基于真實(shí)情境的學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)

摘要：以“廢水中的離子區(qū)分”為例，帶領(lǐng)學(xué)生基于真實(shí)情境下進(jìn)行問題研究。以一個(gè)實(shí)際問題作為牽引，引導(dǎo)學(xué)生理解初中化學(xué)中有難度的離子之間的區(qū)分，讓學(xué)生親身體驗(yàn)知識(shí)形成的過程，并且讓學(xué)生真正參與到結(jié)論獲得的過程中。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；真實(shí)情境；問題引領(lǐng)；深度思考

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中有很多新名詞的引入，如“真實(shí)情境”“深度思考”等，令化學(xué)課堂發(fā)生了巨大的變化。學(xué)生走出課堂要與真實(shí)的世界鏈接，要形成高通路遷移，體悟化學(xué)學(xué)科的本體價(jià)值及對(duì)生活、社會(huì)和生命的價(jià)值[1]。與傳統(tǒng)的教學(xué)不同，2022年版課程標(biāo)準(zhǔn)追求認(rèn)知的結(jié)構(gòu)化，使之成為一種反映專家思維的自然知識(shí)，在新的情境中可以被激活。

一、教學(xué)背景

“廢水中的離子區(qū)分”，是在學(xué)生學(xué)習(xí)完人教版化學(xué)九年級(jí)全一冊(cè)第四單元課題1“生活中常見的鹽”之后設(shè)計(jì)的一節(jié)專題課。本課是在學(xué)生初步掌握了復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的基本規(guī)律之后，有針對(duì)性地對(duì)氫氧根離子、碳酸根離子、碳酸根離子和氫氧根離子共存的幾種不同情況展開的探究。離子區(qū)分的考察，能夠真實(shí)地反映出學(xué)生對(duì)于離子知識(shí)的掌握情況，同樣也能啟發(fā)學(xué)生的深度思考。但是對(duì)于以往的氫氧根離子和碳酸根離子的共存區(qū)分時(shí)，主要的背景是圍繞著氫氧化鈉的變質(zhì)問題，本次設(shè)計(jì)出的新的情境是“帶著化學(xué)試劑去旅行”，對(duì)造紙廠的廢水展開的一系列的探究活動(dòng)，在探究中提升方法，在方法中總結(jié)規(guī)律，在規(guī)律中實(shí)踐應(yīng)用。

二、教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)

環(huán)節(jié)一：趣味情境，引出問題

本課一開始，教師創(chuàng)設(shè)了情境“帶著化學(xué)試劑去旅行”。以一條河邊發(fā)現(xiàn)了A造紙廠排放的廢水引入，請(qǐng)學(xué)生猜想廢水中可能含有哪種成分。根據(jù)已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，在教材中提到了碳酸鈉和氫氧化鈉都有“造紙”的用途，教師可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)猜想進(jìn)行檢驗(yàn)。

環(huán)節(jié)二：利用學(xué)生已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，解決部分問題

學(xué)生活動(dòng)一：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，區(qū)分氫氧根離子和碳酸根離子。

學(xué)生結(jié)合課前任務(wù)，匯報(bào)氫氧化鈉和碳酸鈉能與哪些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，并總結(jié)出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（見表1）。

引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)分析，對(duì)比它們的化學(xué)性質(zhì)，哪些方法無須實(shí)驗(yàn)就能排除。預(yù)設(shè)學(xué)生的答案1：酸堿指示劑不可以———因?yàn)樗鼈冇龅絻煞N溶液的現(xiàn)象相同。答案2：非金屬氧化物不可以———CO2通入氫氧化鈉溶液雖然能與它反應(yīng)，但是沒有明顯現(xiàn)象，與碳酸鈉溶液混合后也無明顯現(xiàn)象。答案3：酸是一定能區(qū)分出這兩種物質(zhì)的，某些能與碳酸鈉反應(yīng)且產(chǎn)生明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。答案4：不確定某些可溶性的鹽是否能區(qū)分。

環(huán)節(jié)三：深度思考，探究原理

教師帶領(lǐng)學(xué)生結(jié)合教材第114頁的溶解性表找線索（見表2）。

在此過程中，教師要引領(lǐng)學(xué)生拆解表格提供的信息，并且能讓學(xué)生從中總結(jié)日后分析表格的方法。學(xué)生通過對(duì)比分析了解表中的鎂離子以下都不能區(qū)分，因?yàn)樗鼈兎謩e與這兩種離子結(jié)合后產(chǎn)生的現(xiàn)象是相同的，進(jìn)而得出只有鋇離子和鈣離子可以用于區(qū)分。教師繼續(xù)發(fā)問：用含有鋇離子和鈣離子的哪些物質(zhì)呢？學(xué)生再次利用表格找到六種含有鋇離子和鈣離子的溶液，即：氫氧化鈣、氫氧化鋇、氯化鋇、氯化鈣、硝酸鋇和硝酸鈣溶液。教師小結(jié)：區(qū)分氫氧根離子和碳酸根離子時(shí)，可以選擇的試劑有：稀鹽酸、稀硫酸，含有鋇離子、鈣離子的溶液，進(jìn)而由學(xué)生親自實(shí)驗(yàn)對(duì)比現(xiàn)象驗(yàn)證結(jié)論。

環(huán)節(jié)四：難度升級(jí)，區(qū)分混合離子成分

通過大家的合作，成功地檢驗(yàn)出了A造紙廠的水樣中含有的物質(zhì)是碳酸鈉，而在下游處發(fā)現(xiàn)了另外的一處B造紙廠，在它們的匯合處又取了水樣，請(qǐng)學(xué)生繼續(xù)猜想該溶液中溶質(zhì)的成分。學(xué)生能想到兩種結(jié)果：1.碳酸鈉；2.碳酸鈉和氫氧化鈉。若想證明哪種猜想是正確的，只需要證明有無氫氧化鈉存在即可，教師可請(qǐng)學(xué)生結(jié)合溶解性表和這兩種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析（見表3）。

學(xué)生在研討中發(fā)現(xiàn)，證明氫氧化鈉這種物質(zhì)是否存在的方法中，碳酸根離子會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生干擾。因此，必須要先檢驗(yàn)碳酸根離子，并且把它除干凈。在上一個(gè)問題的討論中，學(xué)生積累了經(jīng)驗(yàn)，知道了可以用含有鋇離子和鈣離子的溶液除去碳酸根離子，在這個(gè)問題中，這六種物質(zhì)能否都用來區(qū)分呢？學(xué)生繼續(xù)利用表格分析，含有氫氧根離子的物質(zhì)不能用來區(qū)分。因?yàn)樗鼤?huì)向溶液中引入氫氧根離子，對(duì)后續(xù)的判斷有干擾。并且總結(jié)出加入的試劑的量要過量，才能將碳酸根離子完全除干凈。學(xué)生實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證猜想，匯報(bào)交流。結(jié)合第二個(gè)區(qū)分實(shí)驗(yàn)總結(jié)出，加入的試劑要考慮以下因素：

1.試劑的用量。

2.所加入的試劑不能引入待檢測(cè)的物質(zhì)中所含的離子。

環(huán)節(jié)五：課堂反饋

請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)區(qū)分氫氧化鈉溶液與氫氧化鈉、碳酸鈉的混合溶液的方法。

環(huán)節(jié)六：課后延伸

根據(jù)課上分析得出了廢水的主要成分，請(qǐng)學(xué)生進(jìn)一步設(shè)計(jì)造紙廠廢水的處理方案。

三、教學(xué)思考

（一）把握基于真實(shí)情境的活動(dòng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

一是真實(shí)性。在本課中，教師將“氫氧化鈉的變質(zhì)問題”換成了探究廢水成分的問題，并且在課上訓(xùn)練和課下作業(yè)中將廢水中另一種成分的探究和廢水的處理都融合在其中，讓學(xué)生能夠在一個(gè)貼近生活的情境中體會(huì)化學(xué)學(xué)習(xí)源自于生活，又能服務(wù)于生活的本質(zhì)。活動(dòng)設(shè)計(jì)基于真實(shí)情境，使學(xué)生能夠在實(shí)際場(chǎng)景中體驗(yàn)和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和技能，這種真實(shí)性可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和記憶力。

二是實(shí)踐性。本次活動(dòng)設(shè)計(jì)注重實(shí)踐操作，學(xué)生不僅要在頭腦中構(gòu)思和猜想，還需要親自動(dòng)手完成任務(wù)或解決問題。通過實(shí)踐，學(xué)生能更好地理解和掌握所學(xué)內(nèi)容，并培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用能力。通過符合學(xué)情的問題設(shè)計(jì)，深入淺出，啟發(fā)思維，同時(shí)也對(duì)學(xué)生化學(xué)學(xué)科思想的建立具有引領(lǐng)性。

（二）搭建區(qū)分離子的方法體系

在初中化學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生使用以下方法來區(qū)分離子。

一是溶解性。觀察離子化合物在水中的溶解性。一些離子化合物在水中能夠溶解，形成溶液，而另一些離子化合物則不能溶解。例如，氯化鈉（NaCl）和硫酸銅（CuSO4）能夠溶解在水中，而碳酸鈣（CaCO3）不能溶解。

二是氣體的產(chǎn)生。觀察離子化合物與酸或堿反應(yīng)時(shí)是否產(chǎn)生氣體。一些離子化合物與酸或堿反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣體，而另一些則不會(huì)。例如，碳酸氫鈉（NaHCO3）與酸反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，而氯化鈉（NaCl）與酸反應(yīng)則不會(huì)產(chǎn)生氣體。

三是氣味。一些離子化合物具有特殊的氣味，可以通過嗅覺來區(qū)分。例如，氯化氫（HCl）具有刺激性氣味，而硫化氫（H2S）具有臭雞蛋味。

四是顏色變化。觀察離子化合物在特定條件下的顏色變化。一些離子化合物在特定條件下會(huì)發(fā)生顏色變化，可以通過觀察顏色來區(qū)分。例如，氯化銅（CuCl2）在水溶液中呈藍(lán)色，而氯化鐵（FeCl3）在水溶液中呈黃色。

這些方法可以幫助學(xué)生區(qū)分離子化合物，但需要注意的是，這些方法只是初步的區(qū)分方法，對(duì)于一些復(fù)雜的離子化合物，需要更多的實(shí)驗(yàn)和更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治霾拍苓M(jìn)行準(zhǔn)確的區(qū)分。

本課想重點(diǎn)突破的問題有兩個(gè)：其一是讓學(xué)生自己總結(jié)出區(qū)分碳酸根離子和氫氧根離子的方法，即總結(jié)出加酸、含有鋇離子和鈣離子的溶液的方法。其二是讓學(xué)生自己總結(jié)出區(qū)分碳酸根離子和碳酸根離子、氫氧根離子混合的方法，既要能考慮用量，又要能考慮到不能引入干擾離子的問題。不是單純地讓學(xué)生去記憶只能加含有鋇離子和鈣離子的鹽溶液，而是通過對(duì)溶解性表的分析，自己總結(jié)出正確的方法。在一層一層剝開迷霧，接近真相的過程中，學(xué)生從一開始找不到突破口，到最后結(jié)合了溶解性表自己探索出答案，這是一個(gè)很有成就感的過程。

（三）深入開發(fā)學(xué)生探究思維、邏輯思維

在學(xué)生的匯報(bào)中，教師沒有馬上評(píng)價(jià)學(xué)生的結(jié)論，而是讓學(xué)生相互評(píng)價(jià)各自的特點(diǎn)及其合理性[2]。生生討論和評(píng)價(jià)，發(fā)揮了合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)的作用，同時(shí)引發(fā)了學(xué)生的自我反思，在“感悟與反思”環(huán)節(jié)中，有兩位學(xué)生都談到了在實(shí)驗(yàn)中的互評(píng)、互學(xué)的收獲與反思，學(xué)生的真實(shí)感受是對(duì)課堂效果的最有利的評(píng)價(jià)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 冷晶，孫東紅.魔幻奇“冰”：“二氧化碳和一氧化碳”（第1 課時(shí)）教學(xué)設(shè)計(jì)及評(píng)析[J].黑龍江教育（中學(xué)），2017（2）.

見習(xí)編輯/張婷婷