基于“海水中的元素”的深度学习

发布时间:2018-12-08  点击量:

作者:张坚
  【摘要】“海水中的元素”是鲁科版高中必修化学一第三章第四节的内容,本文从深度学习角度探讨如何认真阅读课程标准,更好地开展教学,并培养学生的核心素养。
  【关键词】深度学习 课程标准 元素化合物 工业流程
  【基金项目】本文为福建省教育科学“十三五”规划2017年度常规课题立项课题《基于学习进阶理论的高中化学深度学习研究》论文,课题编号FJJKXB17-318。
  【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)39-0165-02
  2018年1月,教育部发布新的高中课程标准,对于我们中学教师来说,如何更好地理解课程标准,并将其应用到日常的教学中,是一项很重要的工作,本文结合深度学习,以《海水中的元素》这一节第一课时为基础,来谈谈对课程标准的应用。
  1.对课题的理解
  《海水中的元素》是鲁科版高中必修化学一第三章第四节的内容,前期学生已经学过高一阶段绝大部分常见的金属或非金属元素,在本节中涉及到的元素有镁、溴和碘,一般来说,第一课时会接触到镁的相关知识,第二课时再接触到溴和碘。
  在日常的教学中发现,很多教师把本节定为具体的元素化合物如镁、溴、碘性质的学习,以第一课时为例,实际上在课标并未直接列出关于镁的相关要求,旧课标的具体要求是:“以海水资源的综合应用为例,了解化学方法在实现物质间转化的作用,认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。”新课标的具体要求是:“5.3 化学在自然资源和能源综合利用方面的重要价值:……以海水、金属矿物、煤、石油等的开发利用为例,了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。……”
  新课标在该部分的“学习活动建议”中,还要求学生进行调查与交流讨论,查阅海水资源及其利用的相关资料。并在“资源开发与能源利用”中提到了“海水的淡化”。
  所以无论是旧课标还是新课标,均未直接列出要求我们将重点放在镁的性质的学习,而应该仅是以镁的提取为例,通过对海水中元素形态、含量与提取工艺关系的分析,认识化学方法在实现物质转化的作用,并以海水资源及其应用的学习,推广到学习依据物质性质及其变化综合利用资源的方法,感悟化学在自然资源综合利用的价值。
  2.教材的处理
  2.1基本要求
  由于本节课的重点是需要学习依据物质性质及其变化综合利用资源的方法,所以就不能仅将眼光注视在镁的性质上,可以将教学目标定为:
  (1)通过阅读与交流,知道海水中元素多样性及主要存在形态;(2)通过实验观察,归纳镁重要性质;(3)通过氯碱工业和海水提镁工艺的分析,了解相关化学原理。
  在教学中,引导学生关注教材中的一些概念,如海水淡化、常量元素和微量元素、晒盐、提镁等,并与自己学习中的前概念进行对照,为学习打下基础。
  同时以本节课中出现的各部分内容来引导学生思考和探究,比如说“海水中对Mg2+进行富集,是否可以直接往海水中加沉淀剂?”“在二次富集中加沉淀剂时,加哪一种碱比较好?”“工业生产和实验室做实验有哪些方面的不同,需要考虑哪些因素?”等等。
  2.2片段设计
  在本节课中,有几个点需要认真处理:(1)海洋中元素的含量;(2)人类可以利用海洋中的哪些资源?(3)用什么方法从海洋中得到资源?(4)为什么要用不同的流程来从海洋中得到所需的资源?
  像学生对海洋的前概念中,人类第一个利用的应该是晒盐,特别是初中,有相关的粗盐的提纯这一类的实验,给学生以深刻的印象。可是在海洋中,含量最大的一部分恰恰是水,因此在此处教师应该对“海水淡化”做认真的处理,打破学生头脑中旧有的前概念,真正用科学的方法来学习对海洋中的元素的利用。
  例:(厦门市中考题) 鼓浪屿周边海域的海水中质量分数最大的元素是( )
  A.H B.O C.Na D.Mg
  如果学生误以为是NaCl,根据质量分数最大也应该是Cl,用这样一个题目就可以帮助学生打破旧知,建立新知。
  2.3学习进阶
  学生在了解了海水淡化和海水晒盐以后,就可以进行提升一个纬度的学习进阶。例如如果仅从海水晒盐,仅通过物理变化,我们只能够得到自然界中已经存在的物质。化学则可以帮助我们通过认识世界,进而依据物质性质及其变化综合利用资源的方法,创造新物质,创造一个全新的“自然界”。
  在这里的教学中,氯碱工业的引入正值其时,虽然没有深入学习氯碱工业的细节,但在必修阶段,学生就能够在原有的认知基础上,提升认识,意识到化学在自然资源综合利用的价值,也为未来高二阶段选择化学的同学打下了很好的台阶。
  2.4深度学习
  通过设立问题串,可以帮助学生进入深度学习,如:(1)为什么通过富集以后,Mg2+的浓度增大以后,还需要将它转化为Mg(OH)2,再转化为MgCl2?(2)为什么要在此处学习Mg和CO2的反应?等等。
  引导学生查阅资料,深度学习后,就可以发现,如果仅仅从海水转变成苦卤,Mg2+的浓度增大,但是它的量仍然较少,达不到工业上的需要,就需要进行二次富集,通过转变为Mg(OH)2,再转化为MgCl2,就可以大大提高Mg2+的浓度,达到工业上的要求,这方面实际上是通过对海水中元素形态、含量与提取工艺关系的分析,结合“常量元素”、“微量元素”的學习也帮助学生用定量观来分析和解决问题,帮助学生认识化学方法在实现物质转化的作用。
  另外为什么要在此处学习Mg和CO2的反应呢?因为在学生的前概念中,对金属冶炼最深刻的就是活泼金属置换法和碳(氢气)还原法,同时他们认为CO2是一种很惰性的气体,初中甚至用它来灭火。而本节课的学习中,通过随堂实验,他们发现镁条居然能够在CO2中剧烈燃烧,在诧异的同时,虽然没有学过反应热、化学键等方面的知识,但是也能够深入思考镁条一定具备很活泼的性质,而太活泼的金属,是不能通过简单的热分解法、碳还原法等等来冶炼的,这时就能够理解为什么要通过电解才能得到镁单质,更一步可以推导到“镁燃烧需要用什么物质来灭火?”从而达到深度学习的效果。

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