讓核心素養(yǎng)在真實(shí)情境中自然生長性

梅溪

摘要：本節(jié)課設(shè)計(jì)了兩條主線，一條是情境線，通過探究金屬冶煉的歷史和現(xiàn)狀，讓學(xué)生感知化學(xué)科學(xué)對人類社會發(fā)展的巨大推動作用，發(fā)展學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng);一條是認(rèn)知線，讓學(xué)生通過對金屬冶煉一般規(guī)律的探究和總結(jié)，發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)，讓學(xué)生學(xué)會依據(jù)實(shí)際條件，運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識和方法解決生產(chǎn)、生活中簡單的化學(xué)問題。嘗試通過這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，建立發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的一般模式，讓學(xué)生的核心素養(yǎng)在真實(shí)情境中自然生長。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);真實(shí)情境;金屬冶煉

文章編號：1008-0546（2020）06-0074-05 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/jAssn.1008-0546.2020.06.020

在高中的課堂教學(xué)中，我們越來越強(qiáng)調(diào)發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。可是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的途徑是什么？筆者認(rèn)為：設(shè)計(jì)層次分明的學(xué)習(xí)任務(wù)，基于學(xué)習(xí)任務(wù)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，在任務(wù)的解決過程中，學(xué)生的核心素養(yǎng)自然會得到成長。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)的依據(jù)

1.內(nèi)容分析

見表1。

2.學(xué)情分析

學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容前，學(xué)生已經(jīng)完成了《化學(xué)1》中常見元素化合物性質(zhì)的學(xué)習(xí)，也掌握了氧化還原反應(yīng)等基本反應(yīng)原理，初步了解了某些物質(zhì)轉(zhuǎn)化的途徑與方法，但也存在著一些認(rèn)知缺失：

（1）未完全掌握物質(zhì)轉(zhuǎn)化的化學(xué)原理。學(xué)生知道可以通過置換、酸堿中和等途徑實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，但沒有真正理解物質(zhì)轉(zhuǎn)化背后的“價(jià)類二維”思想，導(dǎo)致在遇到新的物質(zhì)轉(zhuǎn)化問題時(shí)，不知道應(yīng)該如何選擇轉(zhuǎn)化方法。

（2）未建立證據(jù)推理的認(rèn)知模型。在解決化學(xué)問題的過程中，還沒有有意識的通過“觀察現(xiàn)象——建立假說——尋找證據(jù)”來解決問題，而是憑感覺、憑過去的經(jīng)驗(yàn)去分析問題，缺少建立認(rèn)知模型的意識。

（3）未認(rèn)同化學(xué)科學(xué)的巨大貢獻(xiàn)。對于化學(xué)學(xué)科，學(xué)生多與污染、有害等思想聯(lián)系在一起，不能正確認(rèn)識化學(xué)在人類社會發(fā)展中所起的積極作用。

因此，本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵，一是幫助學(xué)生學(xué)會從氧化還原的角度去認(rèn)識物質(zhì)轉(zhuǎn)化的原理，歸納金屬冶煉的一般規(guī)律，建立證據(jù)推理的認(rèn)知模型;二是結(jié)合金屬冶煉的歷史沿革和現(xiàn)代發(fā)展，幫助學(xué)生體會化學(xué)科學(xué)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用價(jià)值，以及對人類文明進(jìn)步做出的偉大貢獻(xiàn)。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想

1.發(fā)展核心素養(yǎng)為本

圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)，在任務(wù)解決的過程中，針對性地發(fā)展學(xué)生“宏微結(jié)合”“證據(jù)推理”“模型認(rèn)知”“科學(xué)態(tài)度”等學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.整合真實(shí)情境為綱

以問題鏈為向?qū)В险鎸?shí)情境，建構(gòu)金屬冶煉的認(rèn)知主線，引導(dǎo)學(xué)生閱讀材料、分析歸納、探究發(fā)現(xiàn)，自主建構(gòu)“金屬冶煉的本質(zhì)是金屬被還原”的學(xué)科觀念。

3.落實(shí)教學(xué)評一致性

崔允瑯教授基于“教學(xué)評一致性”，倡導(dǎo)“依據(jù)清晰的目標(biāo)處理教材、選擇方法;結(jié)合情境創(chuàng)設(shè)引導(dǎo)主動的、反思式的知識建構(gòu);依托學(xué)習(xí)過程開展參與式、嵌入式的即時(shí)評價(jià)”。在本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐中，落實(shí)教學(xué)評一致性，是發(fā)展學(xué)生素養(yǎng)、達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的策略保證。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.通過對各類金屬冶煉方法的原理分析，學(xué)會從氧化還原反應(yīng)的角度去理解物質(zhì)轉(zhuǎn)化，發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。

2.通過研究金屬冶煉的歷史發(fā)展，讓學(xué)生體會化學(xué)科學(xué)對人類社會發(fā)展的巨大推動作用，發(fā)展學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

四、設(shè)計(jì)導(dǎo)圖

見表2。

五、教學(xué)實(shí)踐

[教師]偉大的革命導(dǎo)師恩格斯曾經(jīng)說過：人與動物的根本區(qū)別在于會制造和使用工具。而制造工具離不開材料的使用，可以說，材料的使用推動了人類歷史的發(fā)展。公元前250萬年，人類學(xué)會使用石器;公元前6000年，人類學(xué)會使用青銅器;公元前1500年，人類學(xué)會使用鐵器;公元1800年至今，各種新材料層出不窮。可見，人類對材料的使用，經(jīng)歷了從自然界直接獲取材料到開發(fā)利用金屬礦物這樣一個(gè)過程。

學(xué)習(xí)任務(wù)一.追尋金屬冶煉發(fā)展的歷史

[教師]請根據(jù)這張圖（圖1）分小組討論：人類冶煉金屬的順序可能與什么因素有關(guān)？

[學(xué)生]（1）金屬的活動性;（2）金屬的存在形式;（3）金屬在地殼中的含量;（4）金屬礦物開采的難度等。

[教師]可見，金屬的冶煉過程，受到很多因素的制約。今天我們就追尋著前人的腳步，去探尋金屬冶煉發(fā)展的歷史。

設(shè)計(jì)意圖：從人類冶煉金屬的真實(shí)歷史出發(fā)，讓學(xué)生體會冶煉金屬是多種因素綜合作用的結(jié)果，引發(fā)學(xué)生探究金屬冶煉原理的意愿和熱情，為后續(xù)的學(xué)習(xí)設(shè)置線索。

[教師]在學(xué)案上，我按照歷史朝代的順序，給出了四個(gè)中國古代冶煉金屬的例子，請同學(xué)們開展小組討論，試著解釋這四種金屬冶煉方法的原理并寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。

①東晉葛洪在《抱樸子》中記載：“丹砂（HgS）燒之成水銀”。（HgS→HgO→Hg）

②《宋史·食貨志》中記載：浸銅之法，以生鐵煅成薄鐵片，排置膽水（CuSO₄溶液）槽中，浸漬數(shù)日，鐵片為膽水所薄，上生赤煤。

③明代陸容的著作《菽園雜記》中記載煉銅方法為：用礦（硫化礦，Cu₂S）二百五十籮……人大旋風(fēng)爐，連烹（大火灼燒）三日三夜，方見成銅。

④清代張泓在云南為官，其著作《滇南新語》中記載煉銅方法為：煉礦曰扯銅，其法礦千斤（氧化礦，灼燒得CuO）用炭七八百斤不等……爐中鋪以炭末，始加礦炭……

[教師]我們發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，古人的金屬冶煉方法在不斷更新，但這些冶煉方法中是否蘊(yùn)含著共同的原理？

[學(xué)生]金屬冶煉中均發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，被冶煉金屬由陽離子被還原生成金屬單質(zhì)。

[教師]這是特例，還是金屬冶煉的一般原理？我們接著往下探究。

設(shè)計(jì)意圖：從中國古代選取冶煉金屬的四個(gè)實(shí)例，作用有二：一是通過學(xué)生的討論，總結(jié)出熱分解法、濕法煉銅、火法煉銅、熱還原法四種冶煉方法，進(jìn)一步推知金屬冶煉的本質(zhì)在于金屬被還原，發(fā)展學(xué)生“宏微結(jié)合”“證據(jù)推理”的核心素養(yǎng);二是通過中國古代金屬冶煉的實(shí)例，讓學(xué)生感受祖國在化學(xué)工業(yè)發(fā)展中的悠久歷史和先進(jìn)技術(shù)，提升民族自豪感和自信心。

學(xué)習(xí)任務(wù)二.探究金屬冶煉的一般規(guī)律

[教師]展示鋁熱反應(yīng)裝置圖，這種金屬冶煉方法，叫“鋁熱法”，請大家小組討論一下，鋁熱法中各藥品所起的作用。

[學(xué)生]鋁粉應(yīng)該是還原氧化鐵的，氯酸鉀應(yīng)該是催化劑，鎂條起什么作用不知道。

[教師]實(shí)驗(yàn)操作：混合氧化鐵粉末和鋁粉，在鋁熱劑上加氯酸鉀，未見反應(yīng)發(fā)生。

提問：氯酸鉀是否是催化劑？

[學(xué)生]應(yīng)該不是，因?yàn)榧尤肼人徕洸⑽锤淖兎磻?yīng)速率。

[教師]從能量的角度分析，鎂條燃燒對這個(gè)反應(yīng)有什么影響？

[學(xué)生]鎂條燃燒產(chǎn)生大量的熱，給鋁熱反應(yīng)提供能量，同時(shí)促使氯酸鉀分解放出氧氣，使鎂條燃燒得更旺。

[教師]實(shí)驗(yàn)：鋁熱反應(yīng)。請同學(xué)們寫出鋁熱反應(yīng)的方程式。

[教師]鋁熱反應(yīng)在生產(chǎn)生活中有沒有實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值呢？

[視頻]鋁熱法焊接鐵軌。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生自主探究鋁熱法的原理，加深對金屬冶煉的原理認(rèn)知，同時(shí)感受化學(xué)科學(xué)的應(yīng)用價(jià)值。

[教師]如果工業(yè)上大規(guī)模使用鋁熱法煉鐵，是否合適？

[學(xué)生]不合適，鋁的價(jià)格比鐵更高，得不償失。

[教師]圖示：目前南京市場的鋼材價(jià)格為3480元/噸，鋁材價(jià)格為35000元/噸。但這還不是金屬鋁價(jià)格的巔峰，我們來看兩個(gè)例子。

例一、19世紀(jì)，法國皇帝拿破侖三世為了顯示自己的富有和尊貴，令人給他制造了一頂比黃金更名貴的王冠——鋁王冠。而且，在拿破侖三世的宴會上，只有王室成員和貴族來賓才能榮幸地用鋁匙和鋁叉進(jìn)餐，而地位較低的客人只能使用普通的金制和銀制餐具。

例二、1889年，俄國沙皇賜給門捷列夫一座鋁制獎杯，以表彰其編制化學(xué)元素周期表的貢獻(xiàn)。

[教師]提問：歷史上鋁為什么這么貴？

說明：1827年，德國化學(xué)家維勒用金屬鉀與無水氯化鋁反應(yīng)而制得了鋁。但是鉀太昂貴了，所以不允許大規(guī)模地生產(chǎn)。提問：鋁現(xiàn)在為什么便宜了？

[學(xué)生]可能出現(xiàn)了新的冶煉方法。

[教師]說明：1884年，美國奧伯林學(xué)院化學(xué)系，有一位名叫霍爾的青年學(xué)生，對鋁土礦（Al₂O₃）進(jìn)行電解。他把Al₂O₃溶在10%-15%的熔融的冰晶石里，再通以電流，從而析出金屬鋁。請寫出工業(yè)電解氧化鋁的方程式。

[教師]從原理上看，電解法是一種全新的金屬冶煉方法還是與之前的金屬冶煉方法有聯(lián)系？

[學(xué)生]在這個(gè)反應(yīng)中，鋁離子化合價(jià)降低被還原，本質(zhì)上還是一個(gè)氧化還原反應(yīng)。

[教師]在微觀世界里，電解法通過電流實(shí)現(xiàn)了電子轉(zhuǎn)移，所以，我們可以把電解看成一種強(qiáng)有力的氧化還原手段。想一想，比鋁更活潑的金屬Na應(yīng)該如何冶煉呢？

[教師]根據(jù)剛才我們對金屬冶煉方法一系列的探究，大家能不能總結(jié)出金屬冶煉的一般規(guī)律？

其實(shí)，無論哪一種金屬冶煉方法，其本質(zhì)都是電子的轉(zhuǎn)移。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生通過探究金屬鋁冶煉方法的變遷，尋找金屬的還原性與冶煉方法之間的關(guān)系，建立起金屬冶煉本質(zhì)是金屬被還原的原理認(rèn)知，構(gòu)建金屬冶煉的認(rèn)知模型，讓學(xué)生充分發(fā)展“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。

學(xué)習(xí)任務(wù)三：體會金屬冶煉的實(shí)際應(yīng)用

[教師]金屬冶煉是微觀世界里電子轉(zhuǎn)移的宏觀體現(xiàn)，而這種物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化，至今還在深刻地影響著人類社會的發(fā)展。就在上個(gè)月，美國總統(tǒng)特朗普宣布對價(jià)值2000億美元的中國商品加征關(guān)稅，10天后，習(xí)主席就考察了江西省贛州市的稀土產(chǎn)業(yè)。說明稀土已經(jīng)成為我國反制美國貿(mào)易戰(zhàn)的有力武器。稀土元素，指的是第六周期第ⅢB族的15種鑭系元素，和它們上兩個(gè)周期的鈧元素和釔元素。它們是重要的戰(zhàn)略資源，特別是高新技術(shù)工業(yè)的重要原料，廣泛應(yīng)用于尖端科技領(lǐng)域和軍工領(lǐng)域。我國目前是世界上最大的稀土生產(chǎn)國和出口國，具有世界頂尖的稀土精煉技術(shù)。在座的各位同學(xué)，你們是我們國家的未來，現(xiàn)在祖國把冶煉稀土的任務(wù)交給了你，請你利用今天所學(xué)的知識思考一下，如何從稀土金屬的無水鹽酸鹽中冶煉得到金屬單質(zhì)？

[學(xué)生]（1）利用比稀土活潑的金屬還原。（2）電解稀土金屬的無水鹽酸鹽。

[教師]稀土金屬的火法冶煉（上世紀(jì)60年代）

（1）某些稀土金屬冶煉時(shí)，也可用金屬鈣做還原劑，其可能的原因是什么？

（2）請寫出NdCl₃與金屬鈣在1150℃下反應(yīng)的化學(xué)方程式（60Nd釹nv）。

[學(xué)生]1.金屬鈣比鎂更活潑，還原性更強(qiáng)，所以可以還原稀土金屬。

[教師]稀土金屬的電解法冶煉（上世紀(jì)70年代）

（1）請寫出電解液態(tài)NdCl₃的化學(xué)方程式。

（2）在上世紀(jì)90年代，電解NdCl₃的技術(shù)被電解Nd₂O₃技術(shù)所取代，其可能的原因是？（2）電解時(shí)不產(chǎn)生氯氣，污染小，能耗低、產(chǎn)率高。[教師]稀土金屬的現(xiàn)代冶煉方法

[教師]現(xiàn)代的稀土冶煉技術(shù)，又發(fā)展出了有機(jī)萃取法和熱還原蒸餾法，這兩種方法和之前的冶煉方法相比，變的是什么？不變的是什么？

[學(xué)生]變的是金屬單質(zhì)的分離技術(shù)，不變的是金屬單質(zhì)的冶煉原理——還原法。

設(shè)計(jì)意圖：在任務(wù)二中，學(xué)生已經(jīng)對金屬冶煉進(jìn)行了方法建模，在任務(wù)三中，需要他們對該原理靈活應(yīng)用。我選擇了中關(guān)貿(mào)易戰(zhàn)為背景，突出了稀土產(chǎn)業(yè)在貿(mào)易戰(zhàn)中的重要作用，不僅讓學(xué)生在真實(shí)情境中學(xué)會用化學(xué)原理解決實(shí)際問題，更讓學(xué)生體會到化學(xué)科學(xué)與民族興亡的內(nèi)在聯(lián)系，發(fā)展他們“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

[教師]通過今天的學(xué)習(xí)，我們發(fā)現(xiàn)，古往今來，金屬服務(wù)人類的腳步從未停止，化學(xué)冶煉金屬的傳奇仍在繼續(xù)。愿同學(xué)們志存高遠(yuǎn)，用我們的智慧和雙手，為祖國建設(shè)更美好的明天。

六、教學(xué)反思

1.任務(wù)引領(lǐng)，促進(jìn)核心素養(yǎng)進(jìn)階

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)，以“學(xué)習(xí)任務(wù)”為引領(lǐng)，脈絡(luò)清晰、由淺入深、搭建階梯、分層推進(jìn)，逐步促進(jìn)學(xué)生的核心素養(yǎng)進(jìn)階。從“學(xué)習(xí)任務(wù)一.追尋金屬冶煉發(fā)展的歷史”出發(fā)，先探究個(gè)例，再到“學(xué)習(xí)任務(wù)二.探究金屬冶煉的一般規(guī)律”，構(gòu)建認(rèn)知模型，最后開展“學(xué)習(xí)任務(wù)三.體會金屬冶煉的實(shí)際應(yīng)用”，學(xué)會利用認(rèn)知模型解釋或解決實(shí)際化學(xué)問題。本節(jié)課的教學(xué)緊扣“金屬冶煉與氧化還原反應(yīng)”之間的關(guān)系，任務(wù)設(shè)計(jì)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，學(xué)科觀念的構(gòu)建層次分明，學(xué)生的核心素養(yǎng)在任務(wù)鏈中自然進(jìn)階。

2.以史為鑒，凸顯學(xué)科發(fā)展歷程

在本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容中，化學(xué)史素材極為豐富，既有凸顯我國古代勞動人民智慧的古法冶金技術(shù)，也有彰顯我國現(xiàn)代科技工作者民族擔(dān)當(dāng)?shù)南⊥烈睙捈夹g(shù)，可以說，金屬冶煉技術(shù)的發(fā)展，在本節(jié)課中是一條貫穿始終的情境主線。學(xué)生通過自主探究各類金屬冶煉方法，學(xué)會了反應(yīng)原理的科學(xué)表征和冶煉本質(zhì)的歸納總結(jié)，既發(fā)展了學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)，也讓他們深入體會了化學(xué)科學(xué)發(fā)展的脈絡(luò)，認(rèn)識到化學(xué)科學(xué)對人類社會發(fā)展的巨大推動作用。

3.以生為本，建立多元評價(jià)體系

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)，緊緊圍繞發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的主旨，以生為本，注重教學(xué)目標(biāo)與評價(jià)目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)與評價(jià)任務(wù)、學(xué)習(xí)方式與評價(jià)方式的整體性、一致性設(shè)計(jì)。評價(jià)的方式多元化，形式上包括口頭提問、書面表達(dá)、組內(nèi)評價(jià)、組間互評、生生互評、師生共評等方式。問題設(shè)置有梯度，先基于學(xué)生原有知識水平設(shè)置問題，然后引導(dǎo)學(xué)生歸納原理，最后利用真實(shí)情境考查學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和核心素養(yǎng)的發(fā)展水平。通過“教學(xué)評一致性”的教學(xué)策略，實(shí)現(xiàn)化學(xué)日常教學(xué)過程中隨堂評價(jià)的診斷和發(fā)展功能。