摘 要:文章在分析“酸的化学性质”教学内容及教材编排思路的基础上,针对日常教学中单纯的知识教学及教师主导下的实验探究教学难以体现学生主体地位的问题,提出在教学中用一种化工产品“除锈剂ZJ-828”开展境脉教学,提倡教师借“境”提问,学生入“境”思考,师生沉“境”探究,从而促使学生在自主参与的基础上全面掌握酸的化学性质,提升化学学科核心素养。
关键词:初中化学教学;核心素养;境脉引领;酸的化学性质
中图分类号:G427 文献标识码:A 文章编号:2095-9192(2022)17-0073-03
引 言
学生掌握酸的化学性质,不仅能够初步建立“分类观”的思想,加强对金属性质知识的巩固,还能为以后碱和盐的性质学习指明方向,学会从“酸的结构”理解“酸的化学性质”,树立“结构决定性质”的化学观念,为以后的高中化学学习奠定良好的基础。
一、教学内容的价值思考
(一)教材的编排思路
沪教版、人教版、鲁教版三个版本的教材都是通过活动探究的形式,集中探究了酸的主要化学性质。其中,人教版的教材重点突出酸和指示剂的反应、与H之前的金属的反应、与某些金属氧化物的反应;沪教版的教材突出了酸的三大通性,将酸和酸碱指示剂的反应放在第7章第1節,将酸和碱的反应放在“中和反应”中进行学习;鲁教版对酸的化学性质探究得比较全面,从酸的定义出发,到利用稀盐酸展开实验探究,并开放性地提供较多的实验药品,增加了学生自主探究的机会,有利于学生比较系统地掌握酸的化学性质,从微观的角度理解酸的通性。
(二)内容的价值体现
初三学生学习化学从了解身边化学物质开始,按照氧气、空气、二氧化碳、水、金属、酸、碱、盐等顺序学习。对这些物质性质的认识,体现了从个别化学习方式到类别化学习模式的过渡,符合学生的认知规律。学生通过沪教版第3章的学习,已经初步建立了“微粒观”,知道从微观的视角解释宏观的现象。通过酸的分子结构和导电性实验,学生归纳总结出酸溶液中都存在的H+是酸具有共同化学性质的本质原因,从而进一步加深对“结构决定性质”“一般到特殊”等化学思想的领悟。
(三)教学流程的框架设计
在进行“酸的化学性质”的实际教学中,多数教师采用实验探究法:教师演示实验学生观察现象师生共同归纳。这样的教学方式会出现以下问题:(1)科学知识的价值仅仅通过纯粹的知识教学很难体现出来;(2)学生的主体地位在教师主导下的实验探究中得不到体现。
二、境脉教学的内涵
境脉教学是指化学课堂教学要以境脉引领,设计能激发学生兴趣、突出学生主体地位、具有互动生成的教学情境,从境脉中不断发掘问题与任务,衍生设计形式多样的活动,从而流畅自然地完成知识与技能的落实,提升学生的核心素养[1]。在教学实践中,笔者将“除锈剂ZJ-828”产品说明书作为“境脉”引领,以四读“除锈剂ZJ-828”产品说明书穿针引线,以分析除锈剂的成分、原理、应用和储存等为教学境脉,将稀酸的五大通性逐一展开。笔者精心设计很多探究实验,围绕教学境脉让学生在动手动脑中收获新知,加深学生对“结构决定性质”这个学科主旋律的深刻体会。
三、课堂实录
(一)四读说明书,境脉引领促进知识生成
【情境】展示一款化工产品:除锈剂ZJ-828,它可以将钢铁表面的铁锈快速除去。那么它除锈的原理是什么?这一款除锈剂的成分又是什么?一起阅读这一款除锈剂的产品使用说明书(如图1)。
讨论:如何来设计实验证明这一款除锈剂显强酸性?
学生设计实验并探究:从小烧杯中取少量除锈剂于试管中,滴加2~3滴紫色石蕊试液。
解释与结论:溶液变红的现象,证明这一款除锈剂溶液显酸性。
提出猜想:酸溶液显酸性,能和酸碱指示剂作用。
学生设计实验并展开探究:在点滴板的空穴中分别加5滴稀盐酸、稀硫酸、醋酸,再滴加2~3滴紫色石蕊试液,观察现象,将紫色石蕊试液换成无色酚酞试液,重复上述操作。
总结:滴加紫色石蕊试液后溶液都变红,滴加无色酚酞试液后溶液不变色。学生总结出酸溶液可以使紫色石蕊试液变红,无色酚酞试液不变色。
【过渡】我们再读产品说明书(如图2)。
围绕上述境脉衍生出系列问题:(1)除锈剂为什么显酸性?(2)根据产品说明书,这款除锈剂的主要成分是什么?(3)既然是除锈剂,说明盐酸可以和什么物质反应?(4)在表面生锈的铁钉与稀盐酸和稀硫酸反应的过程中,你有什么发现?(5)如果只提供铜丝,如何设计氧化铜和稀硫酸的反应?
由衍生的问题引发学生的深度思考,自然展开以下实验探究:(1)将系好细线的表面生锈的铁钉放入试管中,分别加入适量稀盐酸、稀硫酸,微热。(2)将系
好细线的表面生锈的铁钉放入试管中,加入适量除锈剂ZJ-828,微热。(3)加热铜丝,表面变黑后,趁热浸入稀硫酸中,重复3次,微热,静置后观察现象。(4)将表面积大致相同的镁片、铜片、锌片分别放入试管中,用装有稀盐酸的注射器分别加入等体积的稀盐酸,对比观察实验现象。(5)三只锥形瓶中分别存放了表面积大致相同的镁片、锌片和铁片,请三位同学同时向三只锥形瓶中注入等量的稀盐酸,用温度传感器测定溶液中温度的变化。
设计意图:通过实验现象的对比启迪学生思考,体现知识的自然生成性。有同一实验前后现象的纵向对比,如生锈铁钉与酸反应前后现象的差异;以铜丝为原料,探究氧化铜和酸反应前后现象的差异。还有不同实验现象的横向对比,如生锈铁钉在稀盐酸中一段时间后有气泡产生,而在除锈剂ZJ-828中只除锈却没有气泡产生。教师可引导学生从产品说明书中寻找原因,激发学生对探究金属活动性的兴趣。
【过渡】三读产品说明书(如图3),有何发现?水垢的主要成分是碳酸钙,说明这款除锈剂还可以与碳酸钙反應,如何设计实验证明?
学生实验:取一小块石灰石放入一支试管中,加入1~2毫升的除锈剂,观察实验现象。
现象及结论:有大量气泡产生,说明碳酸钙可以与除锈剂中的主要成分——稀盐酸反应。
追问:和碳酸钙组成相似的碳酸钠是否也有类似性质?
学生实验:两支试管中分别加入少量碳酸钠粉末,再用注射器注入少量稀盐酸、稀硫酸。
解释和结论:都有大量的气泡产生,从而得出酸可以和某些盐(如碳酸盐)等发生反应的结论。
【问题】四读说明书(如图4),有何收获?
学生分析:除锈剂不能和碱共储运,因为它可以和碱发生反应。
图片资料:酸和碱的反应在日常生活中的应用非常广泛,如用熟石灰改良酸性土壤,用氢氧化铝治疗胃酸过多,发生的反应如下:Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O;Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O。
(二)共建微粒观,深度学习探寻知识本质
【素材】观看视频《稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸溶液导电实验》和酸在水溶液中解离的动画。
启发:稀酸具有共同化学性质的本质原因是什么?
书写:HCl = H+ + Cl-; H2SO4 = 2H+ + SO42-;HNO3 =
H+ + NO3-。
总结:酸溶液中都存在自由移动的H+。
提升:从微观角度看,酸溶液中都存在H+,从而在宏观上决定了酸能和指示剂、H之前的金属、金属氧化物、碱等反应的化学性质。
四、教学效果反思
(一)引入真实境脉,创设教学主线,串联知识脉络
笔者深度挖掘生活素材,创设“除锈剂”境脉,通过四读ZJ-828产品说明书,不断引发学生思考,使其在自主探究中学会酸的五大化学性质;注重“境脉”中的师生、生生之间的交流,借“境”发问,让学生入“境”思考,使课堂充满了灵动和生机[2];选择一个真实的贴近学生实际的境脉,沉入境脉设计学生活动,驱使学生主动参与学习活动,提升思维能力。
(二)围绕真实境脉,创新课堂实验,强化学科理解
在探究除锈剂除锈原理时,笔者改进了“氧化铜与稀硫酸”直接反应的实验,利用铜丝加热产生氧化铜,再浸入过量的稀硫酸中。在学生收获氧化铜能与稀硫酸反应知识的同时,笔者继续让学生思考:“试管底部红色固体是什么?铁可以与稀硫酸反应,铜不能和稀硫酸反应,为什么?”创新的实验产生认知冲突,自然会引发学生的思考,激发学生进一步探究的欲望。
在探究金属活动性时,笔者在课本实验(依据金属与酸反应的剧烈程度)的基础上,增加了利用温度传感器测定镁片、锌片、铁片与稀盐酸反应的温度变化实验。动态且直观的数据对比,给学生最直接的信息感知,使其很快掌握了金属活动性的强弱顺序。
结 语
知识是具有脉络的,也是情境化的。教师如果能将情境脉络和知识脉络进行完美结合,形成境脉式教学,就能促使学生有效学习,全面提升学生的科学素养。教师应借助境脉有序提问,引发学生思考,使其在提出问题和解决问题的过程中,深刻掌握知识。此外,教师围绕境脉的某一个有价值的点连续质疑和深入探究,进行深度学习,会让学生的思维更加深入。
[参考文献]
汪纪苗,王森淼,任雪明.“境脉”视角下的化学教学实践与思考[J].中学化学教学参考,2017(07):15-17.
张平.境脉:素养导向下的数学教学视角[J].上海教育科研,2018(10):87-92.
作者简介:朱学东(1977.9-),男,江苏苏州人,
任教于江苏省苏州市高新区实验初级中学,中学高级教师。