利用生活元素創設化學學習情境

姜苗苗

[摘? ?要]在化學課堂教學中，教師利用生活中的某些元素類比化學知識，創設化學學習情境，讓學生感知到化學無處不在，深刻體會化學的真實性和實用性，從而提高化學課堂教學效率。

[關鍵詞]生活元素;學習情境;模擬實驗

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）20-0070-03

在化學課堂教學中，教師要想靈活多變地、輕松自如地駕馭課堂，就要不拘泥于自己原定的教學計劃，要勇于創新。利用生活元素創設化學學習情境就是教學形式多樣化與創新的一個重要體現。在教學中，教師以生活中常見的趣味性實例入手，將生活與化學知識緊密聯系，使學生在有限的時間內掌握較為復雜的知識，從而激發學生的化學學習興趣。

化學實驗是化學教學的重要組成部分，在常規教學中，如果教師利用化學藥品和器材進行演示實驗，或者讓學生分小組進行實驗，盡可能多地在每個章節都配以相關的可操作性實驗，并讓化學實驗貼近生活，利用生活中的某些元素類比化學知識，相信學生在獨立完成實驗的過程中，會感知到化學無處不在，深刻體會化學的真實性和實用性。

一、利用生活元素創設情境的實例

（一）微粒之間的相互作用——共價鍵

1.課堂教學示例

以生活中的化學進行導課，如汽車發生碰撞時，安全氣囊中所產生的氣體為N2;潛水員自帶呼吸器里的氣體為O2;舞臺上常用噴灑干冰CO2的方法來制造白霧以渲染氣氛，引導學生思考：這些由非金屬原子構成的氣體分子是如何形成的？此前學生已掌握離子鍵的相關知識，即金屬原子和非金屬原子之間通過轉移電子形成陰陽離子，陰陽離子之間再通過靜電作用形成離子化合物。那么，對于兩個非金屬原子，它們是如何相互吸引和結合的呢？從而誘發學生的求知欲，幫助學生建構常見分子與微粒間作用力關系的思維模式。

教學過程中，通過復習舊知識——離子鍵的簡單內容，讓學生積極、主動地完成并展示相關微粒電子式的書寫，在鞏固舊知識的同時，獲得成就感，建立自信心，內生學習動力，為后面高效地學習做好鋪墊;通過整理并概念化介紹新知識點——共價鍵及共價化合物，確保學生在掌握共價鍵相關基本理論的前提下，引入美國課堂中的“HONC”規則，即氫原子或鹵素原子（Hydrogen and Halogen） 在與其他原子結合時會形成一個共價鍵;氧原子（Oxygen）形成兩個共價鍵;氮原子（Nitrogen）形成三個共價鍵;碳原子（Carbon）形成四個共價鍵。改變傳統的教學方法，向學生提前滲透化學專業英語詞匯，使學生能夠在熟悉的英語情境中，輕松地掌握本節課的難點知識，很好地培養了跨學科學習的能力。

為了幫助學生理解分子內部的原子結合方式及掌握電子式的書寫方法，教師設計以下探究活動：用圓形的紙片來類比原子模型。學生分小組進行活動，每組學生在限定時間內，以“HONC”規則為前提，利用教師提供的一些帶有電子的原子紙片模型，構造一些常見的共價化合物分子模型。一方面，此活動活躍了課堂氣氛，使教學任務情境化，每位學生在任務的驅動下，能夠充分發揮自身的合作、協調、溝通能力;另一方面，學生通過一些簡單易懂的分子紙片模型（如圖1），可快速掌握一些較為復雜的共價分子的電子式。“微觀粒子宏觀化”使得抽象的化學語言得以形象化，使得學生的形象化思維向抽象化思維轉化，最終，能夠依據物質及其變化的信息建構模型，建立解決復雜化學問題的思維框架，進而培養化學學科核心素養。此活動更是體現了師生的平等性，師生共同分析討論，營造一種尊重、坦誠、公正的集體文化氛圍，注重師生之間、生生之間積極的情感互動，形成和諧、融洽的“情感場”，盡可能地讓更多的學生體會到成功的喜悅。

在此探究活動的評價中，需要每組派學生代表在黑板上畫出組內成果，即不同共價分子的電子式，教師給予及時的反饋、評價與指導，強調一些典型分子（如CO2、N2、H2O等）的電子式書寫要點，并對學生的積極表現給予一定的鼓勵與獎賞。

2.家庭拓展作業

上網查閱共價鍵的“鍵能”與“鍵長”的相關知識，完成以下實驗，總結單鍵、雙鍵及三鍵的鍵能與鍵長的關系。實驗方案如下：

【實驗】共價鍵強弱的比較。

將橡皮筋類比單鍵、雙鍵和三鍵，讓學生通過實驗分析、總結共價鍵的鍵能和鍵長。

實驗目的：將橡皮筋類比共價鍵，通過對比橡皮筋被拉伸的長度，進而比較共價鍵的鍵能大小。

實驗材料：米尺，170 g食物，454 g食物，908 g食物，若干橡皮筋，掛鉤，回形針，塑料袋。

實驗過程：

（1）將橡皮筋掛在門上的掛鉤上，使其自然下垂，測量其原始長度;

（2）將170 g食物放在塑料袋中，用回形針將塑料袋掛在橡皮筋上，測量橡皮筋的長度并計算其拉伸后的長度;

（3）將170 g食物分別換成454 g食物、908 g食物，再測量橡皮筋的長度，并記錄;

（4）在門上的掛鉤上放置兩根橡皮筋，并重復步驟（2）和步驟（3），對比相同質量食物的拉伸下，橡皮筋長度的變化;

（5）在門上掛鉤上放置三根橡皮筋，并重復步驟（2）和步驟（3），對比相同質量食物的拉伸下，橡皮筋長度的變化（如圖2）。

實驗數據分析及總結：假設將一根、兩根、三根橡皮筋類比共價鍵中的單鍵、雙鍵及三鍵，試著總結共價鍵中，單鍵、雙鍵及三鍵的鍵能與鍵長的關系。

共價鍵的性質——單鍵、雙鍵及三鍵的鍵能與鍵長的比較，在任何版本的教材中都占有舉足輕重的地位。靈活選取生活中的常見元素——橡皮筋來類比共價鍵，通過測量一根、兩根及三根橡皮筋上所掛重物的質量，進而幫助學生理解“三鍵的鍵能最大，而鍵長最小”這一知識點。

此實驗操作簡單快捷，成本也較低，學生可分小組完成或者自行完成，進而總結共價鍵的性質。該實驗雖然只是一個拓展小實驗，卻為學生創設了學習情境，培養了學生的思維拓展能力。它讓化學實驗更加貼近生活，并利用生活中的某些元素類比化學知識，使學生感知到化學的真實性和實用性，這與化學學科核心素養中的“證據推理與模型認知”相契合。學生初步學會收集各種證據，對物質的性質及其變化提出假設，并基于證據進行分析推理，證實或證偽假設，解釋證據與結論之間的關系，確定形成科學結論所需要的證據和尋找證據的途徑。

（二）原子核的組成及同位素

1.課堂教學示例

課始，教師先引導學生回顧舊知識：相對原子質量即某原子的質量與C-12原子質量的1/12的比值，再引入一則考古類新聞：1929年12月2日，北京人頭蓋骨被發掘出來，經C-14含量測定，推測其約存在于70萬年以前，進而引發學生思考：C-12和 C-14是同類原子嗎？它們有何區別？從而激發學生的好奇心。

教學過程中，教師從學生熟悉的原子部分知識展開，即原子是構成物質的一種微粒，它是由原子核和核外電子構成的;再提出問題：原子核是否可以再分？如果可以，又可分為哪些微粒呢？接著直接轉述科學事實：大多數原子的原子核是由質子、中子和電子構成的;然后利用多媒體展現三種微粒的質量、相對質量及電量對比的表格，待學生牢固掌握此部分內容后，再次剖析盧瑟福金箔實驗的模擬動畫，根據實驗現象，學生將得出更為具體的結論：相對電子而言，質量較大的質子和中子位于體積很小的原子核內，電子則在原子核外做高速的運動;引導學生深度思考：忽略電子的質量，原子的相對原子質量在數值上與原子的質子數和中子數有何關系？質量數是什么？最后總結本課重點：原子核內所有質子和中子的相對質量取近似值加起來，所得數值近似等于該原子的相對原子質量，我們將其稱為質量數，用符號A表示。[AZ]X中，Z表示質子數，X表示元素符號。如[126]C表示質量數為12，原子核內有6個質子的碳原子或原子核內有6個質子和6個中子的碳原子。在解釋了C-12原子的微觀組成后，讓學生試著總結C-14原子的微觀組成。學生便會順理成章地得出C-12和C-14是碳元素的兩種不同原子。教師總結同位素概念：同一種元素的原子具有相同的質子數，但中子數不一定相同。

以學生感興趣的寵物進行類比，展示一組小狗的圖片（如圖3），小狗屬于同一種類，但是它們卻有著各自不同的特征，如顏色、大小、耳朵的形狀、毛發的長度等都各不相同，但它們仍屬于同一物種。由此類比化學中同一元素的原子，以此增強課堂的趣味性，進而強化學生對于同位素的認知。再通過一些常見同位素（如氕、氘、氚）原子內部微粒個數的判斷，讓學生進一步熟悉質子數、中子數及質量數的判斷技巧，輕松破解本節課的重難點。

此外，還可以讓學生通過觀察元素周期表，強化某些常見元素的原子中所含質子數的判斷，并提出問題：質量數是整數，而元素周期表中的原子質量為何是小數？引導學生查閱相關資料，掌握利用同位素原子質量及其相對百分含量來計算元素原子質量的方法。在時間允許的情況下，帶領學生完成以下拓展性實驗，以便學生深入理解元素原子質量的計算方法。

2.課堂拓展實驗

【實驗】彩虹糖類比同位素測原子質量。

教師準備：為每個學生提前備好約50粒三種顏色的彩虹糖。

實驗目的：將彩虹糖類比同位素的不同原子，并計算每顆彩虹糖的質量，進而使學生熟悉同位素原子質量的計算方法。

實驗材料：約50粒三種顏色的彩虹糖，電子天平，塑料杯或其他容器。

實驗過程：每組學生將彩虹糖樣品進行分組，可根據顏色或者大小等進行分組，分成3組后，標記為A、B、C組，將其視為三種同位素，分別稱量三組彩虹糖質量，并記錄每組彩虹糖的數量，把實驗數據記錄在下列表格中（如表1）。

實驗數據分析：

（1）用總質量除以數量，計算出每組彩虹糖的平均質量;

（2）分別用三組彩虹糖的數量除以彩虹糖總數得到每組的相對含量;

（3）分別用三組彩虹糖的相對含量乘以百分之百得到每組的百分含量;

（4）將步驟（2）中的相對含量乘以每組對應的平均質量得到每組彩虹糖（類比每種同位素）的相對質量;

（5）將步驟（4）中各組彩虹糖的相對質量相加，即為彩虹糖的原子質量。

實驗過程如圖4所示。

實驗總結：一種元素的原子質量等于這種元素的每個同位素質量乘以該種同位素原子在自然界中的相對含量的和。

將學生感興趣的食物——彩虹糖類比為抽象的微觀粒子——原子，通過實驗中相對簡單的計算過程，促進學生掌握較為復雜的“元素原子質量”計算問題。實驗后，可以將未使用的彩虹糖作為獎勵分發給學生。學生“吃在嘴里，甜在心里”，進而提升了化學課堂的魅力。

此實驗引導學生依據實驗目的設計實驗方案，對觀察記錄的實驗信息進行加工并獲得結論，培養了學生獨立思考的能力和創新精神。同時很好地培養了學生“科學探究與創新意識”化學學科核心素養。

二、教學反思

當前教育形勢下，教師要重新審視和梳理學生的學科思維，把培養學生學習興趣、挖掘學生學習潛力、提升學生綜合素養放在首位;使化學與生活有效結合，在落實化學基礎知識的同時，密切聯系學生自身生活和社會實踐，以化學問題為載體，以學生的生活經驗為核心，提升學生熱愛化學的情感及實踐活動能力。如此，教師便可做到“教得活”，學生也可做到“學得活”。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]? 王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書化學2必修[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2015.

[3]? WILBRAHAM? A? C，STALEY? D? D，MATTA? M? S，et al.Pearson chemistry：teacher，s edition[M].Boston：Pearson Education， 2012.

（責任編輯 張 簡）