基于化学核心素养的真实情境的创设策略——以“镁的提取及应用”课堂教学为例

杨少芬

（福建省晋江市第一中学，福建晋江 362200）

引言

核心素养的培养需要以复杂的、灵活多变的具体情境为载体，“化学教学情境创设的特征，包括针对性、主体性、真实性、启发性、整体性”[1]。在“镁的提取及应用”的教学中，教师应创设真实的情境，以加深学生对本节课内容的理解。

一、教学目标和学生原有认知水平

对“镁的提取及应用”的教学，教师应先依据教学目标和学生原有认知水平创设真实情境，再根据真实情境生成学习任务，通过驱动性问题启发学生自主完成学习任务，建构学科核心知识，形成学科学习的思想和方法，发展学科核心素养，如图1 所示。

图1

（一）教学目标

在设计教学目标时，教师可以从显性知识所蕴含的学科观念、方法、价值与学科核心素养等角度出发。结合《普通高中化学课程标准（2017年版）》主题2 的内容要求和学业要求，我们制定的教学目标如下。

（1）能结合应用实例，了解镁及其化合物在生产生活中的应用和对社会发展的作用；能从元素化合价和物质类别角度，预测镁及其化合物的化学性质。

（2）能通过实验探究，培养证据推理意识；认识实验室获取镁的转化途径，感悟物质转化是有规律可循的，是需要条件的，以及反应条件控制对物质转化的重要作用，建立物质性质及制备的认知模型。

（3）能结合所学知识和信息提示，从“方案科学性”“绿色化学”等角度选择合适的生产原料，设计从海水中提取镁的方案、评价方案，并提出优化措施，增强社会责任感。

（二）学生原有认知水平

学生已了解到海水中蕴藏着宝贵的资源，学习了氧化还原反应、离子反应等学科核心知识。学生已初步具备“结构决定性质”的思维、实验操作基本技能和分析与解决简单化学问题的能力等，但设计、评价实验方案的能力、工艺流程相关知识储备仍较为欠缺。

二、教学组织

【情境1】提供科技、新闻素材——镁合金在航空航天、交通运输、医学等领域的应用。

学习任务：了解镁及其合金的相关应用和发展现状。

问题：镁及其合金被广泛应用于各领域的原因是什么，你对镁及其合金的性质有哪些方面的认识？

学生活动：阅读、思考、回答、评价。

【情境2】播放镁在氮气中燃烧的视频。学生从试剂瓶中取出镁条，用砂纸除去表面氧化膜，用手“摸一摸”，设计探究镁的化学性质的实验。

学习任务：实验探究镁的化学性质。

问题链：（1）镁的活泼性如何？（2）结合镁的原子结构推测，镁作为一种金属单质，可能与哪些常见物质反应？设计实验证明你的结论。（3）请从实验和理论角度比较钠、镁的活泼性。

学生活动：观看视频，观察、描述镁的物理性质，推测镁可能具有的化学性质。

【情境3】（1）实验室欲制取少量金属镁，请结合“镁的发现史”设计两种以上制备方案，写出反应的化学方程式。提供试剂：MgO、MgCl2、MgSO4，其余任选。

（2）结合资料卡1～3，设计从海水中提取镁的工艺流程，并从方案的科学性、经济效益、环境保护等角度，与小组成员交流方案的优劣。

资料卡1：镁在自然界中的存在形式及含量。

资料卡2：工业上提取镁的两种最常用工艺：电解法、硅热法。

资料卡3：海水及其母液中c(Mg2+)，几种镁的化合物的溶解度、熔点，常见的几种碱的市售价格等信息。

学习任务：设计从海水中提取镁的工艺流程，交流讨论。

问题链：（1）回顾所学金属的冶炼方法，说说为何镁的发现经历了比较曲折的过程？（2）回顾“溴、碘的提取”工艺流程，包括哪几个部分？（3）从化合价、物质类别两个角度分析海水中的镁元素转化为金属镁发生了哪些变化？（4）富集镁离子时选取何种沉淀剂？如何将Mg(OH)2转化为单质镁？为何不能用CO、H2等还原剂在高温下还原氧化镁？为何电解熔融MgCl2而不是MgO？哪些环节能提高经济效益，减少环境污染？

学生活动：阅读“镁的发现史”，设计实验室制取镁的方案。小结金属冶炼方法与其活泼性的关系。阅读资料卡，设计、交流、评价方案。

课外延伸：白云石中提取镁（皮江法炼镁）相关素材。

学生活动：课外查阅资料，对比电解法、硅热法的优缺点。

三、教学反思

“先行组织者”练习不是为了提高学生记忆新知识的能力，而是为了培养学生分析、解决问题的能力，提高学生的理解能力和学习效果，强化学生的认知结构，促进知识的保持和迁移。本节课的教学反思如下。

（一）创设真实情境以激发学生求知欲，建构元素及其化合物性质认知模型

教师叙述“镁及其合金的相关发展及应用前景”新闻素材，让学生了解镁及其合金的广泛应用，打开关于镁的新“视”界；而后引导学生从镁的原子结构和物质类别两个角度，推测镁的化学性质；再通过实验探究等手段验证既有猜测。在探究镁的化学性质的过程中，教师通过镁在氮气中燃烧视频及镁在CO2中燃烧的实验，引发学生认知结构冲突，更新、重整“N2、CO2不支持燃烧”的知识库，对镁的强还原性进行再认识。通过比较镁、钠分别与水反应的现象，以及推测镁与水反应的产物，并设计实验验证产物，学生进一步体会到分类、对比、实验等科学方法在化学研究中的重要作用，培养了证据推理意识。

（二）模拟科学家探究过程，培养科学探究精神与创新意识

通过“镁的发现史”实现知识的迁移，学生能更好地理解、掌握金属冶炼的本质，感悟实验是进行化学研究的重要手段，感悟科学探究过程的艰辛，以及感受取得最终成果的喜悦，激发学习的内驱力。

（三）体验实际生产工艺流程，增强学生社会责任感

本节课教师通过给学生介绍“镁在自然界中的存在形式”“工业冶炼镁的技术”“常见几种碱的市售价格”等开阔学生视野；以设计海水中镁的提取流程为主线索，建构从海水中获取化学物质的生产模型，包括原料预处理（或富集）、分离提纯、核心反应等主要流程，同时考虑经济效益和环境保护等因素。在该环节中，学生从微观角度（离子反应）分析物质变化的本质，选择合适的试剂及反应条件实现生产目的，认识到物质变化是有条件的、反应条件是可控的等，同时增强社会责任感。

结语

不同学段的学生在认识问题的深度、知识技能的整合程度、解决问题的思维方式和探究模式上存在明显差异。因此，在创设真实情境时，教师应合理设计驱动性问题，或帮助学生在课堂上扫清思维障碍、顺利完成学习任务，或驱动学生在课外自主查阅资料、探究，从而真正培养学生的学科核心素养。一堂课能解决的问题毕竟有限，教师可提供若干素材，设计课后分层作业，让学生通过完成课后作业加深对所学知识的理解。