一、案例一:自热包 发热原理
从学生感兴趣的生活实例出发,选取当下走红的自热火锅,从化学的角度探秘为什么不用电不用火就能吃上热腾腾的火锅。通过现实问题的提出,引导学生利用现有知识探索发热反应原理。进入正式教学阶段,教师先以自热火锅和自热米饭图片导入:本节课任务是探究自热火锅的发热化学原理并提出安全性建议。
教师现场展示:上下两层的自热火锅,第一步,食用前将食材和底料放在上层,将加热包放于下层,只需往发热包上倒冷水(特别提醒!不能用热水!),便可反应发热。第二步,温度计测得温度高达150℃以上,蒸煮时间15-20分钟。注意:加热盖子上有一个出气孔,使蒸汽能够及时扩散,避免自热火锅内因压强太大发生危险。从化学的视角循序渐进,逐层设计一系列问题进入到学习情境。
教师提出以下问题:(1)热从何来?(2)气体是谁?(3)氢气是从何而来?(4)与“暖宝宝”的化学反应原理有何异同?
在师生共同探究出加热包的主要成分后,各小组开始动手自制自热包,调动学生动手操作的积极性。实验以安全为主,教师要求学生在药品的用量上慎重选择,并要求学生在试管中先进行微量的试验,以保证合适的比例。各小组分工协作,利用探究出的主要成分生石灰和铝粉的不同用量比例去测量产生热量引起温度上升的情况。明确温度不是越高越好,确保安全。同时运用存同求异的思维,对比“暖宝宝”的发热要求,总结出“暖宝宝”更多地考虑温度上升的持久性,主要是应用原电池反应原理;自热火锅属于“危险化学品”,使用时一定要注意安全。
纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。学生在动手过程中一步步地理解了自热包配置各个成分的必要性。学习重心从记忆事实转移到可迁移的核心原理到研制的成品,在具体的活动中给学生提供参与、操作、表达、思维的机会,并对活动过程和结果及时评价、反思、改进,提升学科素养。
二、案例二:香水 蒸馏技术
网络与生活越来越密切,利用现代信息化技术,播放电影《香水》片段:蒸馏大马士革玫瑰精油;播放科普视频:薰衣草精油古老传统蒸馏过程和海水淡化技术,改变长期以来把教科书当作唯一的教学资源倾向,发挥多媒体的教学功能。
进入正式教学阶段,教师提出本节课任务:自制玫瑰精油、纯露等并查阅蒸馏应用的相关资料。学生在认真观看视频后对要求自制项目信心满满,课后小组分工,查阅资料、准备器材和药品,制定方案,动手实践。
鼓励学生利用图形、文本、音频、视频等汇报展示,内容有2个:
1.精油粗提取实验:玫瑰花瓣与蒸馏水的质量比是1:4,采用水蒸汽蒸馏法,经盐析、过滤使油水分离提取出来,实验过程如下:
鲜玫瑰花+蒸馏水---水蒸气蒸馏---得到油水混合物---加入氯化钠盐析---分离油层---加入无水硫酸钠除水---过滤得到玫瑰精油
蒸馏液的精油提取完毕,分离得到的水分就是纯露,是蒸馏精油时的一种副产品。
2.蒸馏技术应用的图文和视频:我国古代的水银炼制,最早是采用简单的低温氧化焙烧法,东汉时发展成密闭抽汞法,把容器密封起来,加热时,丹砂分解出的水银蒸汽冷凝在容器内壁。这种炼汞设备再加上冷凝装置和汞收集器,就构成了一种较为原始的蒸馏器。其代表就是吴悮《丹房须知》及宋应星《天工开物》中的描述。
医药中也常常应用水蒸气蒸馏法提取草药里的挥发油、某些小分子生物碱一麻黄碱、萧碱、槟榔碱,以及某些小分子的酚性物质等。
添加物精馏、耦合精馏、热敏物料精馏是新型的蒸馏技术,探索高纯分离的同时又能减低能耗和环境污染是改进生产工艺的努力方向。
教师在教法上步出只与教材联姻的世袭领地,学生在学法上朝向学习兴趣、学习主动性、学习合作,学习展示上联接。课后与学生的访谈中教师深刻感到,学生在任务解决的过程中因投入情感,实践操作,查阅素材,督促学习,积极展示,使教学的眼光没有只盯着分数,让学生感受到了知识真正的价值--科技在发展,社会在进步。
三、案例三:變价金属代表---铁及其铁的重要化合物
从课本知识出发,选取生活实例“补铁药品”“碧绿的绿豆汤”“黑木耳里的铁”为教学载体对所学知识进行整合,通过具体的实验课程呈现,学生的学科素养成长在活动中。
进入正式教学阶段,展示烧制青砖红瓦的窑形状是不一样的图片。
问题一:青砖红瓦烧制过程中不同的冷却方式是什么?青砖红瓦颜色之变的化学反应是什么?我国农村传统民居建筑风格,为什么南方偏爱青砖青瓦,北方偏爱红砖黄瓦?
问题二:朱门酒肉臭,路有冻死骨。古诗中的“朱门”指的是什么颜色?追问学生:用什么物质与清漆混合而得红色涂料?
发现生活中角角落落蕴藏着的化学知识,让学生感受生活与化学息息相关。
随后让学生认真观察药品:铁粉【黑色】;固体铁【银白色】;【浅绿色】;【黄色】;【黑色】;【红棕色】;【黑色晶体】;【红褐色沉淀】;【血红色溶液】;【普鲁士蓝沉淀】;H2高铁酸【紫黑色固体】,可谓是“赤橙黄绿蓝靛紫,谁持彩练当空舞”,引起学生浓厚的兴趣,引出本节课所要学习的内容——铁的重要化合物。四、演示实验:茶水变色
步骤:用蒸馏水泡制的少量茶水倒在烧杯里,喝一口,然后用一根吸管一端蘸取少许绿矾晶体后,放入茶水中搅拌,茶水颜色变黑,用该吸管另一端蘸取少量草酸晶体,放入已变黑的茶水中搅拌,茶水又恢复原来的颜色,不建议喝。事情的真相是什么?抛出问题,探究验证,破解谜团。
原理:茶水中含有鞣酸,鞣酸与三价铁结合生成黑色的鞣酸铁。亚铁盐在水溶液中很容易被氧化而生成三价的铁盐。草酸能把鞣酸铁中的三价铁还原成二价铁,从而使鞣酸铁的黑色完全褪尽。
随后向学生求解原因:熬中药或中成药首选陶瓷锅禁用铁器械。
在教学课程与生活情景化融合的过程中,要有(Critical Thinking)审辩思维的教育,教师要引导学生思考,如何用科学的态度和方法去判断?
利用化学反应,溶液变成血红色设计“刀口接触手腕处流血”魔术,表演过程中学生的思维因情景而好奇地参与到教学情景中,自发产生疑问,并思考这个魔术的奥妙。通过铁及其化合物在反应中通常会发生颜色变化的学习,使得导课的魔术奥秘由学生在结课时自己解决,实现了首尾呼应,学生体会到化学的色彩变化之魅力。
学习了“铁及其铁的化合物”教材内容后,学生意犹未尽,提出了许多问题,我又以研究性学习的方式做了“补铁药物”“碧绿的绿豆汤”“黑木耳里的铁”为主题的教材拓展实验。
教学目的是为了让思考、过程、习惯重于记忆、结果、知识。教学过程中多进行与生活情景相融合的科学规范的综合实践活动,不断提升课程实施水平,及时了解学生所做的努力,取得的进步,存在的问题,注重评价的完整性,是教师教学方式和学生学习方式的必要补充,是学校教育向课堂外的一种延伸,是推进素养教育进程的重要手段。
参考文献
[1]孙天山.学习《普通高中化学课程标准》 提升化学教育理念[J].化学教育,2005,26(2):16-18,44.
[2]傅克礼.化学基础知识手册[M].吉林人民出版社,1997,9.
[3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准[M].北京:人民教育出版社,2003.
[4]谷莹莹.高中化学科学探究常态化教学的研究与实践[J].中学化学教学参考,2010(9):3-6.
[5]陈健.项目式学习渐成课改趋向[J].教育,2018(44):22-24.