基于真實生活的化學主題式情境教學

張婷 徐惠

關鍵詞：氧化還原;真實情境;主題式教學;青果巷

英國教育家懷特海（whitehead）認為：“教育只有一個主題，那就是五彩繽紛的生活?！睂W生在進入化學課堂前已經積累了許多與化學相關的社會生活經驗，但卻不明晰其中所涉及的化學基本原理和方法。在化學教學中，如果教師能喚醒學生將兩者建立聯系，引導學生基于化學學科核心概念理解真實生活中的化學問題，那么學生所體驗的生活，無論是在當下還是未來，都會因為他們所具備的化學學科核心素養而變得更加理性和美好。

普通高中化學課程標準（2017年版）提出，“真實、具體的問題情境是學生化學學科素養形成和發展的重要平臺”。教師在教學活動中基于學生真實生活體驗構建化學教學主題、創設課堂情境，有助于構建真實生活情境與學科核心概念的內在聯系，為學生化學學科核心素養提供真實的表現機會。

“氧化還原反應”屬于化學核心概念，是中學化學課程的學習重點和難點，許多教師圍繞氧化還原反應教學進行了探討。張丙香、畢華林測查了高中生氧化還原反應三重表征心智模型，發現高中各年級學生的心智模型是情境相依、不穩定的。胡先錦通過課堂比較研究發現，采用真實情境的教學方式對高一學生氧化還原反應心智模型的修正和完善是富有成效的。通過中國知網查詢學術文獻，發現已有研究涉及到的是初高中氧化還原反應銜接教學研究、氧化還原反應相關概念及其轉變研究等，雖然有學者研究了氧化還原反應教學情境的創設，但情境片段卻是零散的、無關聯的，缺乏一氣呵成的整體性。

本教學案例基于地方文化特色，選取常州一條歷史悠久的青果巷作為教學載體，在漫步青果巷的過程中，將青果巷中的青磚、染布、梳篦、麻糕和電動車五種真實的生活情境分別與氧化還原基本原理相聯系，從而將學生自身具備的直接經驗與抽象概念建立聯系，以問題驅動和實驗活動引導學生開展知識應用與重構，促進學生對化學核心概念的理解，提升學生的化學學科核心素養。

1教學設計

本節課選自蘇教版《化學1》專題2，是關于氧化還原反應基本概念和原理的復習課，圍繞氧化還原反應的應用展開。課程學習之前，學生已經認識到有化合價變化的反應是氧化還原反應，了解氧化還原反應的本質是電子轉移，知道常見的氧化劑和還原劑。但學生并不熟悉氧化還原反應規律在真實情境中的應用，仍需強化新課標所要求的“依據復分解反應和氧化還原反應原理，預測物質的化學性質和變化，設計實驗進行初步驗證”。本節課的復習希望幫助學生對概念進行整合，對知識進行深度認識，為了激發和維持學生的學習熱情和對美好生活的愿望，本節復習課的重點是知識的實際應用，而不是知識點的重復和習題的操練。

基于上述教學分析，設計了以下教學流程（如圖1所示）：從進入青果巷開始，依次選取青果巷的青磚、染布、梳篦、麻糕和電動車作為具體教學載體，多層次、多角度地運用氧化還原反應原理來理解其中的化學現象。最后一個教學環節為離開青果巷，向學生介紹電動車電池的原理，從時空上將學生帶到一個更廣闊的情境中，讓學生意識到氧化還原反應在生活中普遍存在，也在知識層面上為學生今后深入學習氧化還原反應的應用（原電池知識）作好鋪墊。

2教學過程

[課前播放視頻]青果巷介紹。

教師：民間流傳一句話：“一條青果巷，半部常州史”。青果巷是我們常州著名的古街巷，相信很多同學之前都去過。今天這節課，我帶大家再去巷子里走一走，看一看不一樣的風景。

2.1第一印象：青磚、青瓦、青石板路

教師：走進巷子，首先映入眼簾的便是古街上的青磚、青瓦、青石板路……這些建筑材料為什么會顯青色呢？請閱讀資料卡，了解青磚的燒制過程。

[資料卡1]磚瓦的燒制是以黏土、頁巖為原料，磚瓦的焙燒分為氧化焙燒和還原焙燒兩種。氧化焙燒：通人足量空氣，在900～940℃的燒結溫度下，將Fe元素全部氧化為Fe203，即得常用的紅磚。還原焙燒：在氧化焙燒后，密封窯體，隔絕空氣，加煤炭，通過燃燒耗盡氧氣并形成還原氛圍，該過程中Fe2O3與CO反應得到FeO2這就由紅磚變成了青磚。

學習任務：（1）寫出由紅磚變青磚過程中的化學方程式;（2）用雙線橋法表示反應中的電子轉移方向和數目;（3）判斷氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物。

教師：青磚不僅給人以樸素、優雅的美感，在實用性方面，它也更加耐用，因為青磚在空氣中先被氧化再開始風化，而紅磚直接進入風化期。正是由于青磚的“還原一氧化”過程，讓我們感受到了百年古巷的厚重歷史。

教師：初中時，同學們學習過Fe的冶煉，利用CO可以將鐵礦石中的Fe203還原為Fe單質，對比任務1的方程式，為什么相同的氧化劑（Fe203）、還原劑（c0），還原產物卻不同呢？

學生：反應溫度不同。

[資料卡2]溫度在600℃左右，還原產物為FeO;溫度高于700℃，還原產物為Fe。

總結：隨著溫度、濃度等條件的改變，物質的氧化性、還原性會改變，產物也就有了多種可能性。

2.2第二印象：劉國鈞故居（常州大成紡織印染廠）

教師：沿著巷子往里走，會看到一座大宅院，這是著名的愛國實業家劉國鈞的故居，他早年在常州創建了聞名全國的大成紡織印染廠。

[資料卡3]劉國鈞，現代杰出愛國實業家。自幼家貧，備嘗艱辛，艱苦創業，早年在常州提倡“機器革命”，集資創建“常州大成紡織印染廠”，率先在國內成功生產絲絨、燈芯絨等產品。在抗美援朝運動中，大成共捐獻五十億元，國民經濟困難時期，出謀獻策，并主動將留存于上海、香港的毛紡工業獻給國家。大成公司制作的大成藍布，以“大成擔保，保不褪色”做宣傳標語，極受消費者歡迎，暢銷全國。

教師：在對布進行染色前，需要先使用漂白劑進行漂白。哪些物質可以做漂白劑？

學生：NaCl0、Ca（C10）2。

教師：NaCl0能夠作為漂白劑，利用它的什么性質？

學生：氧化性。

教師：NaCl0和I2的氧化性哪個更強？如何利用實驗比較兩者的氧化性強弱？

學生討論后回答，根據設計的實驗方案，對照實驗單完成實驗。

[學生實驗1]：四人一小組，明確分工。用小滴管吸取1滴管Kl溶液于點滴板1號孔穴中，然后向上述點滴板孔中滴加1～2滴淀粉試劑，再向上述點滴板孔中滴加2滴NaCl0溶液，觀察并記錄實驗現象。

學生：實驗中溶液變藍，說明NaCl0將I-氧化為I2。根據氧化劑的氧化性大于氧化產物，所以NaCl0的氧化性強于I2。

教師：常用的漂白劑還有H202。NaCl0和H202的氧化性哪個更強？如何利用實驗比較兩者的氧化性強弱？

學生討論后回答，根據設計的實驗方案，對照實驗單完成實驗。

[學生實驗2]：用小滴管吸取1滴管NaCl0溶液于點滴板2號孔穴中，然后向2號孔中滴加1滴管H202溶液，觀察并記錄實驗現象。

學生：實驗中有氣泡產生。

教師：你認為是什么氣體？你的判斷依據是什么？

學生：是02。H202的氧化性和還原性均體現在一1價的0上。

教師：從這個實驗中，你能得到什么結論？

學生：NaCl0將H202氧化為02。根據氧化劑的氧化性大于還原劑，所以NaCl0的氧化性強于H202。

[投影]2016年里約奧運會在舉行女子十米跳水決賽時，發現跳水池里的水變成了綠色。原來工作人員先是使用了氯系消毒劑對池水消毒，后來又往池水中加入了雙氧水，導致池水中綠藻繁殖。

教師：這是為什么？

學生：雙氧水抵消了氯系消毒劑的消毒作用，而且還產生了氧氣。

總結：由此可見，遵循氧化還原反應的原理，我們可以將化學物質很好地用于服務生活，但如果違背氧化還原反應的原理，結果將適得其反。

2.3第三印象：常州梳篦

教師：距離劉國鈞先生的故居不遠處，有一家梳篦博物館。梳篦是常州傳統的手工藝品，是國家級非物質文化遺產。如果是銀質的梳篦，久置在空氣中，顏色會變暗淡，這是為什么？

學生：Ag與空氣中的02、H2s反應，產生黑色的Ag2S覆蓋在銀器表面。

教師：如果用打磨的方法除去Ag2s，很有可能會破壞銀器，有沒有什么好的方法使銀器恢復光澤呢？

（學生思考，但沒人舉手回答該問題）

教師：中央電視臺有一款節目叫做“是真的嗎？”，曾經檢測過一個說法：借助錫紙（主要成分為A1）能清洗銀飾，這是真的嗎？

[視頻]借助錫紙就能清洗銀飾。

總結：銀器因被空氣氧化生成Ag2S而變黑，但利用還原性較強的Al又可以將Ag2S還原為Ag。盡管因氧化還原反應使銀器變色，而利用氧化還原反應又能夠讓其恢復原樣。

2.4第四印象：常州麻糕

[投影]民國時期的排水溝。

教師：漫步巷子，我們會看到一個玻璃展館，里面存放民國時期的排水溝，上面布滿了銹跡，這是什么緣故，發生了什么反應？

學生：Fe和02發生氧化反應，使Fe發生銹蝕。

教師：繼續往巷子里走，終于看到了一家特產店——常州大麻糕。忍不住想給遠方的小伙伴寄兩包，但又擔心路途遙遠，麻糕會變質。為防止食品變質，可以選擇哪些方式？

學生：隔絕氧氣（如充人N2）、除去氧氣。

教師：如果選擇除02的方式，可以選擇哪些物質？為什么？

學生：可以選還原性物質與02發生氧化還原反應。

教師：我在麻糕的包裝袋里發現了一小袋物質，上面寫著脫氧劑，什么是脫氧劑？

[資料卡4]化學脫氧劑可以除去食品包裝中的氧氣，既能防止氧化作用，又能抑制微生物生長和酶作用。根據組成，脫氧劑可分為兩大類：有機類和無機類。無機類有金屬粉末型、亞鐵鹽型、亞硫酸鹽型。有機類有葡萄糖氧化酶型、抗壞血酸型、兒茶酚型。脫氧劑的應用范圍非常廣泛，如月餅、蛋糕、面包、水果、蔬菜等食品的保質，茶葉、糧食的保鮮，照相機等精密儀器的保養等。

教師：現在我將麻糕中的脫氧劑取出來，它的成分是哪一類？脫氧效果又如何呢？

[演示實驗1]：教師運用磁鐵檢驗其有磁性;加入稀硫酸產生無色氣體且溶液為淺綠色的現象證明其成分為鐵粉。

教師：它的脫氧效果如何呢？我們可以借助02傳感器來測量一定時間內它的耗氧量。

[演示實驗2]：取兩個密閉塑料瓶，向其中一個瓶中放人脫氧劑中的粉末，另一個瓶中什么都不放。取兩個02傳感器，分別檢測兩瓶中02含量的變化（裝置見圖2）。一段時間后，放入脫氧劑的塑料瓶中O2含量（見圖3曲線2）明顯降低。

教師：實驗發現，這份含鐵粉的脫氧劑的脫氧效果很好，我們可以放心地給小伙伴寄麻糕，不用擔心它因氧化而變質了。

總結：02與Fe的反應既能使鋼鐵發生銹蝕，給生活帶來麻煩;但另一方面，這個反應也可以幫助食物除去02，給生活帶來便利。

教師：鐵粉為什么會優先于食物與02發生反應？

學生：鐵粉的還原性強于食物中的還原性物質。

教師：通過加入一些還原性較強的物質，優先與02發生反應，這就是抗氧化的原理。生活中還有很多抗氧化的例子，如維生素c抗氧化、s02抗氧化等。

2.5離開青果巷：電動車

教師：青果巷距離學校1.3公里，逛完青果巷，如果騎上電動車，五分鐘就能回到學校，電動車的能量來自它的電池。

[投影]鉛蓄電池的工作原理（見圖4）。

教師：這是在電池中發生的氧化還原反應。但在實際裝置中，還原劑與氧化劑并不直接接觸，而是通過一根導線進行電子轉移，如果我們將“移動的電子”引出來，那就可以形成“電流”。電池是如何進行這個過程的？在今后的學習中，我們將繼續探索氧化還原反應更深層次的應用。

[投影]歸納與總結（見圖5）。

總結：這節課，我們在青果巷里看到了青磚、青瓦、青石板等風景，鞏固了氧化還原反應的基本概念和表示方法;回憶了大成染織廠的歷史，運用氧化還原反應規律，通過實驗比較了物質氧化性的強弱;了解了梳篦與大麻糕中的氧化與還原過程，探究了物質的抗氧化原理;當離開青果巷時，發現電動車中也有氧化還原過程。原來，在生活的各個角落，都已離不開氧化還原反應的身影！

3教學啟示

學生是課堂的主體，為了促進學生素養的形成和發展，在選擇和設置教學情境時應基于學生的真實體驗和認知規律。具體應考慮以下四個方面：

（1）情境的真實性?；瘜W教學內容需要情境化，而情境必須為真實情境。對于抽象概念的學習，更需要以學習者具備的生活體驗或者經驗知識為基礎，化抽象為具體，降低學習難度。

（2）情境的地域性。學生熟悉和熱愛自己所在地域的文化，認同自己的故鄉，可增強對祖國文化的認同感?；瘜W滲透于科技、生態、文化、經濟等社會的各個方面，設計者可根據教學內容去檢索當地相關的已有資源作為教學情境，如結合當地的鹽礦工業，選取氯堿工業作為教學情境復習化工流程題，可以充分調動學生的學習積極性。

（3）情境的整體性。知識本身是系統性、邏輯性的，作為知識的載體，教學情境也應當是成體系的。在化學教學中可以選取娛樂節目、身邊的物質、身邊的環境、化學儀器、童話故事等為主題式情境，在一個主題或者背景下進行學習，保障學生學習的流暢性，促進學生全身心地投入到課堂中。

（4）情境的遞進性。陶淵明描述桃花源的發現過程如下：“緣溪行，忽逢桃花林”→“復前行，便得一山”→“從口入，豁然開朗”，這種遞進式情境容易引人人勝，讓人流連忘返。在同一主題下，按照時間、空間等順序逐步推進情境，由淺入深地呈現問題和任務，學生在該學習過程中可以享受知識的發現、探究和獲得的樂趣。

本節課將學生熟悉的一條街巷作為教學情境，立足于學生的生活，體現了情境的真實性;青果巷是常州久負盛名的古街巷，承載了很多學生兒時的記憶，體現了情境的地域特色性;從進巷到出巷，在漫步巷子的過程中，按照空間順序依次呈現出各個教學情境，體現了情境的整體性;在青果巷這個大背景下，青磚、染布、梳篦、麻糕、電動車這五種具體情境層層推進，由簡單到復雜地將氧化還原反應的基本概念、氧化性還原性強弱比較、氧化劑還原劑的認識以及氧化還原反應的實際應用等知識進行了梳理，體現了情境的遞進性。

經濟合作與發展組織（OECD）提出，成功的學校教育應當幫助學生掌握適應未來社會生活的素養。因此，我們的教學應當重點關注與學生個人生活、社會生活相適應的知識與技能，這關系到學生的社會生存與發展。基于學生體驗過的真實生活，選擇主題式的情境開展教學活動，將有利于學生將書本知識遷移運用到實際生活中，對生活也會多一份理性認識，而這份理性認識的獲得，是為生活而教的目標，是學生具備化學核心素養的基本體現。