基于真實情境的高中化學項目式教學設計案例的開發
——以“金屬礦物的開發利用”為例

楊金才 劉茜茜

(1.畢節市實驗高級中學,貴州 畢節 551700;2.陜西師范大學,陜西 西安 710100 3.江西省吉水中學,江西 吉安 331600)

開展“素養為本”的化學課堂教學設計與實施,對教師來說是一個新的、富有挑戰性的研究課題,這就要求教師在教學活動中要注重真實情景的創設,在行動研究中總結和提煉發展學生化學學科核心素養的有效途徑、方法和策略,提升自身開展“素養為本”的課堂教學能力.筆者以“金屬礦物的開發利用”為例,采用項目式教學的觀點,開發基于真實情境開展素養為本的教學案例.

1 基于真實情境的“金屬礦物的開發利用”項目式教學設計思路

根據汪合佩等人的觀點[1],教學任務項目式設計采用項目、學科模塊及核心認知視角三條線并列共進、相互融合的結構體系進行.

1.1 “金屬礦物的開發利用”項目主題任務分析

對項目任務“金屬礦物的開發利用”主題分析見表1.

表1 “金屬礦物的開發利用”項目主題任務

1.2 基于真實情境的項目主題任務設計思路

設計思路如圖1所示.

圖1 教學設計思路

2 基于真實情境的“金屬礦物的開發利用”項目式教學設計

2.1 教學目標設計

素養取向的教學重點在于培養學生學科核心素養,培養學生解決陌生的、綜合性問題的能力,這就要求教學設計中要注意素養化教學目標的設計[2].在“素養為本”的教學設計理念下,設計本課時的教學目標如下:

(1)通過鋁的冶煉的探究方案設計,初步體驗流程圖在實際生產中的應用,逐步發展證據推理的

關鍵能力;

(2)掌握鋁熱反應的原理,能正確書寫相應的化學方程式,感受鋁熱反應在實際生產生活中的應用價值;

(3)了解金屬冶煉的原理,知道冶煉金屬的幾種常用方法,感受氧化還原反應原理在實際生產生活中的應用;

(4)通過學習金屬資源的開發利用,能自發地欣賞和贊揚化學對生產和生活的貢獻與作用.

2.2 教學過程設計

總體教學過程設計見表2.

表2 教學過程設計

(1)項目主題任務一:從“鋁的前世今生”學習金屬鋁的冶煉過程——發展證據推理與模型認知核心素養

基于真實素材,從“拿破侖的碗”談起,激發學生思考“鋁在古代為什么會成為身份的象征?” 揭示了少數不活潑金屬在自然界中能以游離態存在,而活潑金屬在自然界中主要以化合態的形式存在的普遍規律,發展學生依據金屬活潑性預測金屬存在形態的合理性.通過探究“鋁的冶煉”,完成“從鋁土礦到鋁”的工藝流程設計方案,能從具體流程圖中收集證據,找到突破口,定性分析解決相關問題,突出“證據推理與模型認知”的化學學科核心素養.

在進行教學時,要求學生根據粗鹽的提純操作(如圖2所示),思考、討論用稀鹽酸從鋁土礦中制備金屬鋁流程圖(如圖3所示),完成流程圖中未標明的物質的化學式或操作名稱(即將虛線矩形框內填寫完整),并寫出涉及到的化學方程式.

圖2 粗鹽提純的操作流程示意圖

圖3 用稀鹽酸從鋁土礦中制備金屬鋁的流程示意圖

學生完設計方案1后,教師繼續引導學生利用NaOH溶液設計簡單的流程方案,完成從鋁土礦制備金屬鋁的探究活動(設計流程如圖4所示),繼續發展 “證據推理與模型認知”的化學學科核心素養.

圖4 用NaOH溶液從鋁土礦中制備金屬鋁的流程示意圖

通過完成設計方案1和2,學生初步學會用流程圖解決生產生活中的實際問題,教師進一步提出鋁的前世今生,即鋁制品在古代只有帝王將相才能使用,而在當今卻“飛入尋常百姓家”,是解決了什么樣的難題? 感受化學學科改變人類生活的重要意義.

(2)主題任務二:鋁熱反應原理的應用——科學探究與創新意識

通過“鐵軌的焊接”真實情境,激發學生探究其中蘊含的化學原理.“鋁熱反應”從宏觀現象出發,蘊含著化學反應伴有能量轉換的思想,通過書寫正確的化學方程式,培養學生學習化學“宏——微——符”的三重表征觀.收集鋁熱反應的應用,用化學知識聯系社會生活,通過完成“鋁熱反應”的實驗探究,基于實驗現象,對化學問題進行解釋,發展學生“科學探究與創新意識”核心素養.

(3)主題任務三:金屬的冶煉——發展科學態度與社會責任

人類使用金屬的歷史,必定蘊含著金屬冶煉的歷史,通過了解我國古代文明的“青銅時代”“鐵器時代”,學習金屬冶煉的本質是將化合態的金屬轉變成游離態的金屬.基于化學史素材學習金屬的冶煉方法,體驗化學科學的發展對人類生活的影響.基于真實情境素材開發金屬資源的回收利用,學會辯證看待人類發展過程中迫切需要解決的“可持續發展”的問題,培養學生化學學科“科學態度與社會責任”的核心素養.

基于真實情境的化學教學,其“問題”“情境”“知識”都是為發展學生學科核心素養所服務的,關注學生的認知發展規律,利用情境組織“知識”,發掘“知識”承載的“核心素養”,解決實際化學問題.同樣的化學核心知識,其在不同情境中表現出的核心素養可能不盡相同,如金屬的冶煉教學活動中,緊扣學科基本概念和理論基礎,將金屬的冶煉與氧化還原反應的理論相互結合、不同金屬的冶煉方法與能量相結合,便可承載“證據推理與模型認知”的化學學科素養.