“情境·问题·实验·建模”化学课堂教学模式的构建与实践

情境㊃问题㊃实验㊃建模 化学课堂教学
模式的构建与实践
田长明
摘㊀要：新的课程标准提出了中国学生发展核心素养的要求，而 情境㊃问题㊃实验㊃建模 教学模式在此背景下应运而生㊂文中对教学模式构建的内容进行了解读，分析了 神奇的硫酸铜 一节课中的两个案例，并对该教学模式的成效进行了阐述㊂关键词：情境问题实验建模教学模式；构建；实践成效田长明，华中师范大学附属南行中学，高级教师㊂本文系江苏省教育科学 十三五 规划课题 化学教师对模型的认识与应用研究 的阶段性研究成果（项目编号：Ｄ／２０１８／０２／０９）㊂
㊀㊀最新公布的‘高中化学课程标准“提出了中国学生发展核心素养的要求㊂化学核心素养是学生在化学认知活动中发展起来并在解决化学问题中表现出来的关键能力和品质，反映了学生从化学视角认识客观事物的方式与水平㊂
教师在化学教学过程中不仅仅要教给学生知识，更重要的是在化学教学过程中帮助学生认识化学学科的本质，揭示化学学习的意义以及化学知识的社会价值㊂我们在完成‘ 苏派 化学教师专业化发展的ＰＣＫ研究“‘中学化学实验教学中定量型实验的开发与利用的研究“两个省级重点规划课题的过程中，认真总结了课题研究的经验，提出了 情境㊃问题㊃实验㊃建模 的教学模式并应用于课堂实践，取得了较好的教学成效㊂
㊀㊀一㊁教学模式的构建
我们构建的 情境㊃问题㊃实验㊃建模 教学模式，希望通过真实㊁有趣的教学情境引出学科问题，引发认知冲突，引领学生思考和实验探究㊂实验探究是化学教学的重要手段㊂学生通
过实验体验科学研究的过程，能激发学习化学的兴趣，促进学习方式的转变，培养学生的科学态度和素养，提高学生的科学思维品质，增强学生的创新精神和实践能力㊂
证据推理与模型认知是化学学习中对物质及其变化的认识方式，是基于观察和实验方法获取的物质及其变化的事实并进行分析推理㊁抽象概括㊁建构模型及揭示化学变化及其规律的过程，是运用证据推理和模型化思想解决相关问题的能力与品质㊂通过化学课程的学习，要求学生能通过观察和实验收集物质及其变化的证据，基于证据进行分析推理形成结论；能解释证据与结论之间的关系，确定形成科学结论所需要的证据和寻找证据的途径；能依据物质及其变化的信息进行抽象概括并建立模型，用模型思想认识物质及其变化的一般规律㊂［１］㊀㊀二㊁教学模式的实践
去年６月笔者于苏州振华中学开设了一节初三化学复习公开课，课题是‘神奇的硫酸铜“㊂现选取其中两个片段作为教学案例㊂
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案例１：金属镁与硫酸铜溶液的反应
环节１：设置情境
我国西汉时期就开始冶炼铜，古人有 曾
青得铁则化为铜 的记载，是现代 湿法炼铜
的先驱㊂是指铁与硫酸铜溶液反应将铜置换出
来，同时生成硫酸亚铁，此反应的化学方程式
为：Ｆｅ＋ＣｕＳＯ４═Ｃｕ＋ＦｅＳＯ４㊂该变化过程中有一些明显的现象：铁表面有红色物质析出，蓝色
溶液逐渐变成浅绿色㊂
设计意图：用学生熟悉的知识设置情境，回
顾铁与硫酸铜溶液的反应现象，为接下来的问
题埋下伏笔㊂
环节２：提出问题
金属镁的金属性强于铜㊂将打磨过的镁条
放入硫酸铜溶液中，会有什么现象呢？
学生根据金属发生置换反应的条件，可以
推测实验现象为镁条表面有红色物质析出，蓝
色溶液颜色逐渐变浅㊂
事实是否如此呢？须进行实验验证㊂
设计意图：让学生用所学知识进行类比，学
会知识的迁移和应用㊂
环节３：实验验证
实验１：在一支大试管中加入２－３ｍＬ硫酸
铜浓溶液，在硫酸铜溶液中插入一片打磨过的
镁条，观察实验现象㊂
学生通过认真观察，发现有如下实验现象：①镁条表面有气泡产生；②镁条表面有黑色和绿色物质产生；③溶液颜色变浅，溶液中有黑色沉淀生成，试管底部有红色物质生成㊂
现象与学生的推测并没有完全一致，需要
解决的问题有两个㊂
问题１：镁条表面产生的气体是什么？为
什么会有这种气体产生？
学生根据前面所学知识，即金属与其他物
质反应产生的气体一般是氢气，推测镁条表面
产生的气体应该是氢气㊂为了验证，学生进行
了实验２㊂
实验２：在小试管中加入２ｍＬ硫酸铜溶
液，在其中加入打磨过的镁条，用大拇指堵住试
管口，反应一段时间后，将点燃的木条放在试管口，听是否有爆鸣声㊂
通过实验发现，并没有听到爆鸣声㊂学生通过讨论找到了原因，可能是产生氢气的量太少，于是又设计了实验３㊂
实验３：如图１，在蒸发皿中加入一定量硫酸铜饱和溶液，在硫酸铜溶液中加入肥皂水，然后再加入多片打磨过的镁条，反应一段时间后，用燃烧的木条去点肥皂泡，看能否点燃及是否听到有爆鸣声
㊂
图１㊀验证氢气
通过实验，发现该方案是可以成功的，验证了镁条和硫酸铜反应产生的气体是氢气㊂那为什么能产生氢气呢？学生根据 活泼金属与稀盐酸㊁稀硫酸反应会产生氢气 的事实推测硫酸铜溶液可能是酸性的㊂为了验证，学生进行了实验４㊂
实验４：用洁净干燥的玻璃棒蘸取硫酸铜溶液，滴在ｐＨ试纸上，半分钟内与标准比色卡比色，测定硫酸铜溶液的ｐＨ㊂
通过测定，发现硫酸铜溶液的ｐＨ小于７，证明了溶液确实呈酸性㊂
问题２：黑色物质和绿色物质是什么，为什么会有黑色物质和绿色物质产生？
这个问题超出了学生的认知范围㊂笔者在教学过程中向学生提供了下列相关资料：硫酸铜与水会发生复分解反应生成硫酸和氢氧化铜
（蓝色），也会生成硫酸和碱式硫酸铜（绿色）㊂镁和硫酸反应，生成氢气，会促进氢氧化铜和碱式硫酸铜形成沉淀㊂由于反应放出热，氢氧化铜分解成黑色的氧化铜㊂
设计意图：实验是最高的检验法庭，对实验现象和结果的推测必须通过实验来验证㊂一方面通过实验可以提高学生的观察能力；另一方面学生通过观察能够发现问题，并对出现的问题进行分析，提出解决问题的方法㊂从而培养学生科学探究的关键能力㊂
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环节４：建立模型
在对上述实验进行探究的基础上，帮助学生建立活泼金属（Ｋ㊁Ｃａ㊁Ｎａ除外）与不活泼金属的盐溶液反应的模型㊂见图
２㊂
图２㊀活泼金属与不活泼金属盐溶液反应模型图
活泼金属（Ｋ㊁Ｃａ㊁Ｎａ除外）与不活泼金属的盐溶液发生反应，能否产生氢气㊁不活泼金属的氧化物或氢氧化物和碱式盐，取决于金属的活泼性及盐溶液中金属离子的性质等㊂
设计意图：对任何问题的研究，我们不能局限于问题本身，一定要通过对问题的研究，挖掘出知识内在的㊁本质的东西㊂
案例２：氯化钠溶液与硫酸铜溶液的反应环节１：设置情境
在氢氧化钠稀溶液中，滴加少量硫酸铜溶液，可以观察到有蓝色絮状沉淀，发生了如下反应：２ＮａＯＨ＋ＣｕＳＯ４═Ｃｕ（ＯＨ）２ˌ＋Ｎａ２ＳＯ４㊂这个反应之所以能发生，是因为该反应满足复分解反应的条件㊂
设计意图：通过实验设置情境，提高学生的学习兴趣㊂
环节２：提出问题
如果在硫酸铜浓溶液中滴加浓的氯化钠溶液，会不会发生复分解反应呢？
学生根据教材中发生复分解反应应满足的条件，推测不能发生㊂真实情况是怎么样的呢？同样我们必须进行实验验证㊂
设计意图：如果没有沉淀㊁气体或水生成，能不能发生复分解反应？这与学生所学知识发生冲突，极易引发学生探究的兴趣㊂
环节３：实验验证
实验５：在一支大试管中加入２－３ｍＬ硫酸铜浓溶液，在硫酸铜溶液中滴加氯化钠浓溶液，观察实验现象㊂
学生通过观察可以发现，试管中溶液的颜
色由蓝色变成绿色㊂这是什么原因呢？笔者提供了硫酸铜和氯化钠发生反应的化学方程式：
４ＮａＣｌ＋ＣｕＳＯ４═Ｎａ２ＳＯ４＋Ｎａ２ＣｕＣｌ４（络合物）
（蓝色）
（黄色）
反应后溶液为什么呈现绿色？通过分析发现绿色原来是蓝色和黄色的混合色㊂根据教材中复分解反应的定义，该反应显然属于复分解反应㊂
设计意图：通过实验验证，并结合两者发生反应的化学方程式，确认硫酸铜浓溶液和氯化钠浓溶液能发生复分解反应㊂
环节４：建立模型
通过氯化钠溶液与硫酸铜溶液反应的讨论与研究，学生建立了复分解反应条件的模型㊂见图
３㊂
图３㊀发生复分解反应的模型图
生成物中有沉淀析出㊁或有气体放出㊁或有水生成只是发生复分解反应的充分条件，而不是必要条件㊂
设计意图：化学科学中许多理论的建立和原理的发现，特别是中学化学课程中所涉及的化学理论和原理，都是根据大量的实验事实（证据）进行逻辑推理形成的科学结论㊂模型的建构和使用是形成科学思维的重要途径，即用科学的思维方法，将凌乱的知识系统化㊁深入化㊂㊀㊀三㊁教学模式的成效
（一）有利于培养学生的核心素养情境创设可以培养学生的科学精神与社会
责任㊂而化学是一门与生活生产联系密切的学科，化学问题具有真实的情境性，在解决真实情境问题中能培养学生的社会责任感㊂
提出问题能培养学生的质疑能力与追问意
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识㊂学生化学核心素养必须而且只能在化学问
题的解决中形成和发展㊂
化学实验能培养学生的科学探究与创新意识㊂学生以实验为载体，通过实验与思维有机结合，既展现了化学自身的魅力，又提升了学生的探究能力和创新意识㊂
构建模型能培养学生的证据推理与模型认知㊂模型的建构和使用是形成科学思维的重要途径，用科学的思维方法，将凌乱的知识系统化㊁深入化㊂
（二）有利于提升教师的专业素养教学模式可以定义为是在一定教学思想或教学理论指导下建立起来的较为稳定的教学活
动结构框架和活动程序㊂作为结构框架，突出了教学模式从宏观上把握教学活动整体及各要素之间内部的关系和功能；作为活动程序则突出了教学模式的有序性和可操作性㊂
教师运用该模式上课，并通过互相交流㊁讨论，对教学中遇到的问题进行研究，找到解决的办法，充分调动了教师参与的积极性，提高了课堂的教学效果，教师的专业素养也在实践中得到了提升㊂参考文献：
［１］吴星．对高中化学核心素养的认识［Ｊ］．化学教学，
２０１７，（５）：６．
微课资源在小学数学 统计与概率
领域的应用初探
郑惠尹
摘㊀要：‘课程标准（２０１１年版）“指出： 数学课程的设计与实施应根据实际情况合理地运用现代信息技术㊂ 其中， 根据实际情况 要求我们立足教学现状，运用技术突破传统教学难以解决的问题，而不是为了展示技术而盲目加入技术； 合理地运用 要求我们必须充分了解信息技术的使用功能，正确把握它运用到教学中不同领域的优劣势㊂在此，笔者选择信息技术中的微课资源应用于优化小学数学 统计与概率 领域的教学㊂本文以人教版小学数学五年级‘折线统计图“一课为例开展研究㊂关键词：微课资源；统计与概率；折线统计图郑惠尹，广东省广州市番禺区洛浦洛溪小学，二级教师㊂
㊀㊀当今数学学科的许多重大研究成果是在计算机技术快速发展的基础上发展起来的㊂理所当然的，数学学科与信息技术学科的整合也有着其他学科所不具备的优势㊂传统课堂中采用的多媒体课件普遍适用于课堂教学，但却不适合单独剥离出来应用，学生在离开了课室㊁离开了教师讲解的情况下难以开展自学，这也决定
了传统教与学的方式单一㊁不灵活㊂而微课资源的开发应用则恰到好处地弥补了传统教学的不足，呈现了多元化的特点㊂微课资源可应用于学生课前衔接预习㊁课中学习提升㊁课后巩固拓展，也可用于教师课中的讲解与课后知识的补充答疑等，使教与学方式的改进成为可能，为学生数学素养和信息素养的全面提升提供了有
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