基于真實(shí)情境下實(shí)際問題解決的化學(xué)課例分析

馬娟娟 劉輝

摘要：以鹽類水解復(fù)習(xí)課為例，分析了基于真實(shí)情境下實(shí)際問題解決的化學(xué)課堂就是依托于真實(shí)的情境，在情境的引發(fā)下圍繞問題解決開展系列的學(xué)生探究活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了以問題驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，使學(xué)生在深度參與中獲得了深刻的體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：真實(shí)情境;學(xué)生活動(dòng);問題解決;深度學(xué)習(xí)

文章編號(hào)：1008-0546（2020）09-0044-04

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出化學(xué)課程的基本理念之一是重視開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，即倡導(dǎo)真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)，開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，重視教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。新時(shí)期的化學(xué)課堂轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行，基于真實(shí)情境下實(shí)際問題解決的化學(xué)課堂就是在真實(shí)的生活、生產(chǎn)情境下，設(shè)計(jì)有探究價(jià)值的實(shí)際問題，學(xué)生運(yùn)用已有的化學(xué)學(xué)科知識(shí)，通過實(shí)驗(yàn)探究、同伴互助、交流對(duì)話等活動(dòng)分析解決實(shí)際問題，并以實(shí)際問題的逐步解決為主線構(gòu)建課堂，從而達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

下面，以劉老師執(zhí)教的“鹽類的水解”復(fù)習(xí)課為例，并結(jié)合我們長期的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)真實(shí)情境下實(shí)際問題解決的化學(xué)課堂作一些分析和思考。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)的整體思路與分析

鹽類的水解是蘇教版化學(xué)教科書《化學(xué)反應(yīng)原理》的課題，新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于這一內(nèi)容的要求是：認(rèn)識(shí)鹽類水解的原理和影響鹽類水解的主要因素，認(rèn)識(shí)鹽類水解在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。復(fù)習(xí)課的教學(xué)如果按照“教師復(fù)習(xí)鹽類水解的相關(guān)知識(shí)，并結(jié)合高考的考查點(diǎn)進(jìn)行真題演練”，學(xué)生只會(huì)按照教師的要求去復(fù)習(xí)、練習(xí)，壓根不會(huì)聯(lián)系生活實(shí)際，細(xì)想鹽類水解在生活生產(chǎn)中究竟能解決什么問題。而且以往的高三復(fù)習(xí)課大多數(shù)的教師不會(huì)再把實(shí)驗(yàn)帶入課堂，認(rèn)為新授課的時(shí)候已經(jīng)都探究了，這就使得復(fù)習(xí)課變得枯燥無味，甚至有炒冷飯的感覺。

鹽類的水解這節(jié)復(fù)習(xí)課從知識(shí)內(nèi)容上來看，主要包括鹽類水解的定義、本質(zhì)、規(guī)律、應(yīng)用等，但本節(jié)課可探究的東西很多，如果按照教材內(nèi)容把原來新授課時(shí)的實(shí)驗(yàn)重新再做一遍，顯然也是沒必要的，本節(jié)課教師創(chuàng)設(shè)一個(gè)“土壤問題”真實(shí)的生活情境，提出學(xué)科核心問題，并圍繞這一核心主題幫助學(xué)生有效地整合所學(xué)內(nèi)容，整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中利用問題在教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生理解之間搭建一座橋梁，并用實(shí)驗(yàn)貫穿整個(gè)課堂，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)貼近真實(shí)情境，并且是教材中不曾出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生從化學(xué)的視角認(rèn)識(shí)周圍的世界，解決身邊的問題。

二、教學(xué)過程分析

為了促進(jìn)生活問題與學(xué)科知識(shí)之間的理解，本節(jié)課采用主題教學(xué)形式，設(shè)計(jì)三個(gè)不同的環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)中設(shè)置不同的學(xué)習(xí)任務(wù)，并通過實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)施教學(xué)，具體的教學(xué)過程如下：

1.環(huán)節(jié)一：土壤酸化原因探析

[情境導(dǎo)入]教師首先以“土壤發(fā)紅原因”的視頻引入（部分視頻截圖如圖1所示），視頻中廣東土壤修護(hù)研究院的曹凱院長在介紹土壤的情況：“土壤在澆完水，下完雨后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)有蚯蚓往外返，這是土地在告訴我們?nèi)祟悾瑒e再那么施肥打藥了，土壤受不了了，而我們老百姓根本不關(guān)心這個(gè)現(xiàn)象，土壤就會(huì)出現(xiàn)第二個(gè)現(xiàn)象，下完雨澆完水，太陽再一曬，土地表面就會(huì)出現(xiàn)一塊紅一塊紅，如果兩個(gè)現(xiàn)象都不管，就會(huì)出現(xiàn)死苗現(xiàn)象。農(nóng)民就會(huì)意識(shí)到化肥的過度使用，使土壤酸化板結(jié)了。通過配方施肥，引導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)種田，只有相信和依靠科學(xué)，才是農(nóng)民發(fā)家致富的根本”。

[師生活動(dòng)]視頻情境的導(dǎo)入，學(xué)生可能僅僅認(rèn)為這是一個(gè)農(nóng)業(yè)上的問題，與化學(xué)有什么關(guān)系呢？教師隨即提供一份科學(xué)雜志的研究資料：“美國《科學(xué)》雜志曾報(bào)告說，從上世紀(jì)80年代早期至今，幾乎在中國發(fā)現(xiàn)的所有土壤類型的酸堿度都下降了0.1到0.8個(gè)單位，很多地區(qū)土壤pH下降到了4.8左右。長期過度使用化肥被研究人員確認(rèn)為是造成土壤酸化的重要原因之一。”教師提出問題：“我們熟悉的化肥中哪些化肥的水溶液呈酸性呢？”學(xué)生可以很快地想到銨鹽一類的化肥。

[教學(xué)分析]通過視頻中一系列土壤問題的情境創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生意識(shí)到我們使用的很多化肥都會(huì)使土壤酸化，由此引出常見化肥中哪些物質(zhì)的水溶液是酸性的呢？教師通過引導(dǎo)讓學(xué)生自主講解為什么常見的銨鹽水溶液呈酸性，引出是鹽類發(fā)生水解的原因，從而幫助學(xué)生建構(gòu)鹽類水解的定義（水溶液中鹽電離產(chǎn)生的離子與水電離產(chǎn)生的氫離子或氫氧根離子結(jié)合生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)]和本質(zhì)（有弱電解質(zhì)生成）。

[師生活動(dòng)]當(dāng)學(xué)生理所當(dāng)然的認(rèn)為像NH4Cl、NH4NO3、（NH4）2SO4這些銨鹽溶液都顯酸性的時(shí)候，教師提出疑問：“大家想一想NH4HCO3溶液顯什么性呢？”學(xué)生陷入思考，教師適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生親自實(shí)驗(yàn)。

[學(xué)生活動(dòng)]實(shí)驗(yàn)1：測(cè)NH4HCO3溶液的酸堿性（如圖2所示）

[師生活動(dòng)]教師提出問題：“你能解釋為什么NH4HCO3溶液顯堿性嗎？”學(xué)生根據(jù)鹽類水解的規(guī)律能夠解釋NH4+、HCO3都發(fā)生了水解，溶液呈堿性，說明HCO3的水解程度比NH4+的水解程度大，那么是不是這樣呢？教師給出NH3·H2O、H2CO3的電離常數(shù)（如表1），學(xué)生根據(jù)電離常數(shù)的大小判斷出弱電解質(zhì)的酸性或堿性越弱，對(duì)應(yīng)的酸根離子或金屬陽離子的水解程度越大，證實(shí)“越弱越水解”的規(guī)律。

[師生活動(dòng)]教師點(diǎn)出“有的銨態(tài)化肥是呈堿性的，你還知道哪些堿性的化肥？”學(xué)生根據(jù)鹽類水解的原理會(huì)想到鉀肥草木灰（K2CO3），教師給出了新的問題：“長期單一使用一種化肥，很容易造成土壤板結(jié)，如何科學(xué)施肥呢？銨態(tài)氮肥與草木灰可以混合使用嗎？”這個(gè)問題一提出，學(xué)生心中已明了，同時(shí)積極思考不可以混合使用，但可以交替使用。

[教學(xué)分析]教學(xué)中如果直接告訴學(xué)生NH4HCO3溶液顯堿性，顯然沒有學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)來得直觀，而且有理有據(jù)，對(duì)于規(guī)律“越弱越水解”的理解也更加深。這一環(huán)節(jié)通過土壤酸化的問題引出酸性化肥長期使用的害處，同時(shí)也引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)鹽類水解的原理明白酸性化肥與堿性化肥不是混合使用就能規(guī)避危害的。

2.環(huán)節(jié)二：土壤變紅原因探析

[師生活動(dòng)]教師帶領(lǐng)學(xué)生解決了造成土壤酸化原因后，緊接著視頻中出現(xiàn)的土壤紅斑也引起學(xué)生興趣（如圖3所示），這一現(xiàn)象需要教師課前查找大量的文獻(xiàn)，找出原因：“科學(xué)研究分析表明，紅色斑狀物主要是由于酸性土壤中的鐵離子溶解，遷移匯集到了土壤表面，從而形成了鐵的氫氧化物和鐵的氧化物。”教師提出新的問題：“酸性土壤中的鐵離子是如何形成Fe（OH）3的呢？”若學(xué)生前面視頻看得認(rèn)真就會(huì)知道，土壤在澆完水、太陽曬后會(huì)變成一塊紅一塊紅，教師這時(shí)就可以引導(dǎo)到學(xué)科知識(shí)上：“哪些因素會(huì)促進(jìn)遷移到土壤表面的Fe3+形成Fe（OH）3”？

[教學(xué)分析]教師將視頻中的情境深度挖掘，巧妙地運(yùn)用土壤變紅這一現(xiàn)象，通過大量的資料查閱得知是鐵離子的緣故，也為后面探究影響鹽類水解的因素做好了鋪墊。

[學(xué)生活動(dòng)]實(shí)驗(yàn)2：配制FeCl3溶液（提供藥品：FeCl3粉末、蒸餾水、稀鹽酸）。大多數(shù)的學(xué)生直接將FeCl3粉末溶于蒸餾水中，而少數(shù)的同學(xué)意識(shí)到稀鹽酸的作用。不同的組配制的溶液顏色是不同的，學(xué)生很快對(duì)原因進(jìn)行分析，提供的稀鹽酸起到抑制Fe3+水解的作用，教師指點(diǎn)：“將氯化鐵先溶于鹽酸，然后再加水稀釋，通過增加溶液中氫離子的濃度，抑制鐵離子的水解”。

[師生活動(dòng)]教師展示自己配制FeCl3溶液的實(shí)驗(yàn)視頻，并對(duì)蒸發(fā)皿中的溶液進(jìn)行持續(xù)加熱，來模仿太陽的暴曬，讓學(xué)生觀察溶液的變化（如圖4所示）。學(xué)生發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)皿中出現(xiàn)紅褐色固體，并解釋產(chǎn)生的紅褐色固體是Fe（OH）3沉淀，教師提出新的問題：“如果加熱Fe2（SO4）3溶液又會(huì)是什么現(xiàn)象呢？”再次播放視頻進(jìn)行對(duì)比。學(xué)生通過加熱兩種鐵鹽溶液最后的現(xiàn)象不同，進(jìn)一步理解了溫度對(duì)鹽類水解平衡的影響，也促使學(xué)生進(jìn)一步深思“如果要想得到FeCl3固體如何操作”？

[教學(xué)分析]教師這一段的設(shè)計(jì)比較震撼，F(xiàn)eCl3溶液的配制及FeCl3、Fe2（SO4）3溶液持續(xù)加熱的現(xiàn)象，這些實(shí)驗(yàn)是書本中沒有的實(shí)驗(yàn)，平時(shí)學(xué)生也只是在練習(xí)、考試中會(huì)涉及到產(chǎn)物的分析，并沒有親身感受加熱兩種鐵鹽的不同變化，而通過這些實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生更好地理解鹽類水解平衡的移動(dòng)原理，也解決了實(shí)際生活中土壤變紅的謎團(tuán)。

[師生活動(dòng)]學(xué)生的興趣至此已經(jīng)徹底被點(diǎn)燃，教師提出問題：“土壤表面的Fe3+遇到草木灰會(huì)如何？”教師演示在FeCl3溶液中分別加入等濃度的K2CO3、KHCO3溶液，比較現(xiàn)象。學(xué)生發(fā)現(xiàn)兩只試管中都有氣泡產(chǎn)生，但是FeCl3溶液與KHCO3溶液反應(yīng)更劇烈。教師點(diǎn)撥：“剛才產(chǎn)生大量的氣泡，是不是與泡沫滅火器的原理類似呢？泡沫滅火器是Al2（SO4）3溶液與NaHCO3溶液劇烈反應(yīng)，你有沒有想過為什么用Al3+？有什么優(yōu)越性嗎？”引發(fā)學(xué)生的爭論與探討。

[教學(xué)分析]這一問題的提出其實(shí)也是緊緊圍繞鹽類水解的應(yīng)用展開的，解決了泡沫滅火器的原理及優(yōu)點(diǎn)，更貼近學(xué)生的生活。問題是層層展開，由一個(gè)問題引發(fā)另一個(gè)問題，學(xué)生的思維一直在不斷的碰撞。

3.環(huán)節(jié)三：科學(xué)種田合理施肥

[師生活動(dòng)]教師回歸今日主題：“我國是農(nóng)業(yè)大國，視頻中也提到通過配方施肥，科學(xué)種田。現(xiàn)在研究出碳酸亞鐵是很好的土壤改良劑，請(qǐng)用給定的氯化亞鐵與碳酸鈉溶液去制備碳酸亞鐵”。

[學(xué)生活動(dòng)]實(shí)驗(yàn)3：制備FeCO3（提供藥品：FeCl2溶液、Na2CO3溶液）。有了前面實(shí)驗(yàn)的思考，學(xué)生沒有貿(mào)然就開始做實(shí)驗(yàn)，開始了思考，是不是就這么混合就好了呢？有沒有什么先后的順序呢？

[教學(xué)分析]這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)也是本節(jié)課的精彩之處，原來在高考試題中出現(xiàn)的試劑添加先后問題，現(xiàn)實(shí)課堂中讓學(xué)生親自探究。教師沒有急著給出方案，讓學(xué)生有試錯(cuò)的機(jī)會(huì)，肯定有不同的添加順序，得到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象肯定也是不同的，在學(xué)生錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上再適當(dāng)點(diǎn)撥，因?yàn)镹a2CO3溶液顯堿性，如果把FeCl2溶液加入到Na2CO3溶液中就會(huì)生成Fe（OH）2沉淀。進(jìn)一步用鹽類水解的原理解釋了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

[師生活動(dòng)]教師總結(jié)本節(jié)課利用鹽類水解的知識(shí)解決了土壤酸化、紅斑、改良等生活問題，也明白科學(xué)種田的重要性，教師調(diào)侃：“化學(xué)學(xué)不好，田都不會(huì)種！”引起學(xué)生哄堂大笑。

三、教學(xué)反思

1.靈活運(yùn)用真實(shí)情境，凸顯化學(xué)學(xué)科價(jià)值

創(chuàng)設(shè)情境的目的是針對(duì)教學(xué)內(nèi)容給學(xué)生一個(gè)真實(shí)的學(xué)習(xí)場(chǎng)，教學(xué)始終圍繞情境展開，有價(jià)值的情境具有全程性、真實(shí)性、開放性。這樣的情境會(huì)激發(fā)學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的共鳴。學(xué)習(xí)的內(nèi)容變得生活化、具體化、形象化，學(xué)生就會(huì)在學(xué)習(xí)探索的過程中理解知識(shí)的價(jià)值，也凸顯了化學(xué)學(xué)科的價(jià)值。

在這一節(jié)課的教學(xué)中，選取土壤問題作為情境素材，探究“土壤問題”貫穿整個(gè)過程，教師提出三個(gè)問題：土壤為什么會(huì)酸化呢？土壤表面為什么會(huì)有紅斑呢？如何科學(xué)種田呢？用基于土壤問題情境將最核心的教學(xué)內(nèi)容一鹽類水解的本質(zhì)、規(guī)律和影響因素、應(yīng)用串聯(lián)起來，幫助學(xué)生將已學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行重新建構(gòu)，進(jìn)一步加深理解，且能遷移到生活實(shí)際中。

可見基于真實(shí)情境下實(shí)際問題解決的化學(xué)課堂，為了使情境真實(shí)化，在選擇情境素材時(shí)，要注意情境素材最好是既來源于學(xué)生生活又高于生活，并在學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”之內(nèi)，讓學(xué)生在看似平常的情境中探索和開發(fā)不平常的問題，在熟悉的生活常識(shí)與艱深的學(xué)科知識(shí)之間建立起根本性的關(guān)系。

2.精心設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)，提升化學(xué)學(xué)科思維

常規(guī)的復(fù)習(xí)課，教師很少將實(shí)驗(yàn)帶入課堂，有時(shí)即使有實(shí)驗(yàn)也不重視知識(shí)間的聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是孤立的，就是照方抓藥完成一個(gè)個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。本節(jié)課借助土壤問題情境，抓住三個(gè)核心問題并展開實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)，從NH4HCO3溶液酸堿性的測(cè)定、FeCl3溶液的配制、FeCO3的制備，沒有一個(gè)是書本中的實(shí)驗(yàn)，都是教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容精心設(shè)計(jì)的學(xué)生活動(dòng)，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都讓思維真實(shí)的發(fā)生，水解程度的比較、提供試劑鹽酸的作用、滴加試劑的順序，學(xué)生在試錯(cuò)與思索中，找尋正確的解決方法，促進(jìn)了思維能力的發(fā)展，提升了“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等核心素養(yǎng)。教師的實(shí)驗(yàn)對(duì)比視頻更是將學(xué)生置身在思維的碰撞之中，原先教輔資料、習(xí)題甚至考試中所出現(xiàn)的問題在現(xiàn)實(shí)中得以解決、得到證實(shí)。

3.充分關(guān)注問題解決，促進(jìn)化學(xué)深度學(xué)習(xí)

學(xué)習(xí)的最終目的不是為了獲得一堆事實(shí)性的知識(shí)，而是面對(duì)身處的社會(huì)環(huán)境，利用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題。學(xué)生當(dāng)面對(duì)教師創(chuàng)設(shè)的陌生不熟悉的情境，要想熟練地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，必須對(duì)所學(xué)的知識(shí)有深刻的理解并能夠靈活地應(yīng)用，這就要求學(xué)生必須發(fā)生深度學(xué)習(xí)。

化學(xué)深度學(xué)習(xí)就是學(xué)生在理解學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，批判性地學(xué)習(xí)新的思想和事實(shí)將它們納入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，并且能夠聯(lián)系不同的思想將已有的知識(shí)遷移到新的情境中，做出決策和解決問題的學(xué)習(xí)。關(guān)注問題解決的化學(xué)課堂，就會(huì)注重學(xué)生問題解決能力的提升，學(xué)生通過問題解決來學(xué)習(xí)，不僅提升思維水平也促進(jìn)了學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

基于真實(shí)情境下實(shí)際問題解決的化學(xué)課堂，依托于真實(shí)的情境，在情境的引發(fā)下圍繞問題解決開展系列的學(xué)生探究活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了以問題驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，使學(xué)生在深度參與中獲得了深刻的體驗(yàn)。