基于真實問題情境的化學(xué)教學(xué)實踐
——以“酸、堿”復(fù)習(xí)課為例

■董敏華

一、設(shè)計理念

“酸、堿”是初中化學(xué)教學(xué)的重點。本節(jié)復(fù)習(xí)課，創(chuàng)設(shè)了與學(xué)生生活環(huán)境、知識背景相關(guān)的有社會現(xiàn)實意義的真實問題情境——探究蘇州的“水”，以問題為驅(qū)動，將酸、堿的性質(zhì)，酸、堿在生活中的應(yīng)用進行串聯(lián)整合，讓學(xué)生在解決問題的過程中構(gòu)建系統(tǒng)化的知識網(wǎng)絡(luò)，通過觀察、操作、推理、交流、反思，體會知識應(yīng)用的價值、化學(xué)變化的規(guī)律、化學(xué)方法的形成過程，認識化學(xué)在實現(xiàn)人類與自然和諧共處、促進人類和社會可持續(xù)發(fā)展等方面所發(fā)揮的重大作用。

二、教學(xué)流程

本節(jié)課按照圖1設(shè)計的流程進行教學(xué)。

三、教學(xué)片段

1.初識蘇州水。

引入：蘇州是典型的江南水鄉(xiāng)，水是蘇州的靈魂。但是，你真的了解蘇州的水嗎？自然界中的水是純凈物嗎？

生：不是，水中含有雜質(zhì)。

師：嚴格來講，我們今天研究的不是純水，而是水溶液。陽澄湖螃蟹馳名中外，為什么陽澄湖的水質(zhì)環(huán)境適合養(yǎng)殖螃蟹？

學(xué)生觀看相關(guān)視頻，閱讀文字資料，總結(jié)原因：與陽澄湖湖水的pH有關(guān)。陽澄湖的湖水是堿性的，這樣更適合螃蟹的生長。

圖1

師：如何通過實驗證明陽澄湖的湖水是堿性的？能否用酚酞試液來證明湖水呈堿性？

學(xué)生思考、討論并實驗：將酚酞試液滴入陽澄湖湖水的樣品中，觀察現(xiàn)象。

圖斑邊線的位置采集較容易出現(xiàn)超限的原因是只對原本底數(shù)據(jù)中圖斑的類型進行了更新，卻忽略了原圖斑邊線與新影像是否符合精度要求。例如，本底中的建筑工地經(jīng)過施工已經(jīng)變化為設(shè)施齊全的建筑小區(qū)，數(shù)據(jù)只將原建筑工地的分類碼變更為建筑區(qū)的編碼，其邊線范圍與影像存在超過5個像素的偏差，不符合技術(shù)規(guī)定的要求。

師：到了高中我們就會學(xué)到，酚酞變紅色的pH 范圍是8.2～10。用酚酞試液檢驗弱堿性溶液效果不好。陽澄湖湖水適應(yīng)生物生存，顯然不會是強酸性或強堿性，不適合用以上方法。能否用其他方法來證明湖水呈堿性呢？

教師演示實驗：利用pH 值傳感器測定陽澄湖湖水的pH。

學(xué)生觀察，得出結(jié)論：陽澄湖的水是堿性的。

2.再識蘇州水。

師：根據(jù)下表分析，湖水的pH在一天內(nèi)是如何變化的？并分析每日湖水的pH 隨時間變化的主要原因。

表1

學(xué)生討論，總結(jié)影響因素。

師：湖水的pH 每日正常變化范圍為1～2，若超出此范圍，則水體有異常情況。這個規(guī)律對養(yǎng)殖管理有重要的指導(dǎo)意義和利用價值。

師：塘口養(yǎng)殖時，水體堿性或酸性過強，不適合螃蟹生活，從化學(xué)的視角分析，升高溶液pH的方法有哪些？

學(xué)生回顧酸的通性，從微觀角度認識反應(yīng)的本質(zhì)。

追問：選擇試劑調(diào)節(jié)水體pH時，要考慮哪些因素？高溫時節(jié)，若塘口水體pH 過高，可以采用潑灑鹽酸作為緊急解救措施。為什么不用硫酸調(diào)節(jié)pH？

學(xué)生討論。

3.探索蘇州水。

師：酸、堿的性質(zhì)可以指導(dǎo)螃蟹的養(yǎng)殖。螃蟹的養(yǎng)殖在帶來巨大收益的同時，也會帶來一定的環(huán)境問題。（展示藍藻暴發(fā)的圖片）多余飼料、養(yǎng)殖廢水，會導(dǎo)致水質(zhì)氮、磷元素超標，塘口養(yǎng)殖廢水若直接排放到湖中，會造成水體富營養(yǎng)化，可能引發(fā)藍藻暴發(fā)。請分析處理廢水的一般思路是什么。

學(xué)生討論，教師適時給出處理廢水的一般思路。

師：小明模擬工業(yè)廢液的處理，他將稀鹽酸與氫氧化銅反應(yīng)后的廢液、稀鹽酸和氧化鐵反應(yīng)后的廢液集中在了一起。這些廢液該如何處理？

學(xué)生討論、實驗，總結(jié)實驗室廢液處理的方法。

師：有時，一些廢液處理方法還有許多不完善的地方。因此，實驗室廢液會有專門的公司上門回收處理。截至2019 年，蘇州有污水處理廠、污水處理公司共293 家，由于發(fā)展的需要，許多污水處理廠的規(guī)模在不斷擴大，處理廢水的能力也在不斷提升。環(huán)境污染物包括廢渣、廢水、廢氣，廢水包括工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)用水、生活污水，廢氣中的二氧化硫、氮氧化物形成酸雨進入水體也會造成污染。

教師提前布置學(xué)生完成課外實驗：粗略測定部分地區(qū)雨水的pH。_____________________

水樣_____________________________________pH 1 2 3 4采樣時間_____3 月19 日早晨6：00________3 月19 日早晨6：00 3 月19 日早晨6：00________3 月19 日早晨6：00_______采樣地點____姑蘇區(qū)_____溫度________11℃________相城區(qū)11℃吳中區(qū)_____某地區(qū)火力發(fā)電廠附近11℃________11℃

師：為什么火力發(fā)電廠附近雨水酸性會更強呢？

學(xué)生分析酸雨形成的原因。

師：如何吸收多余的二氧化硫？

學(xué)生分析工業(yè)生產(chǎn)、實驗室吸收二氧化硫的原理。

教師呈現(xiàn)三組數(shù)據(jù)：2021 年3 月19 日蘇州各環(huán)境監(jiān)測點二氧化硫濃度、二氧化氮濃度；2020 年和2019 年相比，蘇州二氧化硫排放量削減比例為5.32%；2020 年與2015 年相比，蘇州二氧化硫排放量削減比例為28.44%。

教師總結(jié)：化學(xué)可以幫助我們解決問題。希望大家能學(xué)好化學(xué)，守護蘇州水。

四、教學(xué)反思

生活中處處是化學(xué)。化學(xué)教學(xué)中合理利用生活中的真實問題情境可培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科意識和學(xué)科思維，充分發(fā)揮化學(xué)學(xué)科獨特的育人功能。

1.創(chuàng)設(shè)真實情境，培養(yǎng)學(xué)生提出化學(xué)問題的意識。

之前學(xué)生普遍認為可以用無色酚酞試液檢驗陽澄湖湖水的堿性。但通過實驗發(fā)現(xiàn)，酚酞滴入水樣后并沒有變紅。隨后，再用pH值傳感器測出湖水的pH 為8.1。這一情境一定會引發(fā)學(xué)生的認知沖突。此時，教師再告訴學(xué)生到了高中會學(xué)習(xí)酚酞變紅色的pH 范圍是8.2～10，而陽澄湖湖水適應(yīng)生物生存，顯然不會是強酸性或強堿性，所以不適合用酚酞來檢驗湖水的弱堿性。

2.創(chuàng)設(shè)真實情境，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科思維。

本節(jié)課以蘇州的“水”為線索，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)的角度分析陽澄湖水質(zhì)環(huán)境適合養(yǎng)殖螃蟹的原因；利用pH 值傳感器測定陽澄湖湖水的pH；運用酸、堿、光合作用等知識探究湖水pH 的變化規(guī)律，分析pH 變化規(guī)律對養(yǎng)殖業(yè)的指導(dǎo)作用，思考調(diào)節(jié)湖水pH的方法；探究養(yǎng)殖產(chǎn)生的廢水對水體的影響及廢水的處理方法。利用生活中熟知的情境，讓學(xué)生直接面對等待解釋的化學(xué)現(xiàn)象，鼓勵學(xué)生從化學(xué)的視角分析，運用化學(xué)知識解決社會生活和發(fā)展中的問題，認同和贊賞化學(xué)學(xué)科的價值。

3.創(chuàng)設(shè)真實情境，培養(yǎng)學(xué)生遷移應(yīng)用能力。

真實情境都具有復(fù)雜性，僅靠單一的知識往往無法解決問題，因此需要將多方面的知識綜合遷移應(yīng)用。分析陽澄湖湖水一日pH 變化規(guī)律的成因時，學(xué)生考慮到二氧化碳在水中的溶解情況會受到溫度、壓強等物理因素的影響，也會受到水體中植物光合作用、呼吸作用的影響，綜合應(yīng)用了物理、化學(xué)、生物的知識。在探究調(diào)節(jié)水體pH的方法時，學(xué)生結(jié)合生產(chǎn)實際，總結(jié)出選擇試劑要考慮安全性、價格、保存是否方便等因素。在教學(xué)中不斷地讓學(xué)生活用所學(xué)知識，學(xué)生的遷移應(yīng)用的能力自然而然就會提高。