進而依據物質性質及其變化綜合利用資源的方法，創造新物質，創造一個全新的“自然界”。

在這里的教學中，氯堿工業的引入正值其時，雖然沒有深入學習氯堿工業的細節，但在必修階段，學生就能夠在原有的認知基礎上，提升認識，意識到化學在自然資源綜合利用的價值，也為未來高二階段選擇化學的同學打下了很好的臺階。

2.4深度學習

通過設立問題串，可以幫助學生進入深度學習，如：（1）為什么通過富集以后，Mg2+的濃度增大以后，還需要將它轉化為Mg（OH）2，再轉化為MgCl2？（2）為什么要在此處學習Mg和CO2的反應？等等。

引導學生查閱資料，深度學習后，就可以發現，如果僅僅從海水轉變成苦鹵，Mg2+的濃度增大，但是它的量仍然較少，達不到工業上的需要，就需要進行二次富集，通過轉變為Mg（OH）2，再轉化為MgCl2，就可以大大提高Mg2+的濃度，達到工業上的要求，這方面實際上是通過對海水中元素形態、含量與提取工藝關系的分析，結合“常量元素”、“微量元素”的學習也幫助學生用定量觀來分析和解決問題，幫助學生認識化學方法在實現物質轉化的作用。

另外為什么要在此處學習Mg和CO2的反應呢？因為在學生的前概念中，對金屬冶煉最深刻的就是活潑金屬置換法和碳（氫氣）還原法，同時他們認為CO2是一種很惰性的氣體，初中甚至用它來滅火。而本節課的學習中，通過隨堂實驗，他們發現鎂條居然能夠在CO2中劇烈燃燒，在詫異的同時，雖然沒有學過反應熱、化學鍵等方面的知識，但是也能夠深入思考鎂條一定具備很活潑的性質，而太活潑的金屬，是不能通過簡單的熱分解法、碳還原法等等來冶煉的，這時就能夠理解為什么要通過電解才能得到鎂單質，更一步可以推導到“鎂燃燒需要用什么物質來滅火？”從而達到深度學習的效果。

3.教學反思

高中化學的學習方法要求學生具備“閱讀、思考、表達”三個維度，本節課中的大量知識，需要學生通過閱讀來學習，所以教材中無論是海水中的元素，還是海水提取鎂的工業流程，都應由學生來閱讀完成，培養學生的學習力。

教材中難點在于對鎂的提取的分析，在這里首先要引導學生對所具備的已有知識進行整理和回憶，也就是對“前概念”進行回憶，通過分析海水中鎂的存在形態，來引導學生回憶金屬單質的提取辦法，在這方面可以培養他們“科學探究與創新意識”的化學核心素養。

本節課注重海洋資源的綜合利用，一方面從淡水、食鹽、鎂、碘、鋰、鈾等元素的提取和用途，體現了化學的正面價值，體現了正能量。另一方面幫助學生學會如何認識教材，并通過教材來完成化學的學習，掌握學習的最佳方法。

本節課可以通過師生間的互動，增進彼此的交流。通過對實驗現象的觀察，過渡到實驗結論，培養學生觀察問題、分析問題、解決問題的能力；通過化學方程式的互推，促進學生形成模仿記憶書寫化學方程式的習慣，而不是單純死記硬背。但本節課的理論信息過于濃厚，未充分貼近生活，也缺乏額外的探究實驗，時間上也不充實，教師不容易做到太多創新。

4.結語

新課程改革經歷了好多年，縱觀我們目前的中學教學，仍然有很多教師沒有轉換觀念，在備課和平時的教學中，只關注教材，最多只是看些課外的參考書，并沒有認真閱讀課程標準，沒有把握“我們是用教材來教，而不是教教材”的理念。

隨著新課標的頒布，作為一線教師，我們應該認真研討課標、解讀教材，明確每節課的課堂目標和課標的要求，關注知識技能、文化情感和思維策略，精心設計和優化課堂，才能真正實現教學目標，培養學生的核心素養。

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