真实情境:孕育核心素养的沃土
——以初中化学教学为例

2023-12-18 14:27李晓军
学苑教育 2023年31期
关键词:净水创设化学

李晓军

(甘肃省灵台县邵寨中学,甘肃 灵台 744401)

《义务教育化学课程标准(2022 年版)》从“化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任”四个维度构建了化学学科核心素养,并在教学建议中指出情境素材具有承载核心素养培育的时代价值。情境素材是联系化学知识与真实生活的一根纽带。为了更好地发挥情境素材在培养学生化学核心素养方面的作用,教师可围绕教学内容,联系实际生活,创设真实的教学情境。在此基础上,以真实情境为驱动,激发学生学习兴趣;以真实情境为支架,辅助学生探究新知;以真实情境为桥梁,引领学生拓展素养。

一、以真实情境为驱动,激发学生学习兴趣

自然生活现象、日常生活案例、趣味化学实验等,都属于情境素材的范畴。教师用这些素材创设的真实情境,具有吸引力、召唤性,能够激发学生浓厚的学习兴趣,学生将会以更加饱满的热情,积极的态度参加化学学习任务。

(一)以自然生活现象为素材,创设情境,激发兴趣

在自然生活中,有一些与化学知识密切相关的神奇、有趣的现象。教师可借助于信息技术手段,将这些神奇、有趣的自然生活现象引入课堂,创设形象直观的真实教学情境,并以这些真实教学情境为驱动,激发学生的学习兴趣。

以人教版九年级化学下册“酸和碱的中和反应”这部分内容为例,在课堂导入环节,教师以微视频的形式向学生展现了自然生活中的一些有趣现象。如:家里的烧水壶,用久了,往往会在壶底形成一些白色的水垢。如果在不及时清除壶底水垢的情况下,长期继续使用,不仅费电,而且会对人体造成伤害。之所以如此,是因为水垢中有一些有害物质,会对人类的身体健康产生严重的影响。因此,人们通常会用食醋,快捷高效地清除壶底的水垢。相比于其他方法而言,运用食醋清除壶底的水垢会更彻底、更卫生、更安全。另外,一些碱性土壤,经过风吹日晒会出现泛碱现象。土壤泛碱之后,会对农作物生长产生严重影响,导致农作物产量下降,品质下降。为了改良这样的土壤,农民伯伯通常会施用一些酸性肥料。改良之后的碱性土壤,更加适合农作物生长。

无论是利用食醋清除壶底的水垢,还是利用酸性肥料改良碱性土壤,都是教师以自然生活现象为素材,所创设的真实情境。聚焦这样的情境,学生不仅能够对酸碱中和反应有初步的认识,而且能够产生探究酸碱中和反应的浓厚兴趣。

(二)以日常生活案例为素材,创设情境,激发兴趣

日常生活案例,因为与学生的实际生活联系密切,所以,能够激发学生浓厚的探究兴趣。教师可放眼学生多姿多彩的日常生活,广泛收集一些情境素材,创设真实的教学情境,以此激发学生的学习兴趣。

电热水壶,是学生在日常生活中经常会用到的一种小电器。当热水壶用久了之后,壶底或壶的内壁上,会逐渐形成一层水垢。在这样的时候,人们通常会使用一些食醋,快捷高效地去除水壶中的水垢。在去除水垢时,食醋为什么会有这种神奇的功效呢?在教人教版化学九年级下册“酸和碱”这部分内容时,教师以该日常生活案例为素材,创设了真实情境,激发了学生进一步探究“酸碱知识”的浓厚兴趣。

对于日常生活案例,学生特别感兴趣。之所以如此,是因为这些案例能够拉近化学知识与日常生活之间的距离。因此,教师若以与某种化学知识相关的日常生活案例为素材,创设真实情境,那么,学生的学习兴趣也会陡增。

(三)以趣味化学实验为素材,创设情境,激发兴趣

实验是学生揭秘化学现象、理解化学知识、发展化学素养的一条基本途径。化学实验能够将抽象的化学知识形象化,能够将枯燥的学习过程趣味化。因此,在创设教学情境时,教师也可将一些有趣的化学实验作为素材。

以人教版九年级化学上册“水的净化”这部分内容为例。在课堂导入环节,教师利用一个透明的自制净水装置,向学生清晰、直观地展示了水的净化过程。首先,教师在一瓶纯净水中倒入了沙土、蓝色墨水。之后,将这瓶浑浊的水倒入了净水装置之中。聚焦透明的净水装置,学生能够一览无余地观察净水过程。紧接着,出现了“神奇”的现象——浑浊的污水,经过透明自制净水装置的层层过滤,最终,变得清澈如初。这一幕“神奇”的现象,让学生对该净水装置产生了各种各样的想法,如:“这个净水装置,尽管其貌不扬,但是为什么能够将浑浊的水过滤得如此清澈呢?这里面有哪些‘奥妙’呢?我也想制作一个这样的净水装置……”同时,这些“想法”又会转变为学生探究“水的净化”知识的浓厚兴趣。

趣味化学实验,具有直观、有趣的特征,能够充分发挥学生的形象思维优势,让学生聚焦直观、有趣的实验现象,准确、通透地理解抽象的化学知识。学生也会因有趣的实验现象而产生强烈的好奇心,并将好奇心转化为探究知识的兴趣。

二、以真实情境为支架,辅助学生探究新知

在探究新知时,学生的已有认知与新知之间,往往会存在一定的差距。这种差距,会增加学生学习的难度,降低学生学习的效度。鉴于此,教师可围绕新知创设真实情境,并以真实情境为支架,辅助学生探究新知。

(一)以真实情境为支架,探究宏观表征

宏观表征,是相对于微观表征而言的一种现象,是指事物在物理反应或化学反应中,所表现出来的一些宏观现象。从化学的视角,探究相关事物的宏观表征,有助于培养学生的化学观念、科学思维等。为了提升学生探究宏观表征的实效性,教师可利用各种情境素材,创设生动有趣的真实情境。

以人教版九年级化学上册“金刚石、石墨和C60”这部分内容为例,本着引领学生探究“碳和碳的氧化物”之目的,教师利用“玻璃刀、铅笔芯、干电池、电弧灯、石墨纤维”等实物,创设了真实情境。之后,组织学生通过眼睛、鼻子、手等多感官,观察这些碳的氧化物的表征。通过多感官观察,学生发现:玻璃刀的刀头是一块比玻璃硬度更大的金刚石;铅笔芯则是由黑色的、软硬适中的石墨制造的;在干电池中,有一根黑色的石墨棒;电弧灯中的碳棒电极也是石墨制造的……在此基础上,教师又指导学生用显微镜进一步观察这些氧化物的表征。

在上面的案例中,教师以生活中的碳的氧化物为素材,创设了真实的情境。面对这些真实的、可触、可见、可嗅的事物,学生不仅会产生浓厚的探究兴趣,而且会更为细致地观察、分析、了解这些氧化物的基本特征。在此过程中,教师用实物创设的真实情境,也就成为了学生探究碳的氧化物宏观表征的一种支架。

(二)以真实情境为支架,探究微观本质

微观本质是指人类用肉眼看不到,但是,可以借助于一些仪器观察到的本质现象。深入探究、细致了解化学现象、化学知识的微观本质,是发展学生化学核心素养的一项基本内容。然而,当学生在探究微观本质时,往往会面临兴趣不足、视角不广、渠道不畅等现实问题。鉴于此,教师可为学生创设一些探究微观本质的真实情境。

以人教版九年级化学上册“原子的结构”这部分内容为例,教师利用一段微课视频,为学生创设了真实的情境。该微视频清晰、直观、动态地向学生展示了一个氧原子的微观结构。如:位于氧原子中心位置的原子核,围绕在该原子核周围的大量正负电子,构成原子核的质子,构成质子的夸克……信息技术手段的运用,让学生看到了一个肉眼看不到的微观世界,让学生对原子的微观结构有了清晰、直观、通透的认识与理解。学生对原子核、电子、质子、夸克的大小、形态,以及它们之间的关系,也有了感性的认识。这种微观情景,也能够激发学生进一步探究微观世界、探究微观本质的浓厚兴趣。

从知识习得的角度分析,教师利用微视频所创设的真实情境,犹如一种无形的支架,拉近了学生的已有认知与关于原子的新知识之间的距离,为学生创造了更为形象、更为直观探究原子知识的机会。与此同时,学生在以真实情境为支架探究新知的过程中,他们的微观探析能力也会得到逐步发展。

(三)以真实情境为支架,探究变化规律

变化观念是一种基本的化学观念。培养学生的化学观念是发展学生化学核心素养的一项基本内容。以引领学生探究各种变化规律为契机,教师可有序、有趣、有效地培养学生的变化观念。包含各种变化现象的真实情境,可成为学生探究变化规律的支架。

例如,在教人教版九年级化学上册“水的净化”这部分内容时,教师以现实生活中用高铁酸钾净化污水的案例为素材,创设了真实的情境。因高铁酸钾具有较强的氧化性,所以被广泛用于废水、污水的消毒、杀菌,以此达到净化水的目的。另外,教师还为学生利用过氧化氢净化污水的情境。在此基础上,教师创设了这样一个问题情境,既然过氧化氢和高铁酸钾都属于净化污水、废水的氧化剂,那么,这两种氧化剂是否能够同时使用呢?对于该问题情境,学生会产生浓厚的探究兴趣,并以兴趣为内驱,观察、对比、分析、描述实验现象,假设、验证、梳理、归纳实验结论。通过深入探究该问题情境,学生就能够细致、准确地了解过氧化氢和高铁酸钾氧化性的强弱变化规律。

以真实的情境为支架,不仅能够激发学生探究新知的浓厚兴趣,而且能够让学生更为清晰、细致、直观地认识与了解过氧化氢和高铁酸钾氧化性强弱的变化规律,进而逐渐形成变化观念、化学观念。

三、以真实情境为桥梁,引领学生拓展素养

科学态度、创新精神、社会责任等,都是发展学生科学核心素养的基本内容。以真实情境为桥梁,以拓展延伸为路径,教师可循序渐进地培养学生的科学态度、创新精神以及社会责任,进而促进学生核心素养的全面发展。

(一)情境为桥,拓展为径,培养科学态度

对化学知识的好奇心,对化学知识进行实证研究,对化学现象、化学知识的批判性思考,对化学世界变化规律的感知力等,都属于化学核心素养中科学态度的范畴。为了全方位、多角度培养学生的科学态度,教师可创设一些真实情境,设计一些拓展任务。如此,以情境为桥,以拓展为径,教师就能够循序渐进地培养学生的科学态度。

仍然是以“水的净化”这部分内容为例。在课堂中,教师启迪、点拨、引领学生深入探究、通透理解了净化水的过程、原理。在此基础上,教师设计了一项拓展任务,即要求学生自主设计一种净水装置,对家庭厨房中的餐厨污水进行过滤、再利用。不仅如此,教师还要求学生尽可能地使用一些低成本材料,以此降低净水装置的成本。在设计该净水装置的过程中,学生进一步探究了关于净化水的理论知识,并分析、预测了净化餐厨污水的现实困境。同时,为了提升净水装置的净水效果,学生还反复不断地对净水装置进行了改进、完善。

设计处理餐厨污水的净水装置,既紧扣本课时教学内容,也与学生的日常生活密切相关。而这,也让学生产生了强烈的好奇心。同时,在选择低成本实验材料的过程中,学生也会逐渐形成实证能力、批判性思维等科学态度。

(二)情境为桥,拓展为径,培养创新精神

创新精神是学生创造性解决各种问题的一种必备精神,也是初中生化学核心素养的一项基本内容。本着培养学生创新精神的美好愿景,教师也可利用相关的情境素材,创设一些贴近现实生活的真实情境,设计一些内容丰富的拓展任务。

以“制取氧气”为例,在课堂中,教师引领学生深入探究了实验室制取氧气的一些方法,让学生对制取氧气的原理有了较为清晰的认识、通透的理解。紧接着,教师联系日常生活,创设了这样一种真实情境:莉莉家的鱼缸里,有一个制氧机。这个制氧机不仅费电,而且一旦停电,就会停止制氧,就会严重危及鱼缸里的金鱼、乌龟等的生命安全。请同学们利用本课所学知识,利用一些低成本材料,为莉莉家设计一个简易制氧机。在制作简易制氧机的过程中,学生会产生不同的思路。一些学生在原有的制氧机上面加装了一股蓄电池,对其进行了改良;一些学生则另辟蹊径,制作了一个手动制氧机。

让学生自主设计一个简易制氧机,既是教师为学生创设的一种真实情境,也是教师引领学生进一步理解、掌握、运用“氧气制备”相关知识的一项拓展任务。以完成此项拓展任务为契机,学生不仅能够更为扎实地掌握这部分知识,还能够培养创新思维以及形成创新精神。

(三)情境为桥,拓展为径,培养社会责任

化学知识的巧妙、合理运用,能够造福人类;但是,如果滥用化学知识,将会对地球生态造成严重的破坏。因此,在引领学生探究化学知识的同时,教师还应注重培养他们的社会责任。真实情境可以成为培养学生社会责任的一座桥梁,拓展任务可以成为培养学生社会责任的一条路径。

例如,在引领学生探究“原子的结构”这部分内容时,教师创设了一段原子弹在日本广岛、长崎爆炸的情境。从原子弹爆炸的震撼场景中,学生不仅能够感知到原子弹的巨大威力,而且能够感知到原子弹对自然生态、人类社会造成的巨大破坏,甚至毁灭性的冲击。面对原子弹的巨大威力,学生不禁产生了感叹:貌似微不足道的原子,竟然会有如此大的威力!真是不可思议!此外,教师也依托真实情境,向学生展示了化学知识造福人类的一些案例,如:基于“原子知识”制造的各种药物,以胶囊、药片的形式进入人体之后,在微观世界产生了相关作用,成为了人类抵抗疾病的得力助手,成为了人们抗击病魔的一种福音。

真实情境、拓展任务,让学生深入理解了化学知识,也让学生逐步形成了责任意识。化学知识,唯有掌握在有社会责任的人手中,才能够造福人类、造福生态、造福地球。

四、结语

总而言之,面对初中生在化学学习过程中,兴趣不浓厚、探究不深入、运用不灵活等现实困境,教师可围绕化学知识,联系实际生活,创设真实情境。以真实情境为驱动、支架、桥梁,教师就能够激发学生学习化学知识的兴趣,就能够让学生更为深入地探究、更为灵活地运用化学知识,学生的化学观念、宏观辨识、微观探析、科学态度、社会责任、创新精神等核心素养也就会得到全面发展。如此,形象、生动、有趣、真实的情境,也就成为了孕育学生核心素养的一片沃土。

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