基于真实情境的高中化学项目式教学设计案例的开发——以“金属矿物的开发利用”为例

杨金才 刘茜茜

(1.毕节市实验高级中学,贵州 毕节 551700;2.陕西师范大学,陕西 西安 710100 3.江西省吉水中学,江西 吉安 331600)

开展“素养为本”的化学课堂教学设计与实施,对教师来说是一个新的、富有挑战性的研究课题,这就要求教师在教学活动中要注重真实情景的创设,在行动研究中总结和提炼发展学生化学学科核心素养的有效途径、方法和策略,提升自身开展“素养为本”的课堂教学能力.笔者以“金属矿物的开发利用”为例,采用项目式教学的观点,开发基于真实情境开展素养为本的教学案例.

1 基于真实情境的“金属矿物的开发利用”项目式教学设计思路

根据汪合佩等人的观点[1],教学任务项目式设计采用项目、学科模块及核心认知视角三条线并列共进、相互融合的结构体系进行.

1.1 “金属矿物的开发利用”项目主题任务分析

对项目任务“金属矿物的开发利用”主题分析见表1.

表1 “金属矿物的开发利用”项目主题任务

1.2 基于真实情境的项目主题任务设计思路

设计思路如图1所示.

图1 教学设计思路

2 基于真实情境的“金属矿物的开发利用”项目式教学设计

2.1 教学目标设计

素养取向的教学重点在于培养学生学科核心素养,培养学生解决陌生的、综合性问题的能力,这就要求教学设计中要注意素养化教学目标的设计[2].在“素养为本”的教学设计理念下,设计本课时的教学目标如下:

(1)通过铝的冶炼的探究方案设计,初步体验流程图在实际生产中的应用,逐步发展证据推理的

关键能力;

(2)掌握铝热反应的原理,能正确书写相应的化学方程式,感受铝热反应在实际生产生活中的应用价值;

(3)了解金属冶炼的原理,知道冶炼金属的几种常用方法,感受氧化还原反应原理在实际生产生活中的应用;

(4)通过学习金属资源的开发利用,能自发地欣赏和赞扬化学对生产和生活的贡献与作用.

2.2 教学过程设计

总体教学过程设计见表2.

表2 教学过程设计

(1)项目主题任务一:从“铝的前世今生”学习金属铝的冶炼过程——发展证据推理与模型认知核心素养

基于真实素材,从“拿破仑的碗”谈起,激发学生思考“铝在古代为什么会成为身份的象征?” 揭示了少数不活泼金属在自然界中能以游离态存在,而活泼金属在自然界中主要以化合态的形式存在的普遍规律,发展学生依据金属活泼性预测金属存在形态的合理性.通过探究“铝的冶炼”,完成“从铝土矿到铝”的工艺流程设计方案,能从具体流程图中收集证据,找到突破口,定性分析解决相关问题,突出“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养.

在进行教学时,要求学生根据粗盐的提纯操作(如图2所示),思考、讨论用稀盐酸从铝土矿中制备金属铝流程图(如图3所示),完成流程图中未标明的物质的化学式或操作名称(即将虚线矩形框内填写完整),并写出涉及到的化学方程式.

图2 粗盐提纯的操作流程示意图

图3 用稀盐酸从铝土矿中制备金属铝的流程示意图

学生完设计方案1后,教师继续引导学生利用NaOH溶液设计简单的流程方案,完成从铝土矿制备金属铝的探究活动(设计流程如图4所示),继续发展 “证据推理与模型认知”的化学学科核心素养.

图4 用NaOH溶液从铝土矿中制备金属铝的流程示意图

通过完成设计方案1和2,学生初步学会用流程图解决生产生活中的实际问题,教师进一步提出铝的前世今生,即铝制品在古代只有帝王将相才能使用,而在当今却“飞入寻常百姓家”,是解决了什么样的难题? 感受化学学科改变人类生活的重要意义.

(2)主题任务二:铝热反应原理的应用——科学探究与创新意识

通过“铁轨的焊接”真实情境,激发学生探究其中蕴含的化学原理.“铝热反应”从宏观现象出发,蕴含着化学反应伴有能量转换的思想,通过书写正确的化学方程式,培养学生学习化学“宏——微——符”的三重表征观.收集铝热反应的应用,用化学知识联系社会生活,通过完成“铝热反应”的实验探究,基于实验现象,对化学问题进行解释,发展学生“科学探究与创新意识”核心素养.

(3)主题任务三:金属的冶炼——发展科学态度与社会责任

人类使用金属的历史,必定蕴含着金属冶炼的历史,通过了解我国古代文明的“青铜时代”“铁器时代”,学习金属冶炼的本质是将化合态的金属转变成游离态的金属.基于化学史素材学习金属的冶炼方法,体验化学科学的发展对人类生活的影响.基于真实情境素材开发金属资源的回收利用,学会辩证看待人类发展过程中迫切需要解决的“可持续发展”的问题,培养学生化学学科“科学态度与社会责任”的核心素养.

基于真实情境的化学教学,其“问题”“情境”“知识”都是为发展学生学科核心素养所服务的,关注学生的认知发展规律,利用情境组织“知识”,发掘“知识”承载的“核心素养”,解决实际化学问题.同样的化学核心知识,其在不同情境中表现出的核心素养可能不尽相同,如金属的冶炼教学活动中,紧扣学科基本概念和理论基础,将金属的冶炼与氧化还原反应的理论相互结合、不同金属的冶炼方法与能量相结合,便可承载“证据推理与模型认知”的化学学科素养.