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“镁的提取与应用”案例评析与思考

2016-05-14陈维张红俊

化学教与学 2016年6期
关键词:板书实验教学模式

陈维 张红俊

摘要:同一课题,即使采用了相同的教学模式,由于教者的理念、习惯、观点不同,表现在教学板书的设计、科学风险认知与决策能力培养的方式、问题解决的手段等细节都不同,通过比较、点评、拓展,提出一些观点或具体建议,以达优化、重组教学设计、促进学生深度学习之目的。

关键词:教学模式;风险认知;板书;实验

文章编号:1008-0546(2016)06-0048-04 中图分类号:G632.41 文献标识码:B

doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2016.06.016

2015年苏州市中小学课改展示在昆山市震川高级中学举行。来自于苏州市六所高中的县市级化学学科带头人,分别在三个年级开展了同题异构活动。这个活动的开展,不仅让听者对授课教师的教学理念、教学手段有耳目一新之感,而且进一步加深了教师对新课程的认识和理解,并对今后教师的教学工作有着重要的指导意义。现就“镁的提取与应用”两节课进行比较、点评、拓展,以优化教学设计,促进学生深度学习。

一、教学模式相同

甲乙两位老师都采用了“问题驱动”教学模式。“问题驱动”是一种基于问题的教学方法,两位老师都是从展示镁的用途及存在的图片来创设情境而提出一系列的问题(见表1)。

点评:“问题驱动”是依据学科知识和学生的思维发展过程设计一系列的问题并形成问题链,把学科知识有机地串联起来并贯穿于整个教学过程,使学生在设问和解决问题的反复过程中萌生自主学习的动机和欲望,进而养成自主解决问题的一种思维习惯。教师在此过程中应是开始问题的提出者、方向的调控者、活动的评价者。在两节课中两位老师都充分展示了自己较强的课堂掌控能力和引导能力,但是由于公开课的原因,笔者总体感觉两位老师在解决问题时的引导性话语偏多,导致学生思考的空间偏小,思考的深度偏浅,部分同学无法在解决问题过程中再发现新的问题,造成了问题链的断裂,变成了老师提出问题,学生跟在后面和老师一起解决问题。如果问题是学生自己发现、提出又是自己去根据实验探究、讨论、阅读资料文本去解决岂不更好!

问题驱动模式虽然打破了以单纯讲授、归纳为主的封闭式教学,但它的使用有一定的局限性,老师在使用某一模式时必须对此模式构建的条件、过程等要有所了解,如果对教学条件理解不清、教学问题把握不准、制约因素了解不透,而去盲目的生搬硬套,那一定会影响学生的深度思考,影响老师的课堂创新,甚至对教学产生负面影响[1]。另外,在使用“问题驱动”时,还得注意提出的问题应形成一个螺旋上升的“驱动性问题链”,提出的问题要覆盖所有重要的知识点,问题与问题之间的连接应该具有逻辑性和激发性、程序性和阶梯性、开放性和发散性、方向性和策略性[2],使提出的问题目标明确、层次分明、难度适当、面向全体。

二、不同之处

1. 板书内容与形式不同

点评:板书是教师为完成教学任务,配合口头讲授,而在黑板上运用文字、符号、图表等传递教学信息的书面表达形式,它是一种辅助完成课堂教学任务的手段之一。比较甲乙两位老师的板书设计,不难看出甲老师板书过于简约,尽管甲老师板书中的“流程”是在PPT上体现、对应方程式是在副板书中体现。而乙老师的板书不但能让学生一看就回忆起本节课的学习思路:金属镁有如此大的用途(创设情境),那如何去制取呢?镁又有哪些性质呢?再回归到性质决定用途上,突出了主题“镁的提取与应用”,同时简易流程图的呈现,更是直观形象地表达了镁的提取的过程,从视觉上强化了对学生的刺激,有利于问题链的延续,有利于学生对镁提取过程及细节的理解。

板书不仅是教学内容的直观体现,亦是突出教学重点、揭示教学难点的关键。板书设计的形式,反映了教师的教学思路、教学过程;板书设计的好坏,将直接影响学生对本节课内容的概括与总结。教师只有精心设计板书,才能在课堂上起到画龙点睛、增强教学效果的作用[3]。绝不可满板乱画,杂乱无章。那么老师在进行板书设计时需要思考哪些内容呢?首先应有明确的目的性,要体现具体的教学目标;其次要有高度的概括性,给出言简意赅的表述;然后要有明晰的条理性,将教学内容进行逻辑排序,让学生一见即知教学重难点;最后要有较强的艺术性,布局合理、书写规范,给人以美的视觉和美的感受。

2. 科学风险认知与决策能力培养要求不同

甲乙两位老师在教学中都涉及到科学风险认知并关注到决策能力的培养,但是重视程度不同、涉及的内容不同。甲老师只是在镁与非金属单质之后,提出一问:如果镁条着火如何处理?而乙老师却是给学生一个角色,如果你是安全监督员,你认为存放镁的仓库应有哪些安全措施?如果镁条燃烧如何处理?能否用H2O、CO2来灭火,为什么?如何存放镁呢?在讲解到电解MgCl2时,提出如下问题:电解熔融MgCl2应在何种气氛下电解?为什么?电解生成的Mg与Cl2能否直接接触?生成的氯气有毒有污染,应如何处理?工业上又是如何处理的?

点评:科学风险认知是人们对科学风险产生的原因、可能的后果及防范的认识。风险之所以存在,是因为不确定因素的始终存在。中学化学教育中一方面要积极开展科学风险认知教育,不断提高学生安全防范意识,树立风险认知观念和担当意识;另一方面要在实践中提升学生的应激处理的能力,强化决策能力的培养,学会正确处理风险危机,应对任何情况下发生的偶发事件。在这节课中,老师们应针对Mg (易燃物)、NaOH等(易腐蚀)、Cl2(易污染、有毒)等物质由于性质不了解、使用不当或者实验操作不当而引发的科学风险,设置层次性问题,引导学生形成风险认知的习惯与意识,培养学生的决策能力,并学会解决问题的方法,做到头脑清醒、临危不惧。

就化学学科而言,所谓的风险主要包括安全风险、健康风险、环境风险、公民化学素养不足所带来的风险等、化学学科社会形象被污损所带来的风险等。当前我国中学化学教学中,科学风险认知的教育还处于空白之中,那如何开展风险认知和决策能力培养教育?笔者觉得作为老师本身首先要了解中外课程标准中的风险描述,然后要了解风险议题选取的原则并正确选择风险教育的内容与策略,这样才会深刻了解风险教育的课程价值:让学生理解科学知识概念,深刻理解科学与社会的关系,形成批判性思维与研讨能力,真正理解化学科学本质;让老师形成正确的科学认识观,具备一种课程开发的视角并能用来作为测量学生批判性思维和研讨能力的工具。“科学是一把双刃剑”,化学尤其如此,它在给人类带来巨大的物质财富、提高人类的生活质量的同时,如果个体由于化学知识的匮乏、风险意识的淡薄、风险认知与决策能力的欠缺也可能给人类带来灾难,造成意想不到的后果。因此在课堂教学中要关注学生对科学风险认知与决策能力的培养,正确理解化学,合理运用化学造福人类。

3. 问题解决策略不同

如何从海水中提取镁?能否直接向海水中加入沉淀剂得到沉淀?为什么工业上选用石灰乳作沉淀剂?等等一系列问题是如何解决的呢,两位老师解决问题的策略不同。

甲老师在展示了镁的用途及存在图片之后,接着展示了海水中几种氯化物的含量图,让学生明确一个事实:一是海水中含氯化镁约为1.8×1015t,说明海水中含有丰富的镁元素,但是由于海水量多,尽管镁元素含量多,但c(Mg2+)=0.06mol·L-1很小,在这种浓度的海水中加入碱溶液能形成沉淀吗?学生开展探究实验:0.03mol·L-1 MgCl2和3mol·L-1 MgCl2分别与3 mol·L-1 NaOH溶液反应,3mol·L-1 MgCl2与澄清石灰水反应。学生通过探究实验得出0.03mol·L-1 MgCl2与NaOH溶液混合、3mol·L-1 MgCl2与澄清石灰水混合无现象,而3mol·L-1 MgCl2分别与3mol·L-1 NaOH溶液反应有沉淀,学生分析得出要得到沉淀必须要提高镁离子浓度和增大石灰水中氢氧化钙的用量:将海水蒸发浓缩,将澄清石灰水换成石灰乳。

乙老师在展示镁的用途及存在图片之后,抛出一问:海水中镁元素含量如此丰富,如何将Mg2+从海水中分离出来?学生根据已有的物质分离提纯知识,讨论得出将Mg2+转化成沉淀,转化成何种沉淀?阅读表3得出用碱处理。用什么样的碱呢?阅读表4学生分析得出用氢氧化钙价格更低廉,果真如此吗?学生实验:0.05mol·L-1 MgCl2溶液与澄清石灰水混合,结果未见沉淀(思维冲突1),然后进行对比实验:0.05mol·L-1 MgCl2溶液与3 mol·L-1 NaOH溶液也未见沉淀(思维冲突2),让学生思考分析得出结论:可能是镁离子浓度太小。再让学生开展对比实验:3mol·L-1 MgCl2分别与3 mol·L-1 NaOH溶液和澄清石灰水反应,结果前者有沉淀,后者无明显现象(思维冲突3),为什么呢?那为什么工业上用氢氧化钙来处理呢?阅读课本解决疑问:用石灰乳代替澄清石灰水[4]。

点评:两位老师对教材的处理反映了她们学科教学能力的不同,但是都无可厚非,只是甲老师在此处探究成份多一点,通过很鲜明的对比实验(不同浓度的镁离子溶液、3 mol·L-1 NaOH溶液与澄清石灰水中氢氧根离子浓度的不同)得出要使海水中的镁沉淀的要求;而乙老师课堂预设的成份多一点,根据课前预设,层层递进,不断抛出问题,不断通过查阅图表引导学生获取信息,再通过实验学生未得到预设结论,进而提出疑问,再进行实验并阅读课本让学生弄清工业上从海水中提取镁的步骤、原料、处理的方法等。两位老师解决问题的策略反映了化学实验对学生而言是一种最直接、最令人信服的验证假设、解决疑难的方法,也是学生获取信息、并对信息重新加工的最好载体,无论是从实验中获取信息还是从图表比较中获取信息都是培养学生信息素养的最佳途径。

但是既然海水中c(Mg2+)=0.06mol·L-1,为何在学生实验时不选用0.06mol·L-1呢?滴加碱溶液的用量要不要控制(变量控制以形成更好的对比)?为何不提供另一种试剂石灰乳来让学生自己来检验假设或解决学生心中的疑问呢?学生实验的过程,也是教师思考、观察、参与的过程,同时更是教师指点的过程,教师可对学生的操作失误或操作不规范及时指导,并帮助学生分析异常现象的原因,甚至可利用这些“失误”作为课堂中动态生成点,来打破课前的预设,使课堂更有灵动性。事实上,学生在分组实验中,出现了较多操作不规范、分工不太明确、对比实验中变量未控制等一系列的问题,此时教师及时的指导就显得尤为重要。另外,在引出工业生产流程图后,为什么不再继续提问:这个生产流程采用了哪些措施来提高经济效益?你获取了哪些启示?来引发学生的深度思考,引导学生感受学好化学能更好地服务于社会生活这一学科价值,进一步去领会生产中从原料去杂浓缩、产品富集精制、物质循环使用、资源就近利用、节约成本、环境保护、降低能耗等方面综合考虑的重要技术思想[5]。另外,实验过程其实也是实验风险教育的主要题材:认知风险、实验失败风险、设施设备损坏风险、实验产物不确定风险等等。

《普通高中化学课程标准》明确将“以实验为主开展探究活动”列为课程的基本理念,要求通过实验教学提高学生科学素养、促进学生全面发展。但是由于实验安全导致的畏惧、实验功能开发的不足,实验创新习惯欠缺等遏制了师生的创新意识。同样一个实验如果我们从条件的优化、装置的改进、方案的调整等角度或者通过变革实验教学的观念、方式、手段、组织形式,运用计算机、传感器、软件设计数字化创新实验,利用采集到的数据以数据表、曲线图等多种形式一起展示,让学生经历创造性实验探究过程,可能会受到更好的教学效果。

如镁条与水反应的实验现象不明显,可不可以尝试向其中加入少量氯化钠固体进行改进[6]?如果不用无色酚酞溶液检验,我们能否用丁达尔效应来检测有无氢氧化镁的生成[7]?可否思考连接注射器(滤纸上沾有水和镁粉)、采集器、压强传导仪来测定镁与水反应前后气体压强的变化?可否思考过将传统实验与和传感技术结合起来跟踪镁与水反应过程中温度与溶液酸碱性的变化?笔者在听课中发现其中的有些问题就是学生在实验过程中遇到的困惑,而要解决这些问题,不仅需要教师的课前准备充分,更需要教师发挥集体备课的功效,共同去研究、去探讨,树立一种终身为学生服务的意识。

总而言之,两位老师尽管学科教学能力存在差异,对课程资源挖掘的角度也稍有差异,但都能起到很好的教学效果,这也充分体现了“同题异构”的初衷,更说明了“教无定法”。通过这次活动能让我们进一步认识到“同题异构”不仅仅是一种对比的过程,也是一种互相学习、交流互补、实现资源与信息的共享过程,更是教师“教学理念”发挥和更新的过程。

参考文献

[1] 缪建新.高效课堂模式与案例(M).南京:南京大学出版社,2009:43

[2] 胡久华等.沉淀溶解平衡教学中驱动性问题链的设计与实践[J].化学教育,2012,(9):55-56

[3] 顾志跃.如何评课(M).上海:华东师范大学出版社,2009:20

[4] 王祖浩.普通高中课程标准实验教科书(必修1)[M].南京:江苏凤凰教育出版社,2015:55-56

[5] 倪娟.名师课堂教学设计与点评[M].南京:南京师范大学出版社,2015:184

[6] 任志强.镁在常温下与水反应的实验探究[J].中小学实验与装备,2010,(20):14-15

[7] 张寒之.基于“微粒观”建立的化学实验教学案例研究[J].中学化学教学参考,2015,(10):28-30

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