设计“三化”教学 提升教学效益——“铝及铝合金”的教学展示与反思

黄宏（常州市北郊高级中学　江苏常州　213031）



设计“三化”教学提升教学效益——“铝及铝合金”的教学展示与反思

黄宏
（常州市北郊高级中学江苏常州213031）

摘要：情境既是知识的载体，又是教学问题的原点和科学探究的起点。设计课堂生活化、教学实验化、问题过程化的“三化”课堂教学，以生活化、实验化的化学课堂教学情境，引发学生在情境中体验、体验中质疑、质疑中探究、探究中思维，从而构建情境、问题、探究、思维的课堂教学场，以此促进课堂教学效益的最大化。

关键词：课堂生活化；教学实验化；问题过程化；高效课堂

“三化”课堂教学设计是指凸显课堂生活化、教学实验化、问题过程化教学特征的课堂教学设计范式。本文以“铝及铝合金”的课堂教学为例，对此教学设计加以展示，供参考。

一、教材分析

“铝及铝合金”是苏教版必修1专题3第一单元第一课时的教学内容，鉴于铝及铝合金是当今社会应用甚为广泛的金属材料，而铝的性质指导着它在生产生活中的实际应用，因此，这一节是本单元的重点内容之一。而本节教材是安排在学生学习了活泼非金属氯、溴和活泼金属钠、镁性质之后重点介绍铝的性质，这样不仅能使学生理解钠、镁和铝的活泼性差异，还会为后面学习元素周期律的知识建立基础，从而为知识的连贯性起到了承上启下的作用。此外，本节课内容的学习不仅可以促进学生建立和体会研究物质性质的一般方法和程序，也为学生后续研究元素的单质及其化合物的性质奠定基础，还会促进学生知道运用所学知识解决生活中的问题，从而达到学以致用。

二、设计思想

创设情境、激发兴趣是本节课教学设计的出发点。生活中蕴含着丰富的化学知识，通过创设符合学生生活实际的生活情境，激发学生构建化学知识的生活价值观和学习价值观。通过用化学知识解决生活中的实际问题，激发学生“从生活走向化学，从化学走向社会”的思想意识。通过学生情境感知以及问题解决的课堂学习体验，激发学生的化学学习兴趣，从而为提高学生化学课堂学习质量奠定心理基础。

突出实验教学、发挥实验功能是本节课教学设计的着力点。化学实验可以对教材中相对“裸露”的知识进行“包装”，它既是化学知识的载体，又是化学知识形成和发展的生长性土壤。化学实验的直观性、奇异性、生动性是激发学生学习兴趣的源动力。为此，本节课力求做到既有演示实验，又有分组实验，既有改进实验，又有创新实验，并通过实验探究，让实验教学的作用在本节课的教学中表现得淋漓尽致。

三、教学目标

1.知识与技能

了解铝的性质，并能运用铝的性质解释生产生活中的一些实际问题。

2.过程与方法

通过实验方案设计、实验现象的分析等活动，增强学生分析问题和解决问题的能力。

3.情感态度价值观

通过对实验异常现象的真实记录、分析，形成实事求是崇尚严谨的科学态度和精神。

四、教学过程

［情境导入］（环节一：生活小疑惑）冬天到了，又到了吃火锅的季节，很多火锅店都喜欢选用铝锅而不用铁锅，你觉得可能是什么原因？

［学生］因为铝锅质轻、导热快、不易生锈。

［教师］铝锅是不是真的不生锈呢？

［教师］下面就请大家根据周转箱中提供的试剂（铝片、硫酸铜溶液、盐酸溶液、硫酸溶液）设计实验证明铝片表面是否已经被氧化。（友情提醒：1、前后4位同学一组，先设计实验方案，再进行实验；2、铝片的大小要适中。）

［学生］设计方案并实验。

［教师］你们做了什么实验？观察到什么现象？得出什么结论？

［小组1］我们做了打磨过的铝片和未打磨的铝片分别与硫酸铜溶液的反应。现象是：打磨过的铝片表面有红色物质析出，而未打磨的铝片表面无现象，说明铝表面形成了致密的氧化膜。

［小组2］我们做了打磨过的铝片和未打磨的铝片分别与盐酸反应。现象是：打磨过的铝片表面有气泡，未打磨过的铝片在盐酸中开始没有明显现象后来有气泡。同样可以说明未打磨的铝片表面形成了致密的氧化膜。

［教师］有没有其他小组做这些实验时观察到的现象与汇报过的小组不一样？

［小组3］打磨过的铝片与硫酸铜反应时除了有红色物质析出外，还观察到了气泡。

［教师］铝和硫酸铜反应，观察到有气泡产生的原因很多，我们将在今后的学习过程中逐步找到答案。

［小组4］打磨过的铝片与硫酸反应时没有观察到气泡。

［教师］你觉得可能的原因是什么？

［学生］没有打磨。

［小组4］打磨过了。

［教师］这一组同学我给的是浓硫酸。铝放在浓硫酸中无明显现象，是不是说明铝和浓硫酸不发生反应呢？

［教师］请一位同学和我一起来完成一个实验（学生打磨一小块铝片），现在请这位同学将他打磨过的铝片和我课前在实验室里处理过的铝片（一小块打磨过的铝片放在冷的浓硫酸中浸泡了40分钟左右），同时浸入CuSO4溶液中（注：铝片的大小和形状基本相同），请大家观察现象。

［学生］浸泡过浓硫酸的铝片表面有很少量红色物质析出，未浸泡浓硫酸的打磨过的铝片有大量的红色（铜）析出。

［教师］可能是什么原因？

［学生］在浓硫酸里浸泡过的铝片表面形成了致密的氧化膜。

［教师］给出钝化的定义。利用铝的这个性质，我们可以用来储存、运输浓硫酸、浓硝酸。铝在空气中形成致密的氧化膜可使铝制品具有良好的抗腐蚀性。

设计意图：通过让学生设计实验，培养学生的实验设计能力、实验现象的观察能力以及比较思维能力；培养学生敢于推测、尊重实验事实的科学态度，以此培养学生的科学精神和提高学生的科学素养。

［过渡］说明铝能与氧气反应。

［教师］铁在纯氧中剧烈燃烧，火星四射，那么铝能不能在纯氧中燃烧呢？

［演示实验］铝粉在氧气中燃烧。这是盛有二氧化锰的广口瓶，加适量的双氧水可产生氧气，用棉花包裹铝粉，点燃。

［教师］剧烈不剧烈？

［学生］板演方程式。

设计意图：这是一个改进实验，用双氧水和二氧化锰来制取氧气，铝粉能在其中迅速燃烧，发出耀眼的强光，给学生产生强烈的视觉冲击。在激发学生兴趣的同时，引发学生对实验现象的化学原理以及铝的化学性质的进一步认识。

［教师］在享受完火锅美食后，我们需要对铝锅进行清洗，你觉得应该注意什么？

［学生］不能用钢丝球擦铝锅。

［教师］为什么？

［学生］铝锅表面的氧化膜会被破坏。

［过渡］（环节二：生活小困难）不但清洗铝锅的过程中有时候会碰到烦心事，在生活中还会经常有一些其他方面的烦心事，如：下水管道堵塞。我们在家中也会遇到下水管道堵塞的情况，给生活带来不便。如果下水管道堵塞，你准备怎么办？

［学生］用水拔子或手摇螺旋钢丝。

［教师］这些办法都是使用了物理方法使下水管道达到了疏通的效果，能否通过化学方法来解决这样的生活问题呢？

［视频］下水管道堵塞和疏通实验（用头发模拟下水管道堵塞，见图1）。

［展示］今天给大家带来了“管道疏通剂”——爱屋氏，见图2，主要成分是铝粉和氢氧化钠固体。

Figure 1 Simulation sewer blockage图1　模拟下水管道堵塞

Figure 2“Love,s”PiPeline dredging agent 图2　“爱屋氏”管道疏通剂

［教师］既然氢氧化钠本身已经能起到管道疏通的作用，为什么还要加铝粉呢？我们来模拟一下这个实验。

［演示实验］铝粉与固体氢氧化钠溶液的反应。一组同学依次感受温度（由于温度是慢慢上升的，所以当第一组摸完后再回到这组的第一个人。）

［教师］请大家谈谈为什么要加铝粉？

［学生］加入铝粉，可以与氢氧化钠反应放出大量的热，可以加快反应速率。且此反应产生大量的气体，可以产生机械驱动力。

［教师］该实验说明铝具有怎样的化学性质？

［学生］铝可以与氢氧化钠溶液反应。

［教师］板书方程式：Al+NaOH+H2O—NaAlO2+？偏铝酸钠

设计意图：创设管道堵塞的问题情境，通过让学生观察铝粉和氢氧化钠溶液反应的现象以及通过触摸试管感受温度的体验，使学生感知管道疏通剂能使管道疏通的原理。意在既使学生认识铝具有能和碱反应的化学性质，又能激发学生构建化学知识的生活价值观和学习价值观。

［教师］铝与氢氧化钠溶液反应生成了一种盐叫偏铝酸钠，实验中我们观察到有气体产生，你觉得产生的气体是什么？

［学生］从元素守恒看，应该是氢气。从化合价角度来看，铝元素从0价升高到+3价，水中的氢元素应该下降，说明是氢气。

［教师］是不是氢气呢？下面我们用实验来验证一下。

Figure 3 Test of hydrogen Production by aluminum and sodium hydroxide solution图3　铝和氢氧化钠溶液反应产生氢气的检验

［演示实验］铝粉与氢氧化钠溶液反应实验。

［教师］从刚才的实验中，我们听到了爆鸣声，看到了气体在安静燃烧（见图3），说明的确是氢气。

［教师］完成前面的方程式：2Al+2NaOH+2H2O= 2NaAlO2+ 3H2↑？

设计意图：让学生学会从元素守恒和化合价升降两个角度分析反应可能的产物，以及会用实验的方法加以验证。以此在体现科学探究要素的同时，使学生掌握理论、实验、理论和实验相结合的科学探究方式，以及科学探究的基本方法。

［教师］我们再来看看这个反应，该反应的还原剂是什么？氧化剂是什么？

［学生］在此反应中，铝元素的化合价从0价升高到+3价，即铝是还原剂。水中氢元素的化合价为+1价，降低到0价，所以是氧化剂。

［教师］有没有不同意见？

［学生］氧化剂可能是氢氧化钠，因为氢氧化钠中氢的化合价为+1价，化合价也在降低；也有可能是氢氧化钠和水。

［教师］究竟谁是氧化剂呢？我们一起来看两段视频。视频①：播放铝与水的视频（见图4），你观察到了什么现象？

Figure 4 Aluminum and water reaction图4　铝与水的反应

［学生］有大量的气体产生。

［教师］说明什么？

［学生］说明铝能与水反应产生氢气。

［教师］视频②：铝与氢氧化钠固体加热实验［2］，你观察到了什么现象（见图5）？

Figure 5 The reaction of aluminum and molten sodium hydroxide图5　铝和熔融氢氧化钠的反应

［学生］导管里出现了倒吸现象。

［教师］可能是什么原因？

［学生］铝与氧气反应时消耗了氧气，试管里的压强减小。

［教师］这样的现象说明什么？

［学生］说明铝与熔融氢氧化钠不反应。

［信息提示］1.氢氧化铝不溶于水，2.Al（OH）3+NaOH =NaAlO2+2H2O

［教师］结合信息提示，请说明铝和氢氧化钠溶液反应的实质。

［学生］铝先和水反应生成氢氧化铝和氢气，氢氧化铝再和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水。

［教师］板演：2Al+6H2O=2Al（OH）3+3H2↑

Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O

［教师］将化学方程式叠加即可得铝和氢氧化钠反应的总反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，氧化剂是什么呢？

［学生］水。

设计意图：铝和氢氧化钠溶液的反应是本节内容的一个重难点，通过两段视频铝和水的反应以及铝和熔融氢氧化钠的作用，让学生分析出铝和氢氧化钠溶液反应的实质是铝先和水反应，生成的氢氧化铝再和氢氧化钠反应，力求在分析过程中培养学生的思维能力。

［教师］你觉得我们在使用铝锅时还应该注意什么呢？

［学生］铝锅不能盛酸性和碱性食物。

［过渡］（环节三：生活小视野）吃火锅最重要的是食材一定要新鲜，为了保障新鲜，就需要有强大的物流。Al又会有怎样的作用呢？

［图片展示］焊接钢轨（图片）。

［教师］图片中焊接钢轨用到的那桶试剂今天我带来了，（主要成分是铝粉和氧化铁的混合物）下面我来模拟这个实验。

［演示实验］铝热反应（大试管中放一半沙子，放入两根铁钉，倒入一半铝热剂，设置一个凹槽，加入少许高锰酸钾固体粉末，滴入4滴甘油引发。用包裹保鲜膜的铁桶罩住铝热反应装置。）

［教师］请同学们在学案上完成这个方程式的书写（请一位同学上黑板书写）。

［教师］这个反应温度高达3000度，我们把这个反应叫作铝热反应，铁在这个温度下会“融化”。

设计意图：这是一个创新实验，利用铝热反应现场将两根铁钉成功焊接在一起，学生心灵受到强烈震憾，切实体会到化学在生产、生活中的重要作用。［1］以此让学生进一步感受到化学的生产和生活价值，进一步增强学生“从生活走向化学，从化学走向社会”的化学观。

［教师］通过本节课的学习，我们知道铝的哪些化学性质？

［学生］铝可以与氧气反应，与酸反应，与碱反应，与盐溶液反应，与金属氧化物反应。

［教师］所有这些反应中，铝元素都从0价升高到+3价，表现出较强的还原性。为什么？

［学生］因为铝原子最外层是3个电子，很容易失去，所以表现出较强的还原性。

［教师］（环节四：生活小贴士）如果你要买锅，你会选择铝锅吗？

［教师］会（不会），为什么？

［教师］有专家建议淘汰铝锅，因为，铝元素摄入过量会引起老年痴呆，但也有专家表示，铝表面有一层致密的氧化膜，可以起到保护作用，所以，不必太过担心。

［教师］生活、学习中我们会碰到很多新的问题，希望大家能及时记录下来，用心思考，你将会有大发现。请同学们课后完成环节五。

［课后练习］（环节五：学习小困难）用双线桥表示出铝和氢氧化钠溶液反应时电子转移的方向和数目。

设计意图：让学生自己总结出铝的性质，培养学生的归纳概括能力。让学生亲身体会铝在它能发生的反应中都体现出还原性，而它的还原性是由铝的结构决定的，使学生建立“结构决定性质”的化学思想。另外，通过讨论是否买铝锅的问题，让学生了解铝的两面性，正确利用则能为人们造福，不当利用则可能给人们带来危害。

五、教学反思

1.课堂生活化——创设生活化的化学课堂教学情境

就人来讲，学习即生活、生活即学习是人类生命的主要组成部分，也即人类的生活与学习是一个统一的整体。就学校来讲，课堂既是学生学习的主要场所，也是教师教学的主要阵地。基于此，创设生活化的课堂，拓展学生学习的课堂时空，将学生从枯燥的书本、封闭的课堂中解放出来，让学生在生活的大课堂中感知、体验、学习，让学生在生活化的课堂学习中体会知识的意义和价值，让生活化课堂调动学生内在的学习心理活动，实现真正意义的学习。本节课教学中的“生活小疑惑”、“生活小困难”，“生活小视野”、“生

活小贴士”等化学课堂教学情境，让学生认识到铝的氧化反应、铝与氢氧化钠溶液的反应、铝热反应在生活中的应用，课堂生活化激发了学生的学习兴趣和热情。

2.教学实验化——构建实验化的化学课堂教学方式

探究教学是新课程背景下化学教学的基本方式，实验探究是化学探究教学的方式之一。因此，构建实验化的化学课堂教学方式，既突出了化学的学科本质，又彰显出化学教学的实验属性。同时通过化学实验有效地使学生感知物质变化前后的现象，引发学生对实验事实的思考，使学生能够发现问题、提出问题、分析问题和解决问题，以此在解决问题的过程中培养学生发现、分析和解决问题的能力以及直觉思维、形象思维和逻辑思维能力。本节课，通过多样化、多形式的课堂实验，以及实验和理论相结合的科学探究，提升了本节课的课堂教学效果，凸显了本节课的教学特色。

3.问题过程化——基于过程化的学生思维能力培养

化学思想方法孕育着化学知识的发生与发展，而知识的发生与发展具有过程性特征，过程是思维的向导，是领悟知识的路向，是训练思维的载体，是培养学生学习能力的土壤。因此，在处理本节课的一个重难点知识（铝和氢氧化钠溶液反应的实质）时采用了这样的流程：学生观看两个视频（铝和水的反应以及铝和熔融氢氧化钠的作用）——观察实验现象——得出铝和氢氧化钠溶液反应的实质。这样的设计流程，不仅让学生理清了铝和氢氧化钠溶液反应的实质，还培养了学生的思维能力。

本节课凸显了以上三个特点外，也还存在以下不足和需要改进之处：由于铝粉和氢氧化钠反应较为剧烈，如果不控制用量，液体很有可能会从试管里溢出，因此本实验只是在课堂上进行了演示。如果将此实验改为分组实验，教师在实验前给出试剂的用量，保证实验能够安全进行，将会使课堂气氛推向高潮。

参考文献

［1］朱建兵，李胜荣，袁春仙.“铝的性质”教学实录及反思［J］.化学教学，2011（8）：31～33

［2］刘怀乐.Al会不会跟水反应生成H2［J］.中学化学教学参考，2005，（11）：18

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.03.010

文章编号：1008-0546（2016）03-0026-04

中图分类号：G633.8

文献标识码：B