巧用實驗達到深度學習

陳海霞

深度學習的核心是通過激活學生的內在驅動力、提升他們的元認知技能、推動他們的深度處理和深度理解、構建他們的知識體系和思考模式、增強他們的創新能力和批判性思考等手段，以達到全方位學習。中學化學是一門基礎與實踐課程，它不僅具備嚴謹的邏輯和抽象的特質，也具備廣泛的現實意義和啟示作用。初中化學課堂教學應該遵循深度學習的原則，采用信息技術融合手段，引導學生主動探究、積極參與、合作交流、反思評價。下面以人教版化學九年級下冊第八單元“金屬和金屬材料”課題2金屬的化學性質第一課時為例說明。

【教學目標】

1.通過動手實驗和觀察實驗現象，探究鋁與鋁合金的化學性質。

2.通過拓展延伸，學生將學到的化學知識與其在生活中的應用聯系起來。

【教學重點】

1.通過研究鋁的構成、來源、價值和用途，從多個角度提升對鋁這一金屬材料的理解。

2.掌握鋁合金的特性，對其結構的影響因素有更深的認知，提升學生對實驗現象的判斷力以及對實驗細節進行分析的關鍵技巧。

3.激發學生的社會責任感，培養學生的科學態度和對安全的重視。

【教學難點】

如何提高學生的參與度，讓他們在學習過程中展現出自己的獨特性，以便培養他們的創新思維、實際操作技巧、科研修養及人文修養。

【教學方法】

通過“猜測—設計實驗—解析—得出結論”的方法，分析鋁以及其化學成分的特性，理解了氧化鋁、氫氧化鋁的雙重特質，進一步加強了化學實驗觀、物質變化觀以及化學元素觀，并開始形成了對微觀世界的理解。各種類型的互動活動，不僅可以提升學生搜集和整理信息的技能，還能激發他們表達自己觀點的能力，同時能培養他們的團隊協作精神等。

【教學過程】

一、問題導入——了解鋁在生活中的運用

師：同學們，我們蘭州的地鐵已經開通了。首先請大家觀看這段關于地鐵的短片。（師播放短片）視頻中介紹地鐵車廂是用鋁合金制作的，你們知道為什么嗎？

（學生自由發言）

師總結：沒錯，這是因為鋁合金具備重量輕、強度高、耐腐蝕等特點。鋁合金制成的地鐵車廂對車體質量和磁力損耗有很好的控制作用。那么，在我們的日常生活中，鋁還有哪些具體的運用呢？

生：鋁合金窗戶、藥品包裝袋、太空飛船外殼……

（教師用課件展示鋁的用途）

師：鋁有哪些特性呢？

生：鋁的柔韌性和優秀的擴展能力。鋁制的鍋具與壺體都顯現出其卓越的散熱特質。鋁有導電特性，可作導線用。

師：鋁合金作為地鐵的材料有哪些特性？

生：外觀非常美觀，質地輕盈，表面平滑，并且可以多次使用，還具有很強的抗腐蝕性。

師：這是為什么呢？

生：鋁的表層會形成氧化層。

師：如果環境變得更加嚴酷，那么鋁是否可以在空氣里燃燒呢？

（設計意圖：借助關于地鐵的短片，以鋁合金車身為教學場景，吸引學生參與本節課。這樣可以激發學生的學習興趣，并且效果顯著。）

二、猜測——了解鋁的燃燒和氧化反應

展示實驗1：使用鉗子將鋁塊放在火中燃燒，以了解其狀態。學生觀察實驗并探討其背后的原因。

生：鋁塊并沒有被點燃，它已經變成了一種液體，并且其外部覆蓋著一層保護膜來保護已經融化的鋁塊。

師：那為何還未燃燒？這個表面的保護層是什么？

生：在表層形成了一層厚重的氧化膜，防止了鋁與氧氣的反應。

師：哪些方式可以使鋁在空氣里燃燒？

生：對鋁片進行研磨，擴展其接觸區域。

展示實驗2：使用清潔的耳塞吸收一定數量的鋁粉，然后將其投入火源里，學生進行觀測并討論。

生：火星帶來了耀眼的光芒。

師：空氣中的鋁粉燃燒力比較強，工廠中鋁粉管理不當是可以引起火災的。

（PPT詳細展示鋁的應用，包括生產燃料彈和信號彈）

（設計意圖：通過探討鋁片無法燃燒引發的認識矛盾，激勵學生思考如何在使鋁燃燒的同時，也要注意其潛在風險。）

三、設計實驗——驗證猜想

師：實際上，鋁粉與氧化鐵都是火箭燃料的主要組成部分。鋁與氧化鐵在實驗室中的反應被定義為鋁熱反應。請大家觀看下面的影片，并說說看到了什么。

（PPT展示鋁熱反應的影片，學生觀察相關現象）

生：發出耀眼的光芒，火花四濺。

師總結：經過團隊研討，我們確定了鋁的吸氧特性。

過渡：各位同學，在乘坐地鐵進站之前，通常必須通過什么呢？

生：通過安全檢查。

師：請注意，所有的不符合安全規則的物品都不可以帶入。

（PPT呈現一些在地鐵中經常出現的違規物品，如硫酸、苛性鈉和鹽酸等）

師：那么，你們有沒有領悟到，為什么不能攜帶酸性或堿性的物質呢？

生：有可能對其他人造成一定的傷害。

師：還可能產生什么問題呢？

生：還有可能對地鐵造成一定的傷害。

師：是否存在酸與堿與鋁的化學作用？下面我們做一個實驗：將兩個小孔內的氫氧化鈉溶液以及稀鹽酸分別倒入預先準備好的還沒有被研磨的鋁片上。接著，將溶液的高度調整至小孔的三分之二，再分別加入6滴肥皂水。當大量的氣泡生成之后，我們使用燃燒的火柴棒接觸這些氣泡，以便觀察它們的變化。在實驗完成后，將廢液傾倒進燒杯。

（學生按照小組進行實驗）

師：希望你們能分享一下你們小組的實驗進展。

生：一開始并未出現氣泡，但隨著時間的推移，兩組的氣體生成量增加，其中由堿與鋁的化合物所形成的氣體的生成速度更為迅猛。當接觸到已經點燃的小木棍時，可能會聽到一些輕微的爆炸聲。

師：想一想兩組實驗會形成何種氣態？嘗試建立鋁和鹽酸、氫氧化鈉的化學反應模型。

生：這極有可能對鋁的外部氧化膜造成傷害，產出的是氫。

師：我們將這種金屬稱為兩性金屬，因為它既能與酸反應，又能與堿反應。

（設計意圖：繼續以地鐵為背景，引導學生進行鋁的兩性實驗和分組討論。）

過渡：提升酸的濃度能否加快反應的進程？請看下一個實驗：將已經處理的鋁片（去除氧化膜）逐一加入濃硫酸和濃硝酸里，接著查看實驗的成效。

生：我們并未察覺到任何不正常的情況，這很大程度上是由于鋁的外層形成了一層厚重的氧化層，阻止了接下來的反應。

師：我已經為你們準備好了硫酸銅、濃硫酸、濃硝酸以及經過精細打磨的鋁片（清除了氧化膜），期待通過對話和實驗設計的檢查來驗證你們的預期。

生：我們首先將硫酸銅溶液注入微型實驗板的三個小洞里，然后將經過砂紙研磨的鋁片與已經從濃硝酸、濃硫酸中提煉并清潔的鋁片一起放進去，最終對其表面進行檢查。

師：這個方案非常有創意，請每組4個人進行一次實驗，觀察結果，探究問題的根源。

生：經過精細研磨的鋁板上會浮現一層深紅的銅離子。然而，使用高濃度的硫酸或者硝酸提煉的鋁卻無此異常。經過驗證，高濃度的硫酸與硝酸可以在鋁的表層生成一層牢固的氧化層，這樣就可以防止更深層次的反應。

師：這個結論非常有效。鋁的鈍化可能是由于兩者的強氧化性在鋁表面形成了厚重的氧化膜。

（設計意圖：通過協作研究和獨立設計實驗來研究鋁單質的鈍化。提升學生的科研能力和專業基礎能力。）

四、解析與結論

轉折：鋁的屬性極其活躍，其內在原因是什么？

生：鋁的表面有三個電子，這些電子很容易丟失，這表明了它高度的還原能力。

師：你的回應非常出色，能否告訴我這堂課的核心知識點是哪些？

生：關于鋁的物理屬性、構造、化學屬性以及其實際運用。

師：那么，結構、特征和運用這三個方面有什么聯系呢？

生：構造決定特性，特性決定應用。

師：真棒！這同樣是我們掌握其他元素化合物知識的關鍵途徑。

（設計意圖：持續研究鋁活躍的原因，并對本課的主題進行概括。利用對鋁的理解來掌握其他元素化合物的知識。）

過渡：管道通是由純凈的白色顆粒和深灰色的鋁粉混合而成的。你了解什么樣的固體物質被稱為白色的顆粒嗎？

生：氫氧化鈉。

師：是如何清理管道的？

生：提高了氣體的壓強，這對疏通非常有益。氫氧化鈉自身具備清潔油漬的特性。

（設計意圖：將所學應用于實際。展示“將生活融入化學，將化學引入社會”的教育觀念，培養學生的社會責任感。）

【課堂小結】

本節課通過兩個方面來激發學生的學習興趣。一是以蘭州地鐵為例，結合生活實際，讓學生更有代入感。二是通過實驗設計和PPT展示，讓課程能夠更加直觀地呈現。本課程對金屬材料知識內容的學習，是以鋁為重點進行講述。通過師生問答互動、實驗引導等，讓學生通過課程了解了鋁的物理特性、鋁的主要用途、鋁的氧化反應以及鋁的活性。這些內容可以與后續金屬材料課程關聯，形成學生對金屬材料學習的初步知識體系。

本節課的成功之處在于課程與生活的銜接以及實踐。“問題引導—實驗探究—解析—得出結論”的方式，有助于學生更好地掌握知識，也增長了學生的見識。本節課基本調動了學生的學習積極性，課堂氛圍較好，學生的配合也不錯。

【教學反思】

在整個實驗過程中，學生能夠積極配合教師進行實驗探究，并通過提問、觀察等多種方式來了解金屬元素的特性，該課程倡導學生積極投入協作、溝通以及自我發掘等多元化的學習過程中，并在這些科研探索的過程中達成教育目標。

實驗教學是一種非常有效的教學方式，學生通過自己動手操作、觀察、實驗，深入體驗化學的樂趣，激發自身學習興趣，也能更好地了解和應用知識。在具體的課堂教學中，學生通過實驗實現深入學習，需要注意以下幾個方面：

第一，教師需要合理地引導，通過問題導入激發學生的好奇心和探究欲，鼓勵學生提問、思考，發現問題的規律。

第二，提供合適的工具與材料。在實驗教學時，教師需要準備充足的實驗材料，以“簡單、安全”為原則，引導學生自行進行實驗，提升他們的實踐能力。

第三，注重實驗結果的分析與總結。實驗是為了讓學生通過觀察來發現問題和規律，實驗結果的分析與總結可以引導學生思考實驗過程中的問題與不足，拓展他們的化學思維。

第四，需要將實驗教學與課堂知識結合。實驗是對課堂知識的有效補充，教師通過實驗導入，引導學生將實驗與理論結合，能夠使其形成完整的認知，對知識可以更好地掌握。

總之，實驗課程能夠有效地激發學生學習化學的興趣。學生的積極參與、實驗操作、提出問題并解決問題，能夠讓他們形成化學思維，達到更好的學習效果。

（作者單位：甘肅省蘭州市第十九中學）

編輯：李琴芳