基于模型建構(gòu)的高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)之線上教學(xué)策略及實踐研究

陳怡

摘要：如何提升線上教學(xué)效率是疫情之下亟須解決的問題，通過目標導(dǎo)向、問題引領(lǐng)、精心編制學(xué)案、課堂多種方式的互動能促進教學(xué)效率的提高，人文關(guān)懷也是促進學(xué)生積極參與課堂的重要方法。

關(guān)鍵詞：模型建構(gòu);目標引領(lǐng);問題導(dǎo)向;編制學(xué)案

文章編號：1008-0546（2022）10-0079-03中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

一、教情、學(xué)情分析

疫情之下，我們的課堂不得不在線上進行。教、學(xué)的環(huán)境發(fā)生了根本的變化，學(xué)生在線學(xué)習(xí)的效果遠遠不如線下課堂，這是普遍的認識，怎樣才能讓網(wǎng)絡(luò)課堂能夠緊緊抓住學(xué)生的注意力、讓學(xué)生專注于課堂，提高教學(xué)效率呢？

為每一節(jié)課設(shè)立一個主題或一個貫穿始終的目標，能有效地幫助學(xué)生高度參與課堂。深入化學(xué)學(xué)科本原的理解、知識的結(jié)構(gòu)化、有化學(xué)特征的思維方法或方式等均能為網(wǎng)絡(luò)課堂的主題或目標注入靈魂。特別是在高三二輪不同模塊的復(fù)習(xí)中進行解決問題的模型建構(gòu)，這種思維方式能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

精心編制學(xué)案。學(xué)案可以讓網(wǎng)絡(luò)課的課堂內(nèi)容、結(jié)構(gòu)外顯，學(xué)生通過學(xué)案可以清楚地知道本節(jié)課的主題、框架是怎樣的，將要學(xué)習(xí)什么內(nèi)容或解決什么問題。圍繞主題或目標的問題是編制學(xué)案應(yīng)該關(guān)注的重點，這些“問題”既是吸引學(xué)生的焦點，也是幫助學(xué)生收獲網(wǎng)絡(luò)課堂學(xué)習(xí)效果的重要階梯。

二、化學(xué)實驗方案設(shè)計的思維模型

化學(xué)實驗方案設(shè)計的思維模型可歸納如圖1所示。化學(xué)實驗方案就像由實驗?zāi)康倪_到實驗結(jié)果的“橋梁”，實驗過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化是“橋面”，實驗操作則是“橋墩”。基于核心反應(yīng)和除雜反應(yīng)或除雜方法確定各步實驗操作細節(jié)、確認各步實驗完成的標準，基于化學(xué)反應(yīng)和信息確定實驗中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，這些思維過程像是在建“橋面”和“橋墩”，科學(xué)表述實驗方案則是在進行最后的雕琢、呈現(xiàn)。

三、促進“模型建構(gòu)”的線上教學(xué)策略及實踐

1.目標引領(lǐng)——結(jié)合高考學(xué)業(yè)水平要求，縱覽近5年高考試題

物質(zhì)制備實驗方案設(shè)計是江蘇高考的必考題型，對學(xué)生綜合能力的要求很高，通常要求學(xué)生在題給試劑、信息下完成實驗方案設(shè)計。《普通高中化學(xué)課程標準》要求選修化學(xué)的學(xué)生能基于“綠色化學(xué)”理念設(shè)計無機化合物制備的方案，并對方案進行評價和優(yōu)化。[1]近5年江蘇高考實驗方案設(shè)計考查內(nèi)容如表1所示。

化學(xué)實驗方案設(shè)計能很好地考查學(xué)生的元素化合物、反應(yīng)原理、實驗操作的知識考查，也能考查綜合解決問題的能力。

2.問題導(dǎo)向——學(xué)會設(shè)計物質(zhì)制備實驗方案

【活動1】請設(shè)計以Al2（SO4）3、MgSO4組成的混合溶液為原料制備MgCO3·3H2O實驗方案：，在50℃下干燥，得到MgCO3·3H2O（確保原料中鎂充分利用）。金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如表2所示。

【提出問題、討論問題】在線上教學(xué)時設(shè)置層層遞進的問題展開討論：

Q1：根據(jù)實驗?zāi)康模撝苽溥^程需要實現(xiàn)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化是什么？

Q2：物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中涉及的試劑還有哪些？

Q3：該制備過程中還有哪些操作細節(jié)和條件控制的要求？

這個問題比較大，需設(shè)置如下引導(dǎo)性問題：

q1：該制備過程中核心反應(yīng)是什么？除雜反應(yīng)是什么？

q2：反應(yīng)物加什么？怎么加？加多少？

q3：如何控制pH？

q4：怎樣確保原料中鎂充分利用？

q5：如何檢驗沉淀已經(jīng)完全？

Q4：將上述討論用流程圖呈現(xiàn)

在線上討論過程中，由于問題有梯度、有關(guān)聯(lián)，學(xué)生的注意力容易保持集中。學(xué)生通過線上語音和“交流欄”的文字一起進行了討論，主要圍繞反應(yīng)物加什么、怎么加和加多少展開，而這正是實驗方案設(shè)計中需要突破的難點之一。還有學(xué)生在前一段討論結(jié)束后，通過文字在“交流欄”對通過調(diào)pH析出Al（OH）3過濾后是否需要洗滌、是否需要將洗滌濾液與濾液進行合并，提出了自己的看法。在用流程圖呈現(xiàn)實驗方案環(huán)節(jié)中，請字跡清楚、攝像頭像素高的同學(xué)進行了直播展示，這使得互動變得生動、可見，調(diào)動了同學(xué)們參與的積極性。直播中出現(xiàn)了設(shè)計不嚴謹、在重要環(huán)節(jié)中丟失關(guān)鍵數(shù)據(jù)或遺漏操作的問題。因此，需要進一步針對實驗方案設(shè)計建構(gòu)整體模型，并對難點進行局部的模型建構(gòu)。

3.模型建構(gòu)

（1）整體建模

Q5：根據(jù)流程圖，請找出完成整個實驗方案設(shè)計的關(guān)鍵所在？

實驗方案的設(shè)計是分析與綜合的過程，其重點在于信息提取、運用。先抓住實驗?zāi)康模纱舜_定原料經(jīng)過哪個核心反應(yīng)可以得到目標產(chǎn)物;其次，分析發(fā)生核心反應(yīng)前后需要除去的雜質(zhì)是什么，怎么除;第三，通過核心反應(yīng)得到了目標產(chǎn)物，根據(jù)產(chǎn)物的聚集狀態(tài)，選擇分離提純的方法。概括起來的模型為：原料→除雜→核心反應(yīng)→分離提純→目標產(chǎn)物。

（2）局部建模

進入二輪復(fù)習(xí)，大多數(shù)學(xué)生不能很好地完成化學(xué)實驗方案設(shè)計的根源在于，分析與綜合的思維過程中缺乏嚴密性，表達實驗方案時前后步驟、實驗操作的自洽性不足，這些都源于基礎(chǔ)知識和原理的綜合運用能力、信息提取和綜合運用能力尚有欠缺，幫助學(xué)生通過局部步驟的建模可以實現(xiàn)對此類根源問題的突破。

Q6：在實驗過程中，如何確認鋁離子完全被除去、鎂離子完全沉淀了呢？構(gòu)建局部模型如圖2所示。

化學(xué)反應(yīng)都是在一定條件下進行的，因此實驗過程中需要對反應(yīng)條件進行控制，實驗步驟應(yīng)該是有序進行的，上一步完成后進行下一步操作，否則會帶來許多問題。學(xué)生動手做實驗的機會太少導(dǎo)致實驗素養(yǎng)有一定的缺失，會有想當然的想法，這是在二輪化學(xué)實驗復(fù)習(xí)中教師需要注意糾正的。線上教學(xué)無法讓學(xué)生進實驗室動手操作，這一點可以通過相關(guān)實驗知識的結(jié)構(gòu)化進行彌補。在描述實驗方案時，要注意對已有實驗方案進行評價，以強化控制實驗條件的意識和對細節(jié)的把控，可以對照高考答案進行校準。

4.真題演練——內(nèi)化模型

【活動2】（2020·江蘇卷）設(shè)計以FeSO4溶液、氨水—NH4HCO3混合溶液為原料，制備FeCO3的實驗方案：[FeCO3沉淀需“洗滌完全”，F(xiàn)e（OH）2開始沉淀的pH=6.5]

通過能充分蘊含課堂所建模型的高考真題，讓學(xué)生理解模型，內(nèi)化模型。在線上請同學(xué)語音回答，其他同學(xué)評價，完全由學(xué)生完成本方案的設(shè)計。學(xué)生在自查、自糾中，進一步體會到實驗操作細節(jié)、反應(yīng)條件控制、實驗完成標準把握的重要性。最后對照高考答案進行校準。

5.變式訓(xùn)練——課堂鞏固與提升

【活動3】變式訓(xùn)練：（2021·揚州考前調(diào)研）（節(jié)選）實驗室研究從煉銅煙灰（主要成分為CuO、Cu2O、ZnO、PbO及其硫酸鹽）中分別回收銅、鋅、鉛元素的流程如圖3所示。

（3）已知：25℃時，Ksp（PbSO4）=2.5×10-8;PbSO4+2Cl-PbCl2+SO一定條件下，在不同濃度的NaCl溶液中，溫度對鉛浸出率的影響、PbCl2的溶解度曲線分別如圖4、圖5所示。

浸出后溶液循環(huán)浸取并析出PbCl2的實驗結(jié)果如表3所示。

為提高原料NaCl溶液利用率，請補充完整利用酸浸渣制備化學(xué)純（純度≥98.5%）PbCl2晶體的實驗方案：取一定質(zhì)量的酸浸渣，，將所得晶體洗滌、干燥。（可選用的試劑：5mol·L-1NaCl溶液，1mol·L-1NaCl溶液，NaCl固體）。

基于建構(gòu)的模型，原料酸浸渣的主要成分為PbSO4，用已知信息反應(yīng)作核心反應(yīng)，制備目標產(chǎn)物PbCl2。本題的難點在于如何控制條件使鉛浸出率最大，解讀信息可知應(yīng)選擇NaCl溶液為5mol·L-1、溫度為90℃，而PbCl2在5mol·L-1NaCl溶液中的溶解度受溫度影響較大，為防止PbCl2提前析出，要趁熱過濾，同時根據(jù)表3數(shù)據(jù)應(yīng)選擇循環(huán)浸取的次數(shù)不能超過2次。

本題所給信息比較開放，既在已知信息中有體現(xiàn)，同時也有圖形信息和表格信息。學(xué)生在解題時要把題給信息統(tǒng)籌兼顧，看清實驗?zāi)康模鶕?jù)實驗?zāi)康膶π畔⑦M行篩選、綜合運用，同時要注意操作的規(guī)范性和描述的科學(xué)性。多重信息的加入、陌生反應(yīng)的運用對學(xué)生提出了較高的要求，在這樣的陌生情境中，基于整體模型可以突破實驗方案的整體把握、基于局部模型可以突破實驗條件的控制和實驗方案的描述。

線上教學(xué)時，先給學(xué)生3分鐘思考，然后基于模型進行了提問，先確定大框架，再對細節(jié)進行討論。

四、反思

線上教學(xué)的難點在于如何激發(fā)學(xué)生的參與熱情、深度參與課堂，在推進課堂教學(xué)時目標引領(lǐng)、問題導(dǎo)向、思維建模是推動學(xué)生前進的一種動力。高三二輪復(fù)習(xí)，進行思維建模既是創(chuàng)建高效課堂的需要，也是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的需要。

還可以利用好每節(jié)課的課前2分鐘，先跟學(xué)生聊聊前一天的作業(yè)情況，作業(yè)就是學(xué)生線上學(xué)習(xí)的晴雨表，老師若能準確指出作業(yè)中問題所在，學(xué)生則會產(chǎn)生共鳴;利用這2分鐘，真誠地關(guān)心學(xué)生，學(xué)生一天上8 節(jié)課，每節(jié)課理論上都要非常投入，這真的非常辛苦;也可以利用這2分鐘，跟學(xué)生講講他們感興趣的話題，拉近師生的距離，為調(diào)整學(xué)生的上課狀態(tài)做好鋪墊。

總之，調(diào)動學(xué)生線上學(xué)習(xí)積極性，應(yīng)該從兩方面著手，一是提升課堂教學(xué)內(nèi)容的吸引力、激發(fā)疫情之下學(xué)生自身學(xué)習(xí)的動力，這是內(nèi)因;二是用多種方式鼓勵學(xué)生積極參與。疫情反復(fù)，線上教學(xué)效率的提高還需要全體老師的努力，也需要學(xué)生的努力，師生形成合力才能收獲最好的效果。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.