基于真實情境下實際問題解決的化學課例分析

馬娟娟 劉輝

摘要：以鹽類水解復習課為例，分析了基于真實情境下實際問題解決的化學課堂就是依托于真實的情境，在情境的引發下圍繞問題解決開展系列的學生探究活動，實現了以問題驅動引導學生的深度學習，使學生在深度參與中獲得了深刻的體驗。

關鍵詞：真實情境;學生活動;問題解決;深度學習

文章編號：1008-0546（2020）09-0044-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

《普通高中化學課程標準（2017年版）》指出化學課程的基本理念之一是重視開展“素養為本”的教學，即倡導真實問題情境的創設，開展以化學實驗為主的多種探究活動，重視教學內容的結構化設計，激發學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉變，培養他們的創新精神和實踐能力。新時期的化學課堂轉型勢在必行，基于真實情境下實際問題解決的化學課堂就是在真實的生活、生產情境下，設計有探究價值的實際問題，學生運用已有的化學學科知識，通過實驗探究、同伴互助、交流對話等活動分析解決實際問題，并以實際問題的逐步解決為主線構建課堂，從而達成教學目標。

下面，以劉老師執教的“鹽類的水解”復習課為例，并結合我們長期的教學實踐，對真實情境下實際問題解決的化學課堂作一些分析和思考。

一、教學設計的整體思路與分析

鹽類的水解是蘇教版化學教科書《化學反應原理》的課題，新課程標準對于這一內容的要求是：認識鹽類水解的原理和影響鹽類水解的主要因素，認識鹽類水解在生產、生活中的應用。復習課的教學如果按照“教師復習鹽類水解的相關知識，并結合高考的考查點進行真題演練”，學生只會按照教師的要求去復習、練習，壓根不會聯系生活實際，細想鹽類水解在生活生產中究竟能解決什么問題。而且以往的高三復習課大多數的教師不會再把實驗帶入課堂，認為新授課的時候已經都探究了，這就使得復習課變得枯燥無味，甚至有炒冷飯的感覺。

鹽類的水解這節復習課從知識內容上來看，主要包括鹽類水解的定義、本質、規律、應用等，但本節課可探究的東西很多，如果按照教材內容把原來新授課時的實驗重新再做一遍，顯然也是沒必要的，本節課教師創設一個“土壤問題”真實的生活情境，提出學科核心問題，并圍繞這一核心主題幫助學生有效地整合所學內容，整個教學活動中利用問題在教學內容與學生理解之間搭建一座橋梁，并用實驗貫穿整個課堂，這個實驗的設計貼近真實情境，并且是教材中不曾出現的實驗，幫助學生從化學的視角認識周圍的世界，解決身邊的問題。

二、教學過程分析

為了促進生活問題與學科知識之間的理解，本節課采用主題教學形式，設計三個不同的環節，每個環節中設置不同的學習任務，并通過實驗創新實施教學，具體的教學過程如下：

1.環節一：土壤酸化原因探析

[情境導入]教師首先以“土壤發紅原因”的視頻引入（部分視頻截圖如圖1所示），視頻中廣東土壤修護研究院的曹凱院長在介紹土壤的情況：“土壤在澆完水，下完雨后，就會發現有蚯蚓往外返，這是土地在告訴我們人類，別再那么施肥打藥了，土壤受不了了，而我們老百姓根本不關心這個現象，土壤就會出現第二個現象，下完雨澆完水，太陽再一曬，土地表面就會出現一塊紅一塊紅，如果兩個現象都不管，就會出現死苗現象。農民就會意識到化肥的過度使用，使土壤酸化板結了。通過配方施肥，引導農民科學種田，只有相信和依靠科學，才是農民發家致富的根本”。

[師生活動]視頻情境的導入，學生可能僅僅認為這是一個農業上的問題，與化學有什么關系呢？教師隨即提供一份科學雜志的研究資料：“美國《科學》雜志曾報告說，從上世紀80年代早期至今，幾乎在中國發現的所有土壤類型的酸堿度都下降了0.1到0.8個單位，很多地區土壤pH下降到了4.8左右。長期過度使用化肥被研究人員確認為是造成土壤酸化的重要原因之一。”教師提出問題：“我們熟悉的化肥中哪些化肥的水溶液呈酸性呢？”學生可以很快地想到銨鹽一類的化肥。

[教學分析]通過視頻中一系列土壤問題的情境創設，讓學生意識到我們使用的很多化肥都會使土壤酸化，由此引出常見化肥中哪些物質的水溶液是酸性的呢？教師通過引導讓學生自主講解為什么常見的銨鹽水溶液呈酸性，引出是鹽類發生水解的原因，從而幫助學生建構鹽類水解的定義（水溶液中鹽電離產生的離子與水電離產生的氫離子或氫氧根離子結合生成弱電解質的反應]和本質（有弱電解質生成）。

[師生活動]當學生理所當然的認為像NH4Cl、NH4NO3、（NH4）2SO4這些銨鹽溶液都顯酸性的時候，教師提出疑問：“大家想一想NH4HCO3溶液顯什么性呢？”學生陷入思考，教師適時引導學生親自實驗。

[學生活動]實驗1：測NH4HCO3溶液的酸堿性（如圖2所示）

[師生活動]教師提出問題：“你能解釋為什么NH4HCO3溶液顯堿性嗎？”學生根據鹽類水解的規律能夠解釋NH4+、HCO3都發生了水解，溶液呈堿性，說明HCO3的水解程度比NH4+的水解程度大，那么是不是這樣呢？教師給出NH3·H2O、H2CO3的電離常數（如表1），學生根據電離常數的大小判斷出弱電解質的酸性或堿性越弱，對應的酸根離子或金屬陽離子的水解程度越大，證實“越弱越水解”的規律。

[師生活動]教師點出“有的銨態化肥是呈堿性的，你還知道哪些堿性的化肥？”學生根據鹽類水解的原理會想到鉀肥草木灰（K2CO3），教師給出了新的問題：“長期單一使用一種化肥，很容易造成土壤板結，如何科學施肥呢？銨態氮肥與草木灰可以混合使用嗎？”這個問題一提出，學生心中已明了，同時積極思考不可以混合使用，但可以交替使用。

[教學分析]教學中如果直接告訴學生NH4HCO3溶液顯堿性，顯然沒有學生親自動手實驗來得直觀，而且有理有據，對于規律“越弱越水解”的理解也更加深。這一環節通過土壤酸化的問題引出酸性化肥長期使用的害處，同時也引導學生根據鹽類水解的原理明白酸性化肥與堿性化肥不是混合使用就能規避危害的。

2.環節二：土壤變紅原因探析

[師生活動]教師帶領學生解決了造成土壤酸化原因后，緊接著視頻中出現的土壤紅斑也引起學生興趣（如圖3所示），這一現象需要教師課前查找大量的文獻，找出原因：“科學研究分析表明，紅色斑狀物主要是由于酸性土壤中的鐵離子溶解，遷移匯集到了土壤表面，從而形成了鐵的氫氧化物和鐵的氧化物。”教師提出新的問題：“酸性土壤中的鐵離子是如何形成Fe（OH）3的呢？”若學生前面視頻看得認真就會知道，土壤在澆完水、太陽曬后會變成一塊紅一塊紅，教師這時就可以引導到學科知識上：“哪些因素會促進遷移到土壤表面的Fe3+形成Fe（OH）3”？

[教學分析]教師將視頻中的情境深度挖掘，巧妙地運用土壤變紅這一現象，通過大量的資料查閱得知是鐵離子的緣故，也為后面探究影響鹽類水解的因素做好了鋪墊。

[學生活動]實驗2：配制FeCl3溶液（提供藥品：FeCl3粉末、蒸餾水、稀鹽酸）。大多數的學生直接將FeCl3粉末溶于蒸餾水中，而少數的同學意識到稀鹽酸的作用。不同的組配制的溶液顏色是不同的，學生很快對原因進行分析，提供的稀鹽酸起到抑制Fe3+水解的作用，教師指點：“將氯化鐵先溶于鹽酸，然后再加水稀釋，通過增加溶液中氫離子的濃度，抑制鐵離子的水解”。

[師生活動]教師展示自己配制FeCl3溶液的實驗視頻，并對蒸發皿中的溶液進行持續加熱，來模仿太陽的暴曬，讓學生觀察溶液的變化（如圖4所示）。學生發現蒸發皿中出現紅褐色固體，并解釋產生的紅褐色固體是Fe（OH）3沉淀，教師提出新的問題：“如果加熱Fe2（SO4）3溶液又會是什么現象呢？”再次播放視頻進行對比。學生通過加熱兩種鐵鹽溶液最后的現象不同，進一步理解了溫度對鹽類水解平衡的影響，也促使學生進一步深思“如果要想得到FeCl3固體如何操作”？

[教學分析]教師這一段的設計比較震撼，FeCl3溶液的配制及FeCl3、Fe2（SO4）3溶液持續加熱的現象，這些實驗是書本中沒有的實驗，平時學生也只是在練習、考試中會涉及到產物的分析，并沒有親身感受加熱兩種鐵鹽的不同變化，而通過這些實驗有助于學生更好地理解鹽類水解平衡的移動原理，也解決了實際生活中土壤變紅的謎團。

[師生活動]學生的興趣至此已經徹底被點燃，教師提出問題：“土壤表面的Fe3+遇到草木灰會如何？”教師演示在FeCl3溶液中分別加入等濃度的K2CO3、KHCO3溶液，比較現象。學生發現兩只試管中都有氣泡產生，但是FeCl3溶液與KHCO3溶液反應更劇烈。教師點撥：“剛才產生大量的氣泡，是不是與泡沫滅火器的原理類似呢？泡沫滅火器是Al2（SO4）3溶液與NaHCO3溶液劇烈反應，你有沒有想過為什么用Al3+？有什么優越性嗎？”引發學生的爭論與探討。

[教學分析]這一問題的提出其實也是緊緊圍繞鹽類水解的應用展開的，解決了泡沫滅火器的原理及優點，更貼近學生的生活。問題是層層展開，由一個問題引發另一個問題，學生的思維一直在不斷的碰撞。

3.環節三：科學種田合理施肥

[師生活動]教師回歸今日主題：“我國是農業大國，視頻中也提到通過配方施肥，科學種田。現在研究出碳酸亞鐵是很好的土壤改良劑，請用給定的氯化亞鐵與碳酸鈉溶液去制備碳酸亞鐵”。

[學生活動]實驗3：制備FeCO3（提供藥品：FeCl2溶液、Na2CO3溶液）。有了前面實驗的思考，學生沒有貿然就開始做實驗，開始了思考，是不是就這么混合就好了呢？有沒有什么先后的順序呢？

[教學分析]這個實驗的設計也是本節課的精彩之處，原來在高考試題中出現的試劑添加先后問題，現實課堂中讓學生親自探究。教師沒有急著給出方案，讓學生有試錯的機會，肯定有不同的添加順序，得到的實驗現象肯定也是不同的，在學生錯誤的基礎上再適當點撥，因為Na2CO3溶液顯堿性，如果把FeCl2溶液加入到Na2CO3溶液中就會生成Fe（OH）2沉淀。進一步用鹽類水解的原理解釋了實驗現象。

[師生活動]教師總結本節課利用鹽類水解的知識解決了土壤酸化、紅斑、改良等生活問題，也明白科學種田的重要性，教師調侃：“化學學不好，田都不會種！”引起學生哄堂大笑。

三、教學反思

1.靈活運用真實情境，凸顯化學學科價值

創設情境的目的是針對教學內容給學生一個真實的學習場，教學始終圍繞情境展開，有價值的情境具有全程性、真實性、開放性。這樣的情境會激發學生的注意力和學習的興趣，使學生產生強烈的共鳴。學習的內容變得生活化、具體化、形象化，學生就會在學習探索的過程中理解知識的價值，也凸顯了化學學科的價值。

在這一節課的教學中，選取土壤問題作為情境素材，探究“土壤問題”貫穿整個過程，教師提出三個問題：土壤為什么會酸化呢？土壤表面為什么會有紅斑呢？如何科學種田呢？用基于土壤問題情境將最核心的教學內容一鹽類水解的本質、規律和影響因素、應用串聯起來，幫助學生將已學過的知識進行重新建構，進一步加深理解，且能遷移到生活實際中。

可見基于真實情境下實際問題解決的化學課堂，為了使情境真實化，在選擇情境素材時，要注意情境素材最好是既來源于學生生活又高于生活，并在學生的“最近發展區”之內，讓學生在看似平常的情境中探索和開發不平常的問題，在熟悉的生活常識與艱深的學科知識之間建立起根本性的關系。

2.精心設計學生活動，提升化學學科思維

常規的復習課，教師很少將實驗帶入課堂，有時即使有實驗也不重視知識間的聯系，實驗內容是孤立的，就是照方抓藥完成一個個實驗任務。本節課借助土壤問題情境，抓住三個核心問題并展開實驗探究教學，從NH4HCO3溶液酸堿性的測定、FeCl3溶液的配制、FeCO3的制備，沒有一個是書本中的實驗，都是教師根據教學內容精心設計的學生活動，每一個實驗都讓思維真實的發生，水解程度的比較、提供試劑鹽酸的作用、滴加試劑的順序，學生在試錯與思索中，找尋正確的解決方法，促進了思維能力的發展，提升了“科學探究與創新意識”“證據推理與模型認知”等核心素養。教師的實驗對比視頻更是將學生置身在思維的碰撞之中，原先教輔資料、習題甚至考試中所出現的問題在現實中得以解決、得到證實。

3.充分關注問題解決，促進化學深度學習

學習的最終目的不是為了獲得一堆事實性的知識，而是面對身處的社會環境，利用所學知識分析問題、解決問題。學生當面對教師創設的陌生不熟悉的情境，要想熟練地運用所學知識解決實際問題，必須對所學的知識有深刻的理解并能夠靈活地應用，這就要求學生必須發生深度學習。

化學深度學習就是學生在理解學習的基礎上，批判性地學習新的思想和事實將它們納入原有的認知結構中，并且能夠聯系不同的思想將已有的知識遷移到新的情境中，做出決策和解決問題的學習。關注問題解決的化學課堂，就會注重學生問題解決能力的提升，學生通過問題解決來學習，不僅提升思維水平也促進了學生的深度學習。

基于真實情境下實際問題解決的化學課堂，依托于真實的情境，在情境的引發下圍繞問題解決開展系列的學生探究活動，實現了以問題驅動引導學生的深度學習，使學生在深度參與中獲得了深刻的體驗。