“互联网+”背景下高中化学课堂教学模式的创新

2021-07-23 04:32孙媛媛王志庚冯月新
关键词:微信公众号高中化学互联网+

孙媛媛 王志庚 冯月新

摘   要:以“硫酸的工业制法”为例进行教学设计,将互联网与化学教学中的各个环节进行融合,由此可创新化学课堂教学模式。即在课前预习环节以课题为任务驱动,学生从网络上搜索信息,然后在微信公众号平台学习微课;在课堂教学环节进行小组间交流——既有面对面交流,又可以在班级微信群中交流,扩大了交流范围;在教学评价环节,应用问卷星对学生进行学习评价,如此评价数据更全面快捷,同时又可以应用于线上、线下教学。

关键词:高中化学;硫酸制备;互联网;微信公众号;问卷星

中图分类号:G633.8    文献标识码:A    文章编号:1009-010X(2021)14-0054-04

一、研究背景

“互联网+教育”的融合,其关键就是以“育人”为纽带,只有“育人”才能让这个“+”真正有价值、有意义。本文以“硫酸的工业制法”为例,进行了“互联网+”背景下高中化学课堂教学模式的创新,如此可使学生在收获知识和技能的同时,得到学科素养的提升,并利用大数据时代的特点和优势随时掌握学生的学习情况,由此可更好地实现新课标提倡的“教、学、评”一体化的目标。

二、课堂教学模式的构建

在此模式下的教学设计,应该考虑到如下两个重要环节:

(一)辅助课前教学设计

进行课前预习的手段包括阅读课本、观看微课视频、网络搜索等。其中微课能更好地满足学生对不同学科知识点的个性化需求,可实现按需选择学习,如此既能查漏补缺又能强化巩固知识,因此微课是传统课堂学习的一种重要补充和拓展资源。特别是随着手持移动数码产品和无线网络的普及,基于微课的移动学习、远程学习、在线学习、泛在学习将会越来越普及。

学生从“高中化学新天地”(原唐山市高中化学微课堂)公众号学习微课视频,以此为课堂教学做好知识储备,同时这样也有助于培养学生的自主学习能力,改变传统的教学方式和学生的学习方式,进而可提高教学效率。

(二)辅助教学评价设计

教学评价是检验和诊断教学目标落实成效和程度的手段,是对课堂教学的反馈,对促进教学质量的提高也起到了非常重要的推动作用。关注学生在活动中的具体表现,评价学生在不同学习阶段化学学科核心素养的达成情况,如此可使每一位学生的化学学科核心素养都得到不同程度的发展。传统的评价方式往往只能通过个别学生的表现来反映整个课堂,而本节课用“问卷星”进行评价,数据统计快,且关注了全体学生,这样有利于快速、全面地完成评价,也有利于推进授课重难点的实施。而且在教学中为了学生交流得更充分,还建立了班级微信群,如此可使学生在交流讨论环节中充分展示自己的成果。

三、教学过程

以苏教版必修一“硫酸的工业制法”为例,介绍了将互联网技术应用于课堂的实例。

(一)课前准备

布置预习任务:阅读课本,查阅资料,在“唐山市高中化学微课堂”公众号中学习微课视频,并完成以下两个课题:

1.硫酸的用途;

2.工业制硫酸的发展史。

(二)教学流程

如图2所示。

(三)课堂实录

环节一:课前学习成果的展示

【学生】请完成情况较好的两个小组展示硫酸的用途和工业制硫酸的发展史。

【评价】通过展示學习成果,诊断和发展学生整合信息、自主学习的能力。如此可在丰富学生知识的同时,培养其终身学习的能力与自信。此环节为引课,由发展史凸显了发展观。

环节二:原理的确定

【设问】任务1:我国硫酸的制备有1000多年的历史,这些制备方法我们应该如何评价或选择呢?

【投影】评价标准:1.原料廉价且稳定,最好结合本地的地理环境和优势资源,以降低运输成本;2.环保,制备过程要绿色、环保,没有使用或生成对环境有害的物质,若有,需对有害物质进行无害化处理;3.流程简单高效,能耗低,反应放出的热量和剩余的物质尽可能加以循环利用,生成的副产物要少。

【讨论】①CuSO4·5H2O → CuO+SO3+5H2O

②2FeSO4·7H2O → Fe2O3+SO2+SO3+7H2O

③S→SO2→SO3→H2SO4

④FeS2→SO2→SO3→H2SO4

①②能耗高,原料地壳中含量少,价格昂贵,副产物多,难以大规模生产;③与④相似,但③的原料虽然价格较贵,但是含杂质少,燃烧生成的气体含杂质也少,如此可免去气体净化的过程,此外③在制备过程中也不产生矿渣。

【评价】通过小组讨论确定反应原理的过程,学生体会到了企业家考虑的生产实际问题,角色互换。基于我国国情,学生还认识到④更适合我国的工业生产。

环节三:生产设备和工艺流程

【设问】任务2:观察书中所给出的工业设备,结合工厂效益,你能总结出都有哪些工艺?

【讨论】第一阶段沸腾炉中的工艺:气固逆流,有利于增大固体与气体的接触面积,有利于反应充分进行。

【追问】除此之外还有哪些提高硫铁矿利用率的方法?

【讨论】可以将硫铁矿粉碎,增大接触面积。

【投影】净化室主要进行除尘、洗涤、干燥工作,目的是去除炉气中的杂质气体,如一些金属化合物的粉尘,会使催化剂中毒。同时还要干燥,因为水蒸气会对设备和生产造成影响。

【讨论】接触室中应用的热交换原理是对能源的充分利用,在工业生产中的物质循环和热能循环都是节约成本的体现。

【讨论】吸收塔中进行的是气液逆流吸收,塔中的填充料是为了增大气液的接触面积,如此可提高气体的吸收效率。一般用浓硫酸吸收SO3,因为如果用水吸收SO3,SO3+H2O=H2SO4的反应会放出大量热,容易使水形成水蒸气,进而形成酸雾。

【评价】通过对综合、实际问题进行讨论,使学生从化学反应原理、工业生产实际、工业生产技术等多角度认识了化学反应在工业生产中的应用,理解了工业生产是“吨级”的概念,感受到了将科技转化为生产力的学科价值。

环节四:尾气的处理方法

【设问】任务3:同学们我们的硫酸工业生产还存在哪些问题呢?如何解决它们呢?

【学生】尾气中含有SO2、SO3、O2、N2等,直接排放会污染大气,需要进行尾气处理。

【学生将设计发到班级交流群】为了践行物质循环与再利用的思想,同学们设计了如下尾气吸收方案。

①NaOH → NaSO3

②Ca(OH)2 → CaSO3→CaSO4

③NH3·H2O → (NH4)2SO3→(NH4)2SO4

【讨论】对于以上吸收方案,同学们认为②的产物可以制石膏,③可以做化肥,①的产物在生产中应用较少,而且氢氧化钠的成本高;②中是氢氧化钙浓度小,这样吸收效率不好。

【改进】将①②结合设计为:

【评价】通过利用已有的理论知识和工艺知识进行实验设计,诊断和发展了学生解决实际问题的能力,建立了绿色化学的思想,培养了学生的社会责任感。

环节五:总结与提升

【问卷星设问】

教师在问卷星中设置了2道基础题,以选择题的形式呈现,1道简答题:

1.在硫酸的工业生产中,为了有利于SO2的转化,且能充分利用热能,采用了中间有热交换器的接触室(见图3)。下列说法错误的是

A.a、b两处的混合气体成分含量相同,温度不同

B.c、d两处的混合气体成分含量相同,温度不同

C.热交换器的作用是预热待反应的气体,冷却反应后的气体

D.c处气体经热交换后催化氧化的目的是提高SO2的转化率

2.在硫酸的工业生产中,SO3的吸收过程是在吸收塔(见图4)中进行的,吸收塔里还装入了大量瓷环。下列有关说法错误的是

A.从①处通入SO3,整个吸收操作采取逆流的形式

B.从②处喷下98.3%的硫酸,瓷环的作用是使气液充分接触

C.从③处导出的气体只含有少量SO2,可直接排入大气

D.从④处流出的是可用水或稀硫酸稀释的硫酸

3.某地区打算建厂制备硫酸,如果你是项目负责人,你会收集哪些资料为依据进行选择呢?

通过扫描问卷星二维码,学生进入问卷星答题页面,进行作答。

【评价】通过学生在问卷星上的反馈,教师诊断出学生本节课的学习效果——约90%的学生掌握了本节课的教学重难点。并且通过简答题的思考,发展了学生深度思考的能力,建立了工业生产认知模型,进而提升了学生的化学學科核心素养。

四、教学反思

互联网技术充分实现了翻转课堂的模式,发挥了学生的主体作用,锻炼了学生的自主学习能力,激发了学生的学习热情。在课堂交流和评价环节,互联网发挥了重要作用,使本节课很好地达成了教学目标,培养了学生的科学精神和社会责任。

参考文献:

[1]吴   星.发展学科核心素养的化学课堂教学变革[J].中学化学教学参考,2020,09,(上)1~4.

[2]姜建文.“教、学、评”一体化的化学课堂教学评价目标设计[J]. 化学教育,2020,41,(21),1~6.

[3]刘玉荣.立足技术素养的教学设计——以“硫酸的制备与性质”为例[J].化学教学,2016,(05).

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