“金屬”一課的教學(xué)過程研究

摘要：選取“應(yīng)用廣泛的金屬材料”，運(yùn)用現(xiàn)場觀察方法對其教學(xué)過程進(jìn)行了深入的分析。研究表明，教師在巧用化學(xué)史料、活用科學(xué)方法、引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)探究、聯(lián)系社會(huì)生產(chǎn)等方面有獨(dú)到之處，較好地體現(xiàn)了學(xué)生化學(xué)知識學(xué)習(xí)與科學(xué)方法訓(xùn)練的融合。

關(guān)鍵詞：金屬；教學(xué)過程研究；科學(xué)方法

文章編號：1005－6629(2007)06－0043－03中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

隨著新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的全面推行，我國基礎(chǔ)教育的課程目標(biāo)、內(nèi)容要求、學(xué)習(xí)方式等正在發(fā)生深刻的變化。課堂，作為課程實(shí)施的主要陣地也逐步成為學(xué)生探究知識的場所。在課堂教學(xué)中，教師的教學(xué)智慧得到了充分的展現(xiàn)。

在上海市化學(xué)“二期課改”穩(wěn)步推進(jìn)的今天，化學(xué)教學(xué)領(lǐng)域涌現(xiàn)出了許多目標(biāo)明確、以生為本、啟迪思維、講究實(shí)效的好課。近期筆者有幸在上海市普教系統(tǒng)名師培養(yǎng)化學(xué)基地教學(xué)展示活動(dòng)中欣賞到“應(yīng)用廣泛的金屬材料”一課，給聽眾留下了深刻的印象。這節(jié)課在教學(xué)設(shè)計(jì)、內(nèi)容線索重整、方法引導(dǎo)以及教學(xué)策略運(yùn)用等方面都值得研究和回味。

執(zhí)教老師將“應(yīng)用廣泛的金屬材料”作為“走進(jìn)精彩紛呈的金屬世界”這一章的第一課時(shí)進(jìn)行教學(xué)，該章節(jié)包含“鐵”、“鋁”以及“金屬在元素周期表中的位置”等相關(guān)知識。這節(jié)課將教材內(nèi)容進(jìn)行了整合，從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，對學(xué)生已有關(guān)于金屬的零散知識進(jìn)行梳理，講解了金屬通性、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)以及金屬冶煉等初步知識。與此同時(shí)，以學(xué)生知識的獲得為載體，對學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法、提高思維能力進(jìn)行了實(shí)踐嘗試。

1巧用史料創(chuàng)設(shè)情景

我國著名化學(xué)家和教育家傅鷹教授曾經(jīng)說過：“科學(xué)給我們以知識，而歷史卻能給我們智慧。”漫長的化學(xué)史記錄了化學(xué)學(xué)科的發(fā)展歷程，化學(xué)史中不但蘊(yùn)涵著豐富的化學(xué)學(xué)科知識，而且它以特有的歷史底蘊(yùn)賦予學(xué)生以民族自豪感和愛國情操，培養(yǎng)學(xué)生以贊美的眼光看待化學(xué)知識和成果。同時(shí)教師可以利用相關(guān)化學(xué)史知識引導(dǎo)學(xué)生與現(xiàn)代生活生產(chǎn)進(jìn)行比較，從而引起思維上的沖突。

課堂教學(xué)片斷：創(chuàng)設(shè)情境由“五金”引入。

教師展示古代“五金”（金、銀、銅、鐵、錫）制品圖片。

師：這五幅圖分別代表一種金屬，請大家猜一猜它們分別代表哪一種金屬？

生：第一幅是鋁。

師：回答錯(cuò)誤，這是一個(gè)銀器。接下來呢？

生：第二幅是銅，下一幅是鐵，接下來是金，最后不知道。

師：這種金屬不太常見，這是一對錫制的龍鳳對杯。“金、銀、銅、鐵、錫”中國古代稱之為“五金”，現(xiàn)在“五金”泛指金屬。《吳越春秋 · 闔閭內(nèi)傳》中就有記載，“歐冶子造劍五枚，……一名湛盧，五金之英，太陽之精。”意思是鑄劍大師歐冶子，造劍五枚，其中有一把叫湛盧，這把劍集中了“五金”和太陽的精華。包括中國在內(nèi)，世界各國其實(shí)很早就會(huì)使用金屬作為材料制作器皿。

……

“五金”是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊粋€(gè)詞匯，正是因?yàn)槌Ｒ娡鲆暺浔緛淼暮x。在情景創(chuàng)設(shè)環(huán)節(jié)中，教師呈現(xiàn)特點(diǎn)鮮明的實(shí)物圖片使學(xué)生了解古代“五金”的組成及用途，由此引出該節(jié)課的主題——“應(yīng)用廣泛的金屬材料”。

學(xué)生在明確學(xué)習(xí)任務(wù)的基礎(chǔ)上，同時(shí)產(chǎn)生疑惑“為什么現(xiàn)代社會(huì)廣泛應(yīng)用的金屬鋁不在‘五金’范圍之內(nèi)”？此時(shí)學(xué)生被迅速吸引到該節(jié)課的教學(xué)情境中，學(xué)習(xí)興趣和探究欲望被充分調(diào)動(dòng)，從而為后續(xù)知識的學(xué)習(xí)埋下了伏筆，達(dá)到了教師的課前預(yù)設(shè)。當(dāng)然抓住學(xué)生的疑問放大并繼續(xù)追問，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性能夠被更好的調(diào)動(dòng)，從而掀起學(xué)生積極思索的浪潮。

一個(gè)新穎、精致的開頭會(huì)給人留下難以忘懷的印象，更重要的是通過營造積極的學(xué)習(xí)氛圍和創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)膯栴}情境使學(xué)生對學(xué)習(xí)活動(dòng)本身感興趣。這種認(rèn)知興趣驅(qū)使學(xué)生主動(dòng)探求知識，通過知識的獲得使認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力得到滿足。認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力，是一種掌握知識、技能和闡明、解決學(xué)業(yè)問題的需要。只有把學(xué)生的認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力激發(fā)出來，才能做到點(diǎn)燃學(xué)生思維的火花，從而把課的進(jìn)程不斷向高潮推進(jìn)。

2活用方法提升能力

學(xué)生思維能力的發(fā)展是寓于知識發(fā)展之中的，知識的習(xí)得又是經(jīng)過特定方法的運(yùn)用。該節(jié)課教師在講授金屬的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及金屬冶煉的同時(shí)，既考慮了學(xué)生原有的認(rèn)知基礎(chǔ)，又兼顧到后續(xù)的知識內(nèi)容，以期讓學(xué)生逐步形成知識脈絡(luò)。并且在這一過程中，教師依據(jù)具體學(xué)科知識恰當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用總結(jié)定義、模型分析以及比較分類等方法，將新知識同原有認(rèn)知圖式進(jìn)行同化，從而把能力的訓(xùn)練落實(shí)到課堂教學(xué)當(dāng)中。

2.1總結(jié)定義，增強(qiáng)學(xué)生的歸納能力

“如何給金屬下定義？”在講金屬的物理性質(zhì)時(shí)，教師這一問題的拋出引起了學(xué)生的興趣。“下定義”這一方法常見于語文教學(xué)中，在化學(xué)課堂里很少用到。學(xué)生對教師這一問題感到十分新鮮，與此同時(shí)展開積極思考、討論，希望能從金屬的本質(zhì)屬性出發(fā)用簡明的話語進(jìn)行概括歸納。教師繼而從外觀、延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等方面進(jìn)行恰當(dāng)引導(dǎo)，使學(xué)生聯(lián)想到金屬通性，從而使這一問題得到圓滿回答。最后教師給出了《辭海》（1999年版）中的定義，這樣的處理一方面注重了學(xué)科知識的嚴(yán)謹(jǐn)性，另一方面培養(yǎng)了學(xué)生的歸納能力。

2.2 展示模型，提高學(xué)生的空間想象能力

金屬具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性以及延展性等性質(zhì)，金屬具有這些物理通性的本質(zhì)何在，本著“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的原理，教師引導(dǎo)學(xué)生從金屬結(jié)構(gòu)的角度分析原因。通過展示金屬晶體模型，使學(xué)生在頭腦中對金屬晶體的結(jié)構(gòu)有更加直觀的認(rèn)識，金屬晶體是由金屬離子和自由電子組成的，并且金屬離子按照一定的規(guī)律緊密堆積。通過對模型的分析解釋金屬容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱，具有一定延展性的原因。運(yùn)用物理模型作為思維工具去分析問題，對復(fù)雜問題進(jìn)行合理的簡化，可以方便得出結(jié)論，并且在此過程中能夠逐步培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。

2.3 比較分類，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力

由金屬活動(dòng)性順序表可以看出，不同的金屬其活動(dòng)性具有差異，那么金屬的冶煉方法是否也各不相同呢？教師讓學(xué)生從金屬活動(dòng)性順序表出發(fā)，探討金屬的冶煉方法。最后分析得出金屬的冶煉方法按金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱可分為物理法、熱分解法、熱還原法、電解法等。在此基礎(chǔ)上，教師同時(shí)列出了有金屬參與的幾個(gè)反應(yīng)，以及冶煉金屬的反應(yīng)，讓學(xué)生進(jìn)行比較分析，從得失電子的角度進(jìn)一步加深了學(xué)生對金屬化學(xué)性質(zhì)的理解。在此過程中，教師運(yùn)用多種教學(xué)手段，如引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，觀察表格，得出結(jié)論，從中培養(yǎng)了學(xué)生的推理能力。

從以上種種教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)及教學(xué)方法的運(yùn)用可以看出，教師授課的意圖不僅在于知識與技能的傳授，更重要的是體現(xiàn)了過程與方法的培養(yǎng)。當(dāng)然對于某些環(huán)節(jié)的過渡，如金屬化學(xué)性質(zhì)這一部分，教師通過呈現(xiàn)金屬與不同物質(zhì)反應(yīng)的圖片引入。但是不是一切情景的創(chuàng)設(shè)都來自于視覺材料呢？對于高中學(xué)生來說，其原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已經(jīng)具備一定的學(xué)科知識，思維能力也達(dá)到一定的深度，教師不妨從物質(zhì)分類的角度引導(dǎo)學(xué)生，從而使學(xué)生歸納出金屬的對立面是非金屬，金屬能同大部分酸反應(yīng)，活潑金屬能把相對不活潑的金屬從其鹽溶液中置換出來。這樣學(xué)生在掌握知識的同時(shí)，還會(huì)獲得研究物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的方法，使知識的獲取更加結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化。

3 實(shí)驗(yàn)探究揭示規(guī)律

基礎(chǔ)教育化學(xué)新課程提倡“以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨”；倡導(dǎo)“以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)”；重視“學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過程”。新課程理念的落實(shí)以“科學(xué)探究”作為突破口，而化學(xué)實(shí)驗(yàn)正是實(shí)現(xiàn)這一突破口的主要途徑。實(shí)驗(yàn)教育價(jià)值的全面實(shí)現(xiàn)是當(dāng)前化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)。

本節(jié)課從金屬晶體結(jié)構(gòu)的角度再論金屬的物理性質(zhì)，以電子得失氧化還原的視角復(fù)習(xí)總結(jié)金屬的化學(xué)性質(zhì)，比較探討金屬冶煉的方法之后，教師讓學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有條件自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究比較Mg、Fe、Cu三種金屬活動(dòng)性的差異。經(jīng)過激烈的討論之后，學(xué)生根據(jù)已學(xué)過的知識和原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，從下列兩個(gè)角度進(jìn)行了探討(表1)。

在這一學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生合作設(shè)計(jì)了比較可行的方案，并在和諧的氛圍中獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生興趣高漲，觀察認(rèn)真、仔細(xì)，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一一作了記錄，并能對現(xiàn)象做出合理的解釋。在師生對話與交流過程中，教師角色進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，充當(dāng)了 “促進(jìn)者”、“咨詢者”、“顧問”和“參與者”。教師首先肯定學(xué)生的設(shè)計(jì)方案，然后就相關(guān)問題進(jìn)行追問，如“在同稀鹽酸反應(yīng)時(shí)，為什么不選用鎂粉而是選用鎂帶”？問題的提出促使學(xué)生回憶起金屬與酸反應(yīng)：除了反應(yīng)物的濃度、溫度外，金屬反應(yīng)物的表面積也是重要的影響因素，從而將進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)時(shí)變量控制的思想進(jìn)行了強(qiáng)化。

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)過程中，學(xué)生的創(chuàng)新意識得到激發(fā)，觀察能力、動(dòng)手能力和思維能力得到了鍛煉，并且通過相互協(xié)作，增進(jìn)了彼此交流，培養(yǎng)了合作學(xué)習(xí)的能力。我們認(rèn)為，合作學(xué)習(xí)是幫助學(xué)生進(jìn)行協(xié)同努力的一種有效方法。通過異質(zhì)團(tuán)體中的合作學(xué)習(xí)，生生間的交流互動(dòng)，學(xué)生資源共享、思維碰撞，不僅能較快地掌握知識，還能體驗(yàn)和學(xué)習(xí)如何與人溝通的技能。

在本節(jié)課的教學(xué)中，教師對實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的“異常”現(xiàn)象進(jìn)行了及時(shí)有效的處理，展現(xiàn)了教師的教學(xué)智慧。如鎂條不能將硫酸亞鐵溶液中的鐵置換出來，教師從鹽類水解角度探討了其中的原因，使學(xué)生對剛學(xué)的鹽類水解知識加深了印象，促進(jìn)了學(xué)生對所學(xué)知識的融會(huì)貫通。然而，對化學(xué)實(shí)驗(yàn)而言，其影響的因素很多，如反應(yīng)的條件、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、儀器、操作的準(zhǔn)確性等都有可能導(dǎo)致“異常”現(xiàn)象的出現(xiàn)。因此，作為教師在分析實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)站在更高的層次綜合考慮影響因素，落實(shí)到學(xué)生身上，可以進(jìn)行適當(dāng)拓展，但不一定要求全部掌握。學(xué)生主動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，從多個(gè)側(cè)面分析問題，不僅使課堂的隱性資源得以開發(fā)，而且有助于提高科學(xué)探究能力。

4聯(lián)系社會(huì)學(xué)以致用

化學(xué)教學(xué)要利用一切可能的機(jī)會(huì)從正面或側(cè)面加強(qiáng)化學(xué)與生產(chǎn)、生活、環(huán)境、資源等方面的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識處理實(shí)際生活中化學(xué)問題的意識和能力，使學(xué)生感到化學(xué)就在我們身邊，讓學(xué)生認(rèn)識學(xué)習(xí)化學(xué)課程的意義和價(jià)值。

在該節(jié)中，教師結(jié)合金屬的工業(yè)冶煉揭示元素化學(xué)知識的有關(guān)規(guī)律。在課的結(jié)尾處，教師將“有色金屬交易”作為素材引入課堂，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行問題解決。

課堂教學(xué)片斷：（展示表格）

師：這是近期從有色金屬交易網(wǎng)上查到的一張表格，可以看出金屬價(jià)格差異很大，是什么原因造成了金屬價(jià)格上如此大的差異呢？

生：也許與金屬的稀有度有關(guān)。

師：對，也就是說同金屬在地殼中的含量有關(guān)系。（拓展表格）同學(xué)們有沒有新的發(fā)現(xiàn)？

生：鋁的價(jià)格比鐵的價(jià)格要高，但鋁在地殼中的含量比鐵豐富。

師：就是說含量高的金屬價(jià)格反而貴了，這又是什么原因呢？

生：可能和金屬活動(dòng)性有關(guān)。鋁的活動(dòng)性強(qiáng)，難于冶煉，因此價(jià)格高一些。

師：很好。影響金屬價(jià)格的因素很多，除含量和活動(dòng)性以外，還有哪些呢？這個(gè)問題留到課后討論。請同學(xué)們課后思考1、除了含量和活動(dòng)性外，還有哪些因素會(huì)影響金屬的價(jià)格？可從市場因素、政治因素、運(yùn)輸成本等方面考慮。2、金屬礦物的儲量雖然還在不斷地增加，但金屬礦物最終還是會(huì)被用盡。請你尋找解決這個(gè)問題的方法。

上述設(shè)計(jì)，不僅要求學(xué)生綜合運(yùn)用新學(xué)的知識探討實(shí)際問題，而且培養(yǎng)了學(xué)生的應(yīng)用意識，讓學(xué)生能夠用化學(xué)思維去思考社會(huì)現(xiàn)象，嘗試找出問題并進(jìn)行解答。課后思考問題的設(shè)置又促使學(xué)生利用多種資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，拓展了課堂的時(shí)間和空間。我們課堂并不能解決所有的問題，創(chuàng)設(shè)情境，使學(xué)生帶著問題走進(jìn)課堂；拓展運(yùn)用，又使學(xué)有余力的同學(xué)帶著問題走出課堂繼續(xù)思考。

從對“應(yīng)用廣泛的金屬材料”這節(jié)課的分析來看，教師始終貫穿兩條主線。一是“知識線”，教師從金屬的物理通性講起，總結(jié)金屬的物理性質(zhì)，并從結(jié)構(gòu)上分析原因，然后梳理金屬的化學(xué)性質(zhì)，從氧化還原的角度探討本質(zhì)，討論金屬的冶煉方法，最后學(xué)以致用解決實(shí)際問題。二是“方法線”，教師在傳授學(xué)生知識的同時(shí)始終關(guān)注對學(xué)習(xí)方法的訓(xùn)練和能力培養(yǎng)。下定義、模型展示、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，無不以學(xué)生獲得方法、提高能力為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。在落實(shí)“知識”和“方法”兩條主線的背后，可以看出學(xué)生的思維經(jīng)歷了主動(dòng)探究、深刻思考、靈活運(yùn)用的過程，在這一過程中學(xué)生的思維能力得到發(fā)展。

因此，能夠在知識和方法并行的基礎(chǔ)上，將兩者貫穿于教學(xué)過程的始終，使兩者的落實(shí)達(dá)到一種相互交融的效果，不失為該節(jié)課的亮點(diǎn)。課堂教學(xué)應(yīng)契合新課程理念，在分析教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平來重新組織、整合教材內(nèi)容，把教材內(nèi)容作為了解學(xué)科知識的生長點(diǎn)，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和策略尋找訓(xùn)練學(xué)生思維和能力發(fā)展的有效途徑，讓學(xué)生在思考中習(xí)得知識，在探究中獲得方法，在過程中體驗(yàn)情感，使學(xué)生的思維和能力得到雙重的發(fā)展。