化学教与学 2018年第 4
核心素养已经成为当前教育领域热议的话题,
是学生在化学课程学习过程中形成和发展的,
怎样使教学内容本身更有意义,使之符合人们对化
科学本质的认识规律使之有利于学生进行自主学习、
合作学习,在继承既有知识的同时获得化学核心素
上的提高,一线教师需要结合自己的教学实际,对教
内容进行历史和思维上的优化设计使教材中静态的、
结论性的知识转化为动态的发展性的知识教学中
展示科学知识的客观性可认识性、发展性社会性
性的在学
一、教材分析
瞬间再生,学习铝的性质时回避不了氧化铝及其水
单元
最后再学习铝。有了铝的化合物的知识经验,将更
利于学生辩证认识铝的“两性”为什么既很容易和
又能使
箔灼烧熔化却不滴落铝和水不能持续反应的深入
究有了知识基础因而这样的教学内容安排一方面
符合认知逻辑,同时也更契合人类对铝元素的认识
生的
变化观念与平衡思想等化学核心素养。
二、教学过程实录
教师
属中排名第一。
PPT 元素在地壳中含量聚焦 Al
的含量7.73%
如此大量的铝元素,在地壳中以什么形态
存在?
学生化合态。
教师
绿
为什么呢?
PPT呈现边讲述边投影对应矿物的图片。
教师
铝的产量和用量仅次于钢材,成为人类应用的第二
金属,广泛应用于电线、建筑、交通运输等多个行业。
PPT 呈现架空月球
车的图片。
设计
和生活中的广泛应用引入下节金属铝使用历史短
和冶炼困难形成强烈对比,激发学生的认知欲望。
教师那么,人类使用金属铝的历史悠久吗?
投影铝的发现。
铝是大自然赐于人类的宝物,但人类对铝
的认识却经历了较为漫长的过程,直到 19 世纪中期人
类才制得少量铝,当时,铝极其珍贵,以致于在1855
冠上
皇帝拿破仑三世在国宴上本人使用铝制刀叉餐具,
基于对科学本质认识的教学设计
􀆽
—以“走下神坛的金属
—铝”为例
徐守兵
南京市金陵中学 江苏 南京 210005
摘要:对元素化学“单质氧化物盐”的教学内容安排进行历史和思维上的再加工,从对科学本质认识的角度
进行“走下神坛的金属
—铝”教学设计,发展学生的化学核心素养。
关键词:科学本质;教学设计;铝;核心素养
文章编号:1008-0546201804-0074-04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
doi10.3969/j.issn.1008-0546.2018.04.024
·教学设计研究·
*《基于的高究》主持,
2015JK11-Z009阶段性研究成果。
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化学教与学 2018年第 4
大臣们只能用金制、银制餐具。
19 世纪
成千倍的显著下跌,同时,产量也在急剧上升,寻常
姓家能也用得起铝了,这是什么原因呢?
投影金属铝的价格变化图。
的便宜原料?
教师首先是由于1870年西门子改进了发电机,
有了廉价的电力其次是由于美国大学生霍尔和法
1886
解在冰晶Na
3
AlF
6
中廉价电解的方法,他们两个人
当时都才22周岁。
PPT
奇人生简介。
PPT 呈现程式
化铝-冰晶石的熔点、铝的冶炼场景图。
计意图从金属铝冶炼的历史铝价格的跌
激发鼓励高中生们创新创造的热情。
这项创举使铝从皇家贵族走进寻常人家,
电解法终于将亲氧性极强的铝元素和氧分开了那么
使钠一
煤油中吗?
学生不需要。
教师是铝和氧气常温下不容易反应吗?
存在的铝和氧分开,预计铝和氧气应该容易反应。
教师容易反应为何不需要特殊保存呢?
初中学习过铝表面有一层致密的氧化铝
薄膜。
1
致密氧化膜对内层铝的保护。
PPT呈现4Al + 3O
2
= ===
2Al
2
O
3
化铝薄膜。
那么加热条件下氧化膜还能保护铝不会
继续被氧化吗?此时,铝箔能燃烧吗?
2
焰上加热。
火焰后失去金属光泽。熔化的铝并不滴落好像有
层膜兜着。
铝箔熔化了为什么不会像一般液体那样
滴落下来?
学生表面的氧化膜在兜着呀。
PPT Al
2
O
3
2050℃
Al的熔点660℃。所以熔化的液态铝不会滴落。
教师纯氧中加热,铝箔能燃烧吗?
演示实 3取一片铝箔,一端包裹一根火柴
柴,
满氧气的集气瓶瓶底放一些水中去。
实验现象铝箔仍然不能燃烧。
大自然既然把金属铝送给了人类,就不急
成致
原因
寿”的秘密。
测铝和氧气反应的难易,从铝和氧气反应的容易到
生在一次次认知冲突中领悟人和自然的交流。
铝与氧气反应,易在表面形成致密的氧化
物保护膜,是不是使用所有铝制品时都不用担心铝
氧气反应了呢?
学生说不定铝粉会燃烧呢?
探究方案设计有铝粉、酒精灯、镊子、棉花
物品,请设计铝粉能否燃烧的探究实验方案。
粉,再用刚才相似的探究方案研究。
教师方案很好,让我们试试吧。
4
灯上
氧气的集气瓶中瓶底放一些水观察现象
1
验现象在空气中棉花在安静地燃烧,铝粉不
燃烧耀
的白光。
学生哇,好耀眼呀!一片出乎意料的惊呼。
燃烧吗?
学生不能,也可能是棉花在氧气中剧烈燃烧。
教师需要再做什么实验作进一步证明?
学生棉花在氧气中燃烧。
对比实验5棉花在氧气中燃烧。
·教学设计研究·
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实验现象燃烧较剧烈,没有火星。
铝粉在氧气中能燃烧醒我们使用铝
时要注意安全,那么铝粉在氧气中燃烧实验本身能
能加以利用?它可能有何用途?
学生可以做燃烧弹和照明弹吧?
铝箔在氧气中不能燃烧,铝粉在氧气中能
燃烧,怎么解释呢?
快,剧烈燃烧。
到铝气中的剧生学习科
如对条件控制法等体验科学探究
的艰辛与喜悦。另一方面学生在获得氧化膜对内层铝
铝粉燃烧起来也可的用
的重要组分。
PPT 呈现
的精彩瞬间图
作为火箭固体燃料的重要组分,会不会是
利用铝的亲氧性从其它氧化物中夺取氧呢?
PPT呈现铝粉和氧化铁粉末的反应。
实验 61中先
2:5
混合物最上面加入少量氯酸钾粉末2试管竖直
固定在铁架台上试管上方约一尺的高度固定一个
3湿
Mg
条,观察现象。
计意图铝热反应,教材传统实验设计反应
过剧烈不适合在教室中演示,本实验在矮试管中做
铝热剂用量比传统实验少了很多学生同样能清晰
行走
实验中试管上方一尺放一石棉网讲台上垫一大块
湿台布,是基于安全考虑。
学生高呼声一片,大声赞叹反应太剧烈了。
耀物从
直落沙中。
反应。请大家完成反应方程式。
PPT呈现铝热反应化学方程式略
教师铝热反应有何应用?
学生1炼铁。
学生2焊接。
PPT呈现铝热反应的应用:焊接铁轨图。
设计意图:此处选择将必修 2 铝热反应的内容前
相呼
反应强烈的热效应时自然会再次赞叹科学家从氧
铝中获得铝的伟大!
PPT
大推力。
成新型混合燃料难道生活中用来烧水的铝壶会和
反应?让我们探究一下铝和水的反应吧。
PPT呈现金属铝与水的反应。
案设计学生分组讨论方案,师生交流确定分
组实施方案。
71将铝丝插入5mL 水中,片刻后再
加热;2将铝丝一端打磨,插入5mL水中片刻后再
3丝一端打磨,插入刚刚
线
小组实验,教师巡视指导。
12 3
产生明显细微的气泡,一段时间后反应渐渐停止。
教师实验12 中均无明显现象的原因是什么?
铝表面有氧化膜或在作用过程中产生新
的氧化膜。
教师请写出实验3中反应的化学方程式。
学生板演2Al+6H
2
O
= == =====
2Al(OH)
3
+ 3H
2
一段时间后反应渐渐停止的原因可能是
什么?
学生1可能是水的温度降低了。
2
阻止了反应的进一步进行。
教师如何设计方案进一步探究呢?
学生1将水再次加热观察现象。
2
铝,再次插入水中。
3
即有气泡产生。
学生4还可以将铝丝插入氢氧化钠溶液。
·教学设计研究·
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教师你预计有何现象?
学生氢氧化铝会和氢氧化钠反应。
教师会有气泡生成吗?
学生应该不会有吧。
教师
8
行实验探究。
实验交 1将水加热,再次插入铝丝,察到又
有气泡产生,但气泡比前一次产生的明显少。
实验交 2将铝丝打磨后插入温水中,有少量
气泡产生。
3 2mol/L 2mol/L
氢氧化钠溶液中开始无明显气泡,片刻后开始不
断产生气泡,而且氢氧化钠溶液中反应更剧烈。
停止个原
表面应停止的另一
教师请大家写出实验3中反应的化学方程式。
PPT呈现金属铝与酸、碱的反应。
学生板演略。
从铝和水反应、氢氧化铝和氢氧化钠反应
角度分析铝和氢氧化钠反应的可能反应历程,帮助
生理解铝的两性。
计意图铝和水的反应和生活常识相悖让学
作进
实验探究的过程教师结合实验探究过程分析铝和
氧化钠反应的可能历程,有利于发展学生的宏观辨
与微观探析、变化观念与平衡思想等核心素养。
—使用量很大又很年轻质活泼却
“铝”为题,周末写一篇学后感,文体不限,字数不限。
计意图教师在备完本节课后对于铝的三
三世,感慨万千种不吐不快的感觉,相信自己的学
生也会对铝、对人生有所体悟。
三、教学反思
1
的化学性质是高中元素化学的第一课教材在编写
思路上延续了第二章分类法的思想,按反应类别介
了几种代表金属的化学性质,这种编写思路是对传
课程
在讨论元素化学教学安排时,我和同事们提出能否
使身更
科学本质认识的角度进行化学教学,讨论中我们发
普遍存在,学习铝时不可回避的氧物知
设计实验和教学内容时,可将氧化铝与铝两部分整
在一块铝盐、氢氧化铝整合在另一块,有利于认识
们在酸或碱条件下的相互转化,巩固相关性质及离
方程式的书写。在讨论铝和碱反应这一教学难点时
认为历届学生们初学铝时很难掌握这一反应,实验
我们发现如果在教学中增加铝和水反应的教学内容
就可以将铝和水反应氢氧化铝和氢氧化钠反应这
个连续反应进行组合从而推出铝和氢氧化钠溶液
应的方程式,顺利化解这一传统教学难题,而这样学生
又需要氢氧化铝和碱反应的知识,于是,干脆将金属
安排在铝元素化学的最后一节课上,既符合人类对
元素化学真实的认识序,又可增加这部分教学内容
实际发现
实验是元素化学的一个重要组成部分和氧
的反应几年前笔者教学时曾仔细地研究过这一轮
学时,我将当时设计的铝箔打磨进行燃烧的几个探
是基
一方面也是基于不想过分强调氧化膜生成的瞬时性
的。铝热反应实验按教材做法,可能更接近工业上
接铁轨的实际,但由于反应物量大及反应器的开放
等原因反应过于激烈基于实验安全考虑往届都
察,由于人多,不少同学看不到实际效果差。本次
做,在试管上方一定高度放一个石棉网挡住可能上
的火星,由于是在讲台上演示,讲台离学生有2 米左右
铝和水反应很多学校做不出明显现象,我们刚开始
过探
接近沸腾,再将打磨过的铝放入明显有气泡产生,
验,是我们经常采用的一种探究教学方式。
参考文献
1 .金属J.教学2010
1235-39
·教学设计研究·
77