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整体建构教学 问题驱动学习 培养核心素养 ——以“饱和溶液与不饱和溶液”的教学设计为例

一、问题的提出

近年来,在教学中,教师重视培养学生的化学核心素养,将五条核心素养与教学设计紧密联系,有效地推进了教学改革。然而笔者听了一些公开课,在核心素养的标题下,有明显的生搬硬套。笔者认为,化学的核心素养虽逐条提出,却不应割裂开来;虽精炼通透,却不应牵强附会。教师应当通过对化学学科的整体把握,深入理解化学学科核心素养,将各条素养融化吸收,润物无声般地应用在课堂教学中。

咚咚咚。咚咚咚。年轻刑警也把桌子敲得像把电动凿子凿的,说,喂喂喂,你耳朵聋了不是?没听到吗?拣主要的交代。

课堂的呈现形式和效果依赖于教师对化学知识的理解,教师应该有高层次的整体建构,将问题系统地铺陈开来,让学生打开思维,开拓视野,在认知冲突和认知发展中不断收获,课堂时时有焦点和热点。本文以人教版九年级下册“饱和溶液与不饱和溶液”为例,进行了尝试,学生反馈好。课后分析化学核心素养,也取得了较好的效果。

二、教学内容分析

饱和溶液与不饱和溶液是初中重要的化学概念,在学习了溶液的形成后,从定性过渡到定量,为溶解度的学习奠定基础。本节课需要解决三个关键问题,饱和溶液与不饱和溶液的概念和判断方法,饱和溶液与不饱和溶液的相互转化,饱和溶液与不饱和溶液和浓溶液与稀溶液之间的关系[1]。饱和溶液与不饱和溶液的概念建立起来不难,学生容易接受。后两个问题比较抽象,逻辑性也强,是学生学习的难点。通过实验和对比分析可以解决这两个难点,只有学生真正理解了,才能更好地掌握知识,将知识应用于生活[2]。本课试图让学生对溶解和溶液有系统的整体认识,利用问题链将思路拓展、认识拔高,让学生对大自然的多样性肃然起敬。

城市轨道交通信号系统是综合运用各种技术手段以保证行车安全的关键系统,是城市轨道交通工程中技术含量、安全相关性和自动化程度均较高的关键机电系统之一。文献[1-2]规定,对于新建和新投入使用的轨道交通安全相关系统需要开展独立的第三方安全预评价。文献[3]规定,必须首先对新建铁路项目进行安全预评价,预评价合格后方可进行安全评估。因此,作为安全高度相关系统,需要在轨道交通信号系统工程建设前对其进行安全预评价。

用水作为水乳型再生橡胶改性沥青防水涂料的分散剂,所配制出来的涂料具有无毒、无味和不燃等优点,可在环境稍微恶劣的条件下施工,并且得到的涂膜有一定的柔韧性和耐久性。它的主要优点是材料来源广泛,价格较其他同等性能的涂料低廉。这种防水涂料属于一种薄膜材料,一次涂刷涂膜较薄,因此需要经过许多次涂刷才能使其达到规定的厚度[2],从而发挥出该种涂料的最佳性能。这种新型防水涂料一般需要添加加衬玻璃纤维布做成一种有效的防水层,施工时再用密封膏密封,以达到最好的防水效果。

三、教学目标及重难点

1.教学目标

(1)联系生活,通过实验,建立饱和溶液、不饱和溶液的概念;

(2)通过实验探究,知道饱和溶液和不饱和溶液之间的相互转化的方法,并能用来解释生活和生产中的相关应用;

(3)通过概念辨析,实验对比,了解饱和溶液与不饱和溶液和浓溶液与稀溶液之间的关系;

(4)将物质的溶解总结归纳,认识到物质的变化不是绝对的,大自然具有多样性。

2.重点、难点

重点:饱和溶液、不饱和溶液的概念及其相互转化。

难点:饱和溶液和不饱和溶液的相互转化。

四、教学过程

1.概念的建立,实验探究

【教师】物质能溶于水吗?溶解是物理变化,还是化学变化?

【学生】有的物质难溶于水,如碳酸钙、植物油等;有的物质易溶于水,如食盐、糖等。溶解大多是物理变化,有时伴有化学变化,如二氧化碳会与水反应。

【教师】氯化钠能无限溶于水吗?

【演示实验】向盛有20mL水的小烧杯中,加入少量氯化钠,搅拌,再加入少量氯化钠,搅拌……

【学生】刚开始,氯化钠能溶解,慢慢加入氯化钠,烧杯底部有不能溶解的氯化钠。

【教师】有没有办法让烧杯底部的氯化钠继续溶解?

近年来,国家和政府不断强调注重城市的可持续发展,提出“由量到质”、“由单一到统筹兼顾”的发展要求。这就表示在新的城镇化发展环境下,不能只追求城市规模的无序扩张(外延式),还要注重城市发展的综合潜力,以生态的、高效的、集约的方式(内涵式)来实现城市可持续增长。以城市空间规划为例,就是要从“增量空间规划”向“存量空间规划”转变。

【学生】加水,或者升温。

【演示实验】向小烧杯中继续加水,搅拌,使底部的氯化钠溶解。

【教师】在一定条件下,氯化钠不能无限制地溶于水。那么,只有氯化钠是这样吗?其他物质呢?比如硝酸钾,它的溶解情况是怎样的呢?

【分组实验】向盛有10mL水的小烧杯中,加入少量硝酸钾,搅拌,再加入少量硝酸钾,搅拌……向其中加入少量水,再搅拌;再加入少量硝酸钾,搅拌,加热……静置冷却……

对于能源企业来说,在环保工程完工以后,其验收评审标准具有一定的特殊性,在具备应有的工程质量标准的基础上,还要增设环保指数标准。在审核标准构建过程中,要多参考不同环保工程中的环境指标,集中整合多方面标准和数据,根据环保工程实际情况,要制定出合理的审核标准,并不断对审核标准进行细化,还要严格检测和控制环保工程的后续效果。

【学生】在一定条件下,硝酸钾不能无限溶于水,加水或者加热,都能看到烧杯底部的硝酸钾固体溶解了。

【教师】通过实验,我们发现,氯化钠、硝酸钾都不能无限制地溶解在一定量水中,水的量和温度会影响物质的溶解。氯化钠、硝酸钾在一定量水中溶解时,会有一个临界点,过了这个点,就不能再溶解了,此时溶液就像吃饱了一样,这就是饱和溶液;在此之前,还能继续溶解其溶质的溶液,就是不饱和溶液。

【注意】是“饱和”,而不是“饱合”。“和”,“君子和而不同”,“和谐”,用来描述一种状态;“合”,“天地合而万物生”,“融合”,“化合物”,多取结合之意。

设计点睛:从溶解的话题引入,将物质溶解的情况分类,从难溶到易溶,再讨论物质是否无限溶于水,有整体意识。氯化钠的溶解采用教师演示实验,给学生展示规范的实验操作和有序的实验思路,集中注意力,同时节省时间,让课堂更有效。硝酸钾的溶解采用分组实验,在教师示范的基础上,增加加热实验,推荐使用三脚架垫上石棉网来加热,比铁架台加热操作方便,利于观察。

喝了酒的李老黑跟没喝酒的李老黑大不一样,简直就是判若两人,这是我那天的一大发现。不喝酒的李老黑天天绷着个黑脸,不怒自威,跟人说话从来不肯多浪费一个字。喝了酒的李老黑脸活泛了,话多了,支书的架子少了。那天李老黑的话实在太多了,如滔滔江水连绵不绝,压得我透不过气来。其实单李老黑话多倒没什么,我洗耳恭听就是了,问题是李老黑的话跟我喝下的酒紧密关联。李老黑说两句,就跟我喝一杯。再说两句,再喝一杯。到后来,我眼巴巴地盯着李老黑的嘴,心里一遍遍祷告它赶紧停下来。

2.概念的辨析与应用,加深理解

【教师】通过学习,你能给饱和溶液与不饱和溶液下个定义吗?定义中应当标明哪些因素呢?

【学生】在一定温度下,向一定量溶剂里加入某种溶质,当溶质不能继续溶解时,所得溶液叫做饱和溶液,还能继续溶解的溶液,叫做不饱和溶液。

【教师】怎样判断某溶液是否是饱和溶液?

【学生】向其中继续加入溶质,看能否继续溶解。

转移是一种概念重构。在补足和扩展过程中,命题成分由语境获得,是在语义结构上补充一个槽位或添加概念成分。在转移过程中,已获得的语义成分映射到代替它的其他成分。理解话语(6)的隐意我们需要从“火腿三明治”表达的原级语义值转移到次级语义值,即“点了火腿三明治的人”,亦即对“火腿三明治”进行概念重构,结合对语境的理解,形成“点了火腿三明治的人”的概念。

【教师】请大家观察加热后冷却的硝酸钾溶液,底部出现了固体,当类似的固液平衡共存的时候,这种溶质对应的溶液就是饱和溶液。请大家思考一下,饱和溶液中还能发生溶解吗?

【演示实验】取学生实验得到的饱和硝酸钾溶液,加入少量高锰酸钾。

【学生】哇……溶液变成紫红色了,说明硝酸钾饱和溶液中,可以溶解高锰酸钾。

【教师】反思饱和溶液的定义,应当强调溶质的对应关系,“叫做这种溶质的饱和溶液”。

【教师】饱和溶液和不饱和溶液之间能互相转化吗?

【分组讨论】集思广益,归纳出多种转化方法。

数学概念、定理内涵丰富、外延广泛,学生对它的认识不可能一蹴而就,需要经历一个由感性认识到理性认识的循环往复的过程,因此,教师要为学生提供合适的时间和思维空间,挖掘“微型探究”资源,使学生在反思中达成对知识本质的再认识,领悟其奥妙,揭示其深刻性,从而不断升华对概念、定理的理解,完善认知结构,提升数学素养.

【教师】转化是有条件的,条件是可控的,也是有规律可循的。

【播放视频】海水晒盐,广阔的盐场中,铲车滤出白色的晶体,非常壮观。

设计点睛:高锰酸钾的溶解实验非常明显,学生兴致很高。在饱和溶液与不饱和溶液互相转化中,温度的影响以硝酸钾为例,对溶解度随温度升高而降低的情况,暂时不讲,以后再补充,以免将情况复杂化。概念的建立是层层递进的,让学生意识到概念的确定是科学的、规范的,要把握概念本身的内涵。

3.饱和溶液和不饱和溶液与浓溶液和稀溶液之间的关系

【分组讨论】浓溶液和稀溶液是生活中经常使用的说法,那么,饱和溶液一定是浓溶液吗?不饱和溶液一定是稀溶液吗?

【演示实验】在两支试管中,各加入10mL水,再分别向其中加入2g氯化钠和0.2g氢氧化钙,完全溶解了再加入相应溶质。

计算机专业本身是一门实践能力很强的专业,各类大赛都以实际应用问题的解决为重要的参考依据。以中国“软件杯”大学生软件设计大赛为例,所有的赛题都是从华三、东软等一些大企业在实际遇到的问题为原型,经过高校骨干教师的评审,最终确定课题内容。参赛学生在分析问题的过程中,能够从实际的问题出发来进行软件的设计与开发,极大地培养了学生解决问题的能力。

【学生】2g氯化钠能完全溶解,再加入少量氯化钠仍能溶解。0.2g氢氧化钙不能完全溶解。所得氯化钠溶液是不饱和溶液,但是比饱和的氢氧化钙溶液要浓。所以,饱和溶液不一定是浓溶液,不饱和溶液不一定是稀溶液。

2.我们应鼓励未成年人见义勇为,勇于同邪恶势力作斗争,但这并不意味着让未成年人去见义蛮为、见义妄为,更不是让未成年人去做出一种勇敢但却忽略生命价值的行为,我们必须要教给他们一种方法,而不是单纯地、一刀切地否定他们的见义勇为;

【教师】对于某一种特定溶质,在特定的温度下,饱和溶液一定比不饱和溶液的浓度大。这两组概念各有其建立的角度,有具体的用途,对概念的辨析要从概念本身的含义出发,进行比较,得出结论,不要从字面上凭感觉判断。

设计点睛:此处一定避免大段的辨析和讲述,将学生绕在文字中,理不清头绪。概念直接分析对比的话,比较抽象。让学生观察实验,用实验现象说话,非常直观有效。

4.回归开篇话题,将溶解深化

【教师】像氯化钠、硝酸钾这样的化学物质,在水中不能无限溶解,会形成饱和溶液。那么,有没有物质能无限的溶解在水中,没有饱和状态呢?

【学生】问题很熟悉,答案很迷茫。

【教师】确实有这样的物质,而且就在我们身边,比如酒精、醋酸,它们能够以任意比例溶于水中。从辩证的角度看,碳酸钙等物质在水中溶解的很少,属于事物的一个极端,氯化钠、硝酸钾等物质易溶于水,但是有饱和溶液,属于中间状态,而另一个极端,就是无限溶于水中。这是大自然的多样性,学习化学就是多一个角度来认识这些多样性。

设计点睛:首尾呼应,一个大问题统领课堂。以辩证的角度看待物质的溶解差异,认识大自然的多样性,引发学生的兴趣和共鸣。

五、教学反思

1.对溶解的整体把握

本节课以饱和溶液与不饱和溶液为主体,同时建构起对于溶解相对完整的认识。从溶解是物理变化还是化学变化入手,从氯化钠能否无限溶于水开始研究,建立概念,进行辨析,最后,以酒精、醋酸能无限溶于水中结尾。既前后呼应,又有整体高度。在最后总结时,能看到学生的眼睛熠熠生辉。

该微课用简单的PPT动画,逐步呈现教学内容。如构建模型的步骤就是用PPT使用动画逐步呈现,这样的处理符合学生的认知特点和思维规律。事实表明,学生也更乐于接受这样的呈现方式。微课视频资源可上传至校园网,或者上传至第三方视频平台(如腾讯、优酷等),也可通过博客或微信公众平台推送,供学生利用智能终端设备(平板电脑、智能手机)进行移动学习。该方式对教师来说是新的教学手段的尝试,对学生来说是一种新的学习方式的体验。

采用两类匹配模型。第一类比较问题(如“诗人泰戈尔有什么成就?”)和主语—谓词对(如泰戈尔—主要成就),该方法标记为(MSP)。第二类比较问题模板与谓词(如主要成就),模板由用占位符替换问题中实体构成(如“诗人有什么成就?”,该方法标记为(MP)。相应的匹配函数定义如下:

2.实验素材的处理

人教版化学教材中提供了氯化钠和硝酸钾溶解的实验,有的老师将其合二为一,也有的老师将学生分为两组,分别做氯化钠和硝酸钾的溶解实验。本课中充分利用实验素材,一方面,体现教师的实验示范作用,另一方面,避免了学生实验的互相攀比,课堂组织更有序。

3.问题链

授课中,教师的思路由问题链引领,过程清晰,线索清楚:问题的提出→演示实验→分组实验→概念的建立→概念的辨析→概念的深化→总结巩固。用问题启迪学生,用问题推进教学,用问题深化认识。在分析、对比和归纳中提升学生解决问题的能力,培养学生的质疑反思的思维品质,有助于学生的深度学习。

4.对化学核心素养的落实

通过实验活动,建立饱和溶液的概念模型,探讨饱和溶液和不饱和溶液的相互转化,分析与浓、稀溶液的联系,从溶解的整体建构出发,用理性、丰富的视角,帮助学生形成严谨、灵活的思维方式,促进证据推理和模型认知的素养培养,发展学生的科学素养。最重要的是,对化学核心素养的落实,是润物无声的、潜移默化的,也是自然顺畅的。

表3示,2014 年黑龙江省肿瘤登记地区恶性肿瘤粗死亡率为168.56/10万,中标率为101.15/10万,世标率为100.97/10万,累积率(0~74岁)为11.07%。城市地区恶性肿瘤粗死亡率为175.34/10万,中标率为96.27/10万,世标率为95.33/10万,累积率(0~74岁) 为10.52%;农村地区恶性肿瘤粗死亡率为150.44/10万,中标率为119.05/10万,世标率为119.67/10万,累积率(0~74岁)为12.95%。

立足课堂,有理有序地展开教学,在问题驱动与解决的过程中,增长学生的化学知识与技能,建立辩证的科学观念,发展核心素养。

参考文献

[1] 田洪浩.层层深入话“概念”——以“饱和溶液与不饱和溶液”为例[J].中学化学教学参考,2016(12):35-37

[2] 裴锐.从生活走向化学的探究之旅——饱和溶液与不饱和溶液的教学设计[J].化学教与学,2017(5):78-79

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