在“问题·猜想·探究”中培养学生的科学素养＊——以《金属钠》一课的教学为例

马春生



在“问题·猜想·探究”中培养学生的科学素养＊——以《金属钠》一课的教学为例

马春生

摘 要：在“问题•猜想•探究”理念下，进行《金属钠》相关内容的教学活动，实施系列探究活动，提高学生的科学素养。

关键词：科学探究；问题解决；科学素养

科学探究在培养学生科学素养方面具有不可替代的作用。它是学生自主建构科学概念，增进对科学、对自然的好奇心和探索兴趣，养成科学态度和科学精神，掌握科学方法，发展实践能力和创新意识的好方式[1]。

学习金属钠的性质，除了让学生认识典型金属的性质外，还应拓宽学习内涵，指导学生应用科学方法进行探究和归纳总结。

《金属钠》一课的课堂教学

一、教学设计思想

本课以科学探究为核心，采用“问题—猜想—探究—结论”的教学模式，从这四方面培养学生的科学素养和实践创新能力。

(1)由核心问题“钠为什么保存在煤油中”引发学生进行猜想和实验探究活动，从而获取金属钠的化学核心知识。

(2)通过“设计实验方案收集钠与水反应产生的氢气”提高学生的技能水平和创新实践能力。

(3)利用氧化还原反应原理判断钠与水反应的产物，体现理论对实践的指导作用。

(4)“高考链接”：让学生感受高考，分析有用信息，尝试解决综合性问题。

本课充分发挥电子白板的交互优势，将信息技术与学科课程进行整合，开展有效的学习活动。

二、教学目标

知识与技能：认识钠是活泼的金属，掌握钠的重要性质，了解钠的用途。

过程与方法：学习科学探究的过程与方法，做好探究实验。

情感、态度与价值观： 培养学生科学素养和探究意识。

重点、难点：钠与氧气的反应、钠与水的反应、科学探究方法的培养、钠与水反应中气体的收集。

三、教学过程

1.思考与交流

金属有哪些共同的化学性质？举例说明金属能发生哪些化学反应。

教师投影学生的课前预习，进行点评。

教师阐述：在金属中，钠及其化合物具有十分广泛的用途，本课重点讨论金属钠的化学性质。在自然界中，钠元素存在哪些化合物中？钠能否以单质形式存在于自然界中。

学生操作：打开存放金属钠的试剂瓶，闻液体的气味。

2.设问：钠为什么保存在煤油中？

引导学生在电子白板上画出钠的原子结构简图，分析钠有很强的还原性。

记录学生的猜想：

(1)不能放在空气中，可能会与空气中的氧气、二氧化碳、氮气等气体发生反应。

(2)不能保存在水中(类比白磷的保存)，可能会与水反应。

3.实验探究一：钠与氧气的反应(分组实验)

(1)切开一小块金属钠，观察断面的变化。

(2)将一小块吸干煤油的金属钠放在玻璃管中加热点燃。

教师巡视，在电子白板上记录实验现象、书写化学方程式。

教师点评，着重讲解过氧化钠中氧呈负一价。钠与氧气反应中条件不同，产物不同。

4.实验探究二：钠与水的反应(分组实验)

将一小块吸干煤油的金属钠放入盛水的烧杯中。

教师巡视，在电子白板上记录实验现象：“浮”“游”“熔”“响”。学生讨论解释产生有关现象的原因。

5.继续猜想

钠与水反应的产物是什么？如何验证产物？

6.再设问

能否从氧化还原反应的角度，确定钠与水反应时生成的气体一定是氢气？

教师引导学生，由于钠有强还原性，还原产物只能是氢气。

在电子白板上板书钠与水反应的化学方程式。

学生用化合价升降法分析钠与水发生反应的化学方程式。

7.继续探究

如何收集钠与水反应时生成的氢气？画出实验设计装置图。

教师用实物展台展示学生的设计图。动画演示钠与水反应检验生成气体的几种实验方案。

教师演示钠与水反应并收集氢气，进行点燃。

8.小结

学生通过自己的探究实验归纳出金属钠的主要物理性质和化学性质。

物理性质：具有金属光泽的银白色金属；硬度小；密度比煤油大，比水小；熔点比水的沸点低；是电和热的良导体．

化学性质：

(1)与氧气反应，条件不同，产物不同，生成Na2O 或Na2O2。

(2)与水反应，生成NaOH和H2。

介绍钠的用途。

9.本课感悟

(1)本课中研究钠的性质时，科学探究主要过程有：提出问题、提出猜想、设计实验、进行验证、讨论交流。

(2)理论对实践的指导意义。本课中，应用氧化还原、原子结构理论，可以预测钠与水反应的产物、钠的强还原性。

10.知识应用

问题解决：将一小块金属钠投入到CuSO4溶液中，有何现象？写出相关的化学反应方程式。

学生讨论、教师进行演示实验。

11.高考链接(根据2007江苏化学卷第24题改编)

在隔绝空气的条件下，某学生将一块部分被氧化的钠块用一张已除氧化膜、并用针刺一些小孔的铝箔包好，然后放入盛满水且倒置于水槽中的容器内。待钠块反应完全后，在容器中仅收集到1.12 L氢气(标准状况)，此时测得铝箔质量比反应前减少了0.27 g，水槽和容器内溶液的总体积为2.0 L，溶液中Na+的浓度为0.055 mol•L-1。(忽略溶液中溶解的氢气的量，已知：2Al+2NaOH +2H2O =2NaAlO2+3H2↑)。

(1)写出该实验中发生反应的化学方程式(提示的化学方程式除外)。

(2)试通过计算确定该钠块中钠与氧化钠物质的量。(0.07 mol，0.02 mol)

教师对本题进行分析提示，给出解题思路。

四、课后反思

(1)本节课较好体现了新课标的精神，以学生为主体，进行问题学习和实验探究。学生在问题解决和实验探究中获得新知。本课围绕两个核心问题进行知识与技能的建构，一是通过“钠为什么保存在煤油中”引导学生进行猜想和实验探究活动，学习关于钠的核心知识；二是通过“如何收集钠与水反应产生的气体，设计实验方案”来提高学生的技能水平和创新实践能力。在这两个问题解决的过程中，始终贯穿了科学方法和原理的应用。

(2)“问题—猜想—探究—结论”是科学探究遵循的一般方法。不仅使学生学习了知识，更重要的是培养了学生科学严谨的态度和科学研究方法。在应用问题探究进行教学的过程中，知识和概念是在运用科学方法进行问题解决和实验探究的过程中提炼和明确的。本课运用问题探究，认识金属钠的性质，有利于学生认识事物发展的规律，在突破学生认知障碍方面也能起到良好的作用。这是培养科学素养和思维品质的重要途径。本课的问题解决都是在真实情境中进行的，在问题解决的过程中，不仅让学生学到了知识，同时培养了学生的科学素养和创新实践能力。

(3)本课应用电子白板将多种媒体有机的整合在一起，如实验、学案、投影、多媒体课件、即时记录板书等，将现代教育技术与传统教学方法有机结合在一起，从而优化了教学结构和教学环境，提高了教学效能。

(4)本课在提高学生的能力上，注意与高考接轨，将高考题改编后让学生练习，对学生能力的提高、及早了解高考命题环境以及不盲目选科也有一定的益处。

(5)教师课堂教学的成功，依赖于教师对课程的二次开发，对已有资源的合理利用，以及新技术的恰当应用。以新课程理念为指导，以教育技术为依托，对所要教的课进行精心设计和组织实施。

参考文献

[1] 胡久华,王磊.科学教学模式新探[J].教育科学研究,2005(4):35-37.

作者信息

马春生，本科，教授级高级教师。南京田家炳高级中学，210037

*基金项目：江苏省教学研究重点课题《基于学科核心素养的高中化学教学评一致性研究》成果之一(编号：2015JK11-Z004)。