体现化学学科价值的真实问题情境创设研究

陈霞

摘要：从化学物质性质与物质的转化出发，以体现化学学科价值为目标，寻找合适的载体，以真实问题情境为主导，设计层层递进的问题贯穿整节课，提升学生的证据推理、科学态度与社会责任等核心素养。

关键词：化学价值；真实问题；情境创设；核心素养

文章编号：1008-0546（2022）12-0066-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.12.017

化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科。化学不仅与经济发展、社会文明的关系密切，还在促进人类文明可持续发展中发挥着日益重要的作用。化学对于人们的生产生活、社会发展有着极其重要的作用，但在这个发展过程中有时存在着一些不好的影响，例如化工生产的安全问题和环境污染问题、食品安全问题、商品真假掺杂问题，它们成为了掩蔽化学价值的本体原因。化学学科的价值需要教师通过创设能够反映化学物质性质、转化价值的真实情境让学生认识，教师应该选择有利于化学形象的情境，使得学生感受到化学在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值，提升学生的科学态度与社会责任感。

教师寻找真实问题情境来服务课堂，将会激发学生的学习兴趣，但这个问题情境不仅要深入整节课，更重要的是能让学生感受到化学学科价值。[1]一堂好课可以是主题鲜明，环节相扣的，设计的问题情境主导整节课的发展，让学生在解决被分解后的难度递增的问题中自然而然地解决这节课的中心问题，成就学生的收获感。以体现化学学科价值为前提，创设真实问题情境需要严格依据新课标的要求，从学生实际学习感受出发，为后续化学内容的学习而服务。[2]

一、课题缘起

2019年杭州市高中化学优质课比赛的课题为《物质性质及物质转化的价值》，是最新普通高中课程标准课程内容设置中的必修课程主题2的要求，课标中描述为：结合实例认识金属、非金属及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源利用和环境保护中的重要价值。这节课的重心是物质的性质、物质的转化还是价值，引起了备课组的思考。凭空讲化学的价值，这将会是讲座形式的课堂，没有教学灵魂，单纯讲物质性质或转化，那么在新课标实施的背景下显得有些缺少价值。基于这一思考，找到一个合适的载体物质围绕物质性质和转化展开，实现价值体现应该是这个课题出彩的关键。新课标提出了“以发展化学学科核心素养为主旨，重视开展素养为本的教学”的课程理念。在新课程标准的实施建议中，建议教师在化学教学中应紧紧围绕“发展学生化学学科核心素养”这一主旨开展教学，优化教学过程，教师以创设真实问题情境为目标，寻找服务教学的素材，将会很好地发展学生化学学科核心素养。

真实问题情境可以来源于与化学有关的社会发展问题、日常生活、化工生产原理、化学物质检验、化学实验、化学史实中，而化学价值可以从物质的性质与制备、物质的转化、化学反应原理等方面着手考虑设计体现，在一节课的设计中，这些方面可以选择组合出现也可单独出现，一切以教学设计需要而确定。

二、教学内容与教学目标

1．教学内容

本节课设置于苏教版专题4第一单元“含硫化合物的性质和应用”之后，作为拓展提高学生学习能力、树立学生化学学科价值意识的课型。2017版新课标必修课程中的主题2内容要求学生结合实例认识物质多样性以及物质转化的价值，其主要目的是希望学生知道化学在社会发展中起的重要作用。[3]学生在掌握Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化以及硫及含硫化合物的相互转化之后，已经学会应用氧化还原反应原理解决化合价变化的物质之间的相互转化问题，为进步一步提高氧化还原反应的应用能力，了解物质转化在社会生产生活中的应用价值，本节课选取新型净水剂高铁酸钾为教学载体，设计探究高铁酸钾的性质以及研究制备原理，养成学生应用氧化还原原理解决性质推测和转化问题的习惯，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，树立化学价值意识，发展学生证据推理、科学探究与社会责任等化学素养。

2．教学目标

（1）通过分析信息材料，知道自来水处理流程的繁琐程序，结合高铁酸钾的信息介绍认识高铁酸钾在水处理中的价值，感悟化学学科的学科价值。

（2）根据高铁酸钾的综合应用性能，合理猜想高鐵酸钾的性质，并根据氧化还原反应原理提出实验方案并探究高铁酸钾的性质，发展学生证据推理、科学探究素养。

（3）从分类思想出发大胆提出制取高铁酸钾的方法，分析氧化还原与非氧化还原方法制取高铁酸钾的可能性，发展学生证据推理能力，深化氧化还原原理的应用，了解其电解制取方法，树立探索未知的意识，深刻认识化学对创造更多物质财富的重大贡献。

三、教学过程

环节一：了解水处理形成探究需要

【情境素材】

材料1：自来水的处理一般要加入混凝剂、絮凝剂、pH调节剂、氧化剂、吸附剂和消毒剂，以达到杂质离子的沉淀，悬浮颗粒的吸附沉降，杀菌等目的。自来水处理流程如图1所示。

材料2：新型净水剂在饮用水的处理中，集氧化、吸附、絮凝、沉淀、杀菌、消毒、脱色、除臭等八大特点，是其他水处理剂不可比拟的。

试剂展示：新型净水剂粉末（见图2）。

【认识与思考】

问题1：目前我国使用的自来水消毒剂是什么？消毒原理是什么？

问题2：絮凝剂和吸附剂从名称上看有什么作用？可以用什么试剂？

认识实验1：高铁酸钾溶于水（见图3）

实验现象1：黑色固体缓慢溶解，固体表面产生气体，激光笔照射溶液，有微弱的丁达尔效应现象。

新型净水剂化学式探究（见图4）：已知新型净水剂仅含三种元素，摩尔质量小于200 g/mol。

【分析】通过分析材料1和材料2得出新型净水剂可能有的性质：吸附性和强氧化性，并通过实验验证新型净水剂溶于水会形成胶体从而证实新型净水剂具有吸附性这一猜想，最后分析计算得出新型净水剂的化学式。

环节二：信息提取实验探究性质

【讨论与推理】

问题讨论1：为什么高铁酸钾具有杀菌消毒作用，可能原因是什么，如何设计实验证明猜想，理论依据是什么？ 试剂准备：浓盐酸、亚硫酸钠溶液、氯化钡溶液、稀盐酸、双氧水。 学生推理1：若高铁酸钾能氧化亚硫酸钠溶液，说明其有氧化性。

实验探究1：向A试管中滴加亚硫酸钠溶液，滴加氯化钡溶液，再滴加稀盐酸，观察实验现象。向B试管滴加亚硫酸钠溶液，滴加氯化钡溶液，加入少量高铁酸钾固体，振荡溶解，再滴加ImL氯化钡溶液，再滴加稀盐酸，观察实验现象。

实验现象1：A试管加入氯化钡溶液后，产生白色沉淀，加入稀盐酸后白色沉淀溶解。B试管加入氯化钡溶液后产生白色沉淀后，再加入高铁酸钾固体振荡后，再滴加稀盐酸沉淀不溶解。

教师质疑1：有氧化性是否就能证明能够用来杀菌消毒？Fe3+有氧化性，能否用来杀菌消毒？如何证明高铁酸钾具有强氧化性？高锰酸钾氧化性如何？如何判断出其具有强氧化性？

实验探究2：将高铁酸钾置于气球中，浓盐酸放于锥形瓶中，然后将气球中的高铁酸钾倒人锥形瓶中。

实验现象1：锥形瓶中产生黄绿色气体，气球微微膨胀。

学生活动：书写高铁酸钾与浓盐酸的离子反应式。

【分析】迁移氯气具有杀菌消毒的作用可以推断出高铁酸钾具有强氧化性，结合高铁酸钾中铁元素的化合价可以解释其强氧化性。进而问题转化为如何设计实验证明高铁酸钾具有强氧化性，利用强氧化剂制取弱氧化剂的原理，学生大多数选择让高铁酸钾氧化常见还原剂从而证明其具有氧化性，但这只能证明高铁酸钾具有氧化性，并不能证明其具有强氧化性，引导学生将其与高锰酸钾进行联系，即若能证明高铁酸钾能够制取出比较强的氧化剂，就可以说明其具有强氧化性。

环节三：信息提取实验探究性质

问题讨论1：可以用什么原理制备高铁酸钾？

教师引导：高铁酸钾用氧化还原反应还是用非氧化还原反应来制取高铁酸钾？

学生看法1：用氧化还原反应制备，但要找到氧化性比高铁酸钾还要强的氧化剂。

学生看法2：找不到更强的氧化剂，只能用非氧化还原反应原理制备的，可是自然界存在高铁酸根吗？

材料1：化学氧化法高铁酸钾介绍截图（见图5）。

材料2：电解氧化法制取高铁酸钾（见图6）。阳极室可得高铁酸钠溶液。化学反应式：Fe+2NaOH+

。电解是将电流通过电解质溶液或熔融态电解质，在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程。通电时，电解质中的阳离子移向阴极，吸收电子，发生还原反应，生成新物质；电解质中的阴离子移向阳极，放出电子，发生氧化反应，亦生成新物质。电解可以使不能发生的氧化还原反应成为可以发生的反应，是一种人为的强制性的氧化还原手段。

【分析】灌输给学生的知识体现不了价值，学生无法用原有知识解决问题，迫切需要的新知识自然就能体现化学学习的真正价值。强氧化剂可以用来制备弱氧化剂，那强氧化剂如何制备？高铁酸钾的制备这一素材还可以用于人为强制的氧化还原反应原理即电解原理的导人，人为创造的使不可能变可能、从无到有的技术发展最能体现化学发展的价值。

四、反思与建议

高铁酸钾的性质探究已经体现了物质性质的价值，因为它有着强氧化性，与水反应产生氢氧化铁胶体所以可以用作净水剂，即物质的用途。而正因为高铁酸钾有着比较多的用途，所以存在制备需要，此时探究高铁酸钾的制备，体现了物质制备的价值，而物质的制备恰恰也从侧面体现了物质转化的价值。这节课明线为以高铁酸钾载体，探究了高铁酸钾的性质及制备体现了物质性质及转化的价值，暗线为氧化还原反应的应用，对学生氧化还原知识的掌握要求较高。课前布置作业Fe、Fe2+和Fe3+之间的转化、硫及含硫化合物的相互转化复习，以氧化性强弱顺序为基础在学习者认知中形成图示结构，要求学生有较强的逻辑分析能力，而以高铁酸钾为中心点出发的转化则要求学生有更强的分析应用能力。

化学常因为社会生活中一些负面消息被社会误解为有害社会发展的学科，作为一线教师应该着力于培养能够发现化学价值，愿意投身于化学研究，愿意从事化学相关职业的学生。在日常教学中，教师为提高学生的学习兴趣和探究热情，会通过贴近生产生活的情境素材将化学知识包装起来，让化学知识在一定的情境材料中呈现出来，使得化学知识变得更加生动，引发学生的积极思考，从而使得学生积极参与课堂活动，达到提高课堂学习效率的目的；[4]而情境素材可以分为可以体现化学价值的素材和破坏化学价值形象的素材，当两者都存在时，教师应该选择能体现化学价值的素材，至少应该要有选择有利于化学形象情境素材的意识，意识是一切行动的来源，没有意识就不会有设计体现化学价值课堂的行动。笔者在某次上课中听到学生说到他妈妈因为看到化工厂爆炸让他不要选择化学有关的专业，很痛心，自此有了要选择有利于学生认识化学对社会发展的价值素材的意识。当然并不是要求每一节化学课都必须要寻找能体现化学价值的情境素材，应该根据教学内容的特点和课程标准的要求选择，如若实在找不到正面素材，退而求其次也可以选择负面素材，但可以选择突出负面素材背后隐藏的化学原理重点，淡化其负面影响。依附于社会生产生活的化学知识才是生动形象、富有活力的知识，有社会价值的化学学科才会被学生喜欢和选择。

参考文献

[1]周忠輝，陈进前．关于“赞赏化学意识”培养的思考——基于普通高中理、化、生课程标准的对比[J].化学教学，2019（ 12）：21-25.

[2]王钦忠，郑艳．创设真实问题情境为学生的理解而教——对初中化学“氧气的性质”教学案例的思考[J].中学化学教学参考，2016（10）：19-22.

[3] 中华人民共和国教育部，普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[4]王保强，陆广洁，王银行，等．情境线和知识线融合的“金属钠的性质与应用”教学设计[J].化学教育（中英文），2019，40（1）：23-26.