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基于“生活即教育”的初中化学教学情境设计*——以“探究食品脱氧剂”教学为例

时间:2023-03-10 20:10:02 来源:学生联盟网

陈建娣

(常州市新闸中学 江苏 常州 213012)

《义务教育化学课程标准(2022版)》明确提出要求:“义务教育阶段的化学教育,应密切联系生产、生活实际,让学生在熟悉的生活情景和社会实践中感受化学的重要性”。情境教学的倡导者Brown,Collin,Duguid也提出:知识只有在它产生及应用中才有意义,学习知识的最好方法就是在情境中进行。[1]

但目前初中化学教学中还是存在重知识传授轻问题解决,忽视教学情境在建构学科知识和发展学生思维中的重要作用。通过教学实践发现,基于陶行知“生活即教育”思想,以生活化、探究式、问题性为特点的教学情境贯穿教学过程,引导学生参与发现学科问题、开展科学探究、解决实际问题的深度学习历程,能够促进学生的思维发展和素养提升。

1.生活即教育

“生活即教育”是陶行知教育思想的精髓。陶行知先生曾提出:“生活即教育是给生活以教育、用生活来教育、为生活的向前向上的需要而教育”。[2]由此可见,“生活即教育”倡导教育要密切联系生活,充分运用生活化资源,为学生未来美好生活奠基。[3]

2.教学情境

教学情境是指经过教师加工的,与教学内容相适切的、包含问题的特殊的教学事件,其价值在于为学生提供学习素材,激发学习兴趣,引起学生主动探索、解决问题,从而获得知识、形成能力。[4]因此,教学情境需要教师依据教学目标和内容进行特殊设计和组织。

3.基于“生活即教育”的初中化学教学情境

初中化学教学情境是指根据课程标准要求,以培育化学学科核心素养为目标,经过教师精心设计,蕴含化学学科知识,基于真实问题解决的特殊的化学教学事件。基于“生活即教育”的教学情境在初中化学中的应用,更关注学生的学习认知活动与生活实践情境的融合,是教师根据课程标准要求,从培育学生核心素养角度出发设计的教学。教学情境不仅仅是某个教学环节,而是贯穿整个学习过程。通过教学情境的有效应用,促使学生将积极探索的情绪与认知发展始终紧密结合,促进深度学习。

1.设计思路

教学情境的设计与应用,是为了帮助学生厘清知识的来龙去脉,建立知识在学科结构内与生活中真实事物和现象间的结构化联系。[5]基于“生活即教育”的初中化学教学情境设计以“生活即教育”思想为引领,通过创设生活化情境,引导学生基于问题开展化学探究学习。设计思路是以生活化实物情境,引导学生发现蕴含的学科问题;
将学科问题嵌入探究式实验情境,学生进行探究实验并基于证据推理分析问题;
过程中面对生成的拓展性问题情境,学生将新获得的知识技能进行迁移应用,创造性地解决新问题。具体设计思路如图1所示。

图1 基于“生活即教育”的初中化学教学情境设计思路

2.“探究食品脱氧剂”教学设计

(1)内容分析

“金属”是初中化学的核心知识,“铁”是学生日常生活中最常见的金属之一。本节课是关于金属铁的性质和用途的复习课,内容包括铁的性质与检验、铁的氧化物与酸反应以及反应过程中伴随的能量变化等重点知识。食品脱氧剂主要成分含铁,是学生熟悉的生活情境载体。因此,选择“探究食品脱氧剂”这一生活化问题作为本节复习课的主题。

(2)教学目标

①根据铁的性质设计实验,探究脱氧剂成分中铁的存在,发展科学探究能力,建立物质的性质决定用途的学科观念。

②根据氧化铁的性质推测脱氧过程中物质发生的变化,对实验“异常”现象进行解释,培养基于证据进行分析推理的学科素养。

③根据铁与氧气反应中能量的变化,通过迁移应用解释“暖宝宝”的工作原理,体验化学服务生活的学科价值。

(3)教学流程

基于“生活即教育”思想,应用“脱氧剂”这一教学情境贯穿课堂教学。流程设计基于教学情境、学习目标、学习活动展开,课堂学习中时刻关注对学生在真实情境中不断解决问题时的参与度、积极性以及突破原有框架的创新能力的评价。具体流程如图2所示。

图2 “探究食品脱氧剂”教学流程

(4)核心探究活动

①实物情境,蕴含学科问题,激发探究欲望

实物情境,来自生活,能带给学生真实感受。通过选择蕴含学科问题的实物情境,引起学生认知上的不平衡,激发有意义的探究学习欲望。

【实物情境】从食品“海苔”包装中取出一袋脱氧剂。

【教师引导】关于食品脱氧剂,同学们有哪些问题想了解呢?

【学生提问】食品包装里为什么要放脱氧剂?脱氧剂是用来“脱”氧气的吗?它的主要成分是什么?

食品脱氧剂是生活中既熟悉又陌生的实物情境。熟悉是因为生活中经常看到,比如蛋糕、坚果、茶叶等食品包装中都有;
但学生对其化学成分和反应原理又是陌生的。因此,该情境就在学生已有认知和将要达到的认知水平间架起发展之“桥”,激发起学生强烈的探究欲望。

在问题交流中,学生猜想到“脱氧剂”是除去食品包装袋内的氧气,从而延长食物的保质期。此时,学生将已知的有关氧化反应的学科知识跟自己的生活经验自然产生了关联。但脱氧剂的成分是什么?同学们需要通过实验探究来寻求答案。

②实验情境,引发探究活动,促进素养发展

实验探究是问题解决的重要手段之一。将化学学科知识镶嵌在具体实验情境中,引导学生经历和体验发现问题、提出猜想、设计方案、进行实验、分析解释、得出结论等科学探究活动的过程。以问题链、活动线、评价点相融合的实验探究“脱氧剂成分”教学设计如图3所示。

图3 以问题链、活动线、评价点相融合的实验探究教学设计

问题1:黑色粉末是什么?

同学们先提出猜想,又在交流中不断优化:物质呈黑色、粉末状,猜想可能是生活中熟悉的一种物质炭粉;
但结合已有化学知识,即炭粉与氧气反应需要点燃条件,又否定了;
经过进一步思考和交流,大多数同学提出,铁粉是黑色、能与氧气在常温下发生缓慢氧化反应,且铁是人体所需的微量元素。因此猜想脱氧剂中的黑色物质是铁粉。

接着,同学们根据老师提供的仪器和药品进行实验验证,发现黑色粉末的确能被磁铁吸引,认为就是铁粉。但有学生提出质疑:黑色粉末能被磁铁吸引,也有可能是四氧化三铁!

问题2:黑色粉末会是四氧化三铁吗?

同学们进行实验再探究:取少量粉末放入试管,加入稀硫酸,看到有气泡产生,证明不是四氧化三铁;
在粉末中加入硫酸铜溶液,看到有红色固体产生,证明是铁粉。

但又有同学提出问题:发现脱氧剂中还有一部分红色的粉末混杂在里面,红色粉末是什么?

问题3:混在其中的红色粉末是什么?

探究的步伐继续……

【提出猜想】铁与氧气发生反应时生成的氧化物有氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁等。其中氧化铁呈红棕色,因此猜想可能是氧化铁。

【实验探究】取少量粉末放入试管,加入稀硫酸。但并没能观察到预想中黄色的溶液,难道不是氧化铁?

【反思改进】可能是黑色的铁粉和红色粉末混在一起,对实验产生干扰。重新用磁铁吸引除去其中的铁粉,再加入稀硫酸。

【得出结论】观察到溶液呈现黄色,可见红色粉末是部分铁粉变质后生成的氧化铁。

问题4:脱氧剂中含有哪些物质?

师生共同小结:根据铁与稀硫酸、铁与硫酸铜溶液以及氧化铁与稀硫酸反应的特有现象,得出了脱氧剂的主要成分是铁粉;
使用过一段时间后,会有生成的氧化铁混在其中。相关物质间转化关系如图4所示,其中有些转化高中阶段会继续学习。

图4 相关物质间转化关系

此时,教师适时引导拓展:同学们目前所具备的化学知识还非常有限,只能从化学反应的现象对脱氧剂的成分进行判断。高中阶段将进一步学习关于亚铁离子和铁离子的检验方法,那时同学们可以对脱氧剂的成分进行更深入的探究。

在实验情境引导下,学生通过系列探究实验,不断地发现问题和解决问题,对脱氧剂中的成分认识也在不断深入,化学学科核心素养在潜移默化中获得发展。

③新问题情境,迁移应用解释,体验学科价值

就在大家享受成功的喜悦时,突然有同学提出:“脱氧剂怎么发热啦?”于是又开启了对“暖宝宝”的探究学习。

【新问题情境】生活中的“暖宝宝”是不是跟“脱氧剂”成分相似?“暖宝宝”为什么会发热?

【迁移应用】“暖宝宝”中可能也含有铁粉,铁与氧气发生缓慢氧化反应放出热量。

【反思质疑】生活中铁的生锈也是缓慢氧化,为什么没有感觉到明显的发热现象?

【交流解释】粉末状的铁与氧气的接触面积大,反应速率快,放出热量多;
也可能加入了可以加快铁粉氧化的物质。根据老师提供的“暖宝宝”成分表,同学们了解到暖宝宝中含有铁粉、水、活性炭、蛭石、吸水性树脂、食盐等。其中食盐会加快铁与水、氧气反应的速率;
吸水性树脂帮助吸收水分;
蛭石是一种保温材料;
活性炭与铁粉会形成原电池从而提高反应速率,这将在高中化学中学习。

【得出结论】跟脱氧剂相似,“暖宝宝”的成分中也含铁粉;
利用铁氧化反应时放出的热量让我们在寒冬依然倍感温暖。

【体悟价值】对“生锈的铁”“脱氧剂”“暖宝宝”这三种生活中常见物质的深入了解,同学们发现铁与水、氧气等物质发生缓慢氧化的反应,一方面会使钢铁锈蚀造成资源浪费,但人也可以利用这个反应来保鲜食品;
还可以利用反应放热制成暖宝宝。而对暖宝宝发热原理的探究,正是学生结合已内化的知识,对一种新物质进行评判的过程,这是深度学习的最高层次。

基于“生活即教育”思想,通过从化学学科视角,看脱氧剂和暖宝宝这些真实生活中的物质,同学们认识到化学反应本身没有对错之分,需要辩证分析和利用它们;
体悟到化学来源于生活,化学能够创造更美好的生活。如图5所示。

图5 基于“生活即教育”思想辩证分析化学反应

化学就在我们日常生活里,用化学能解决生活中许多问题,这是“生活即教育”思想的实践意义。贯穿始终的“脱氧剂”这一教学情境,既是问题探究的来源,又让探究活动围绕其充分开展;
拓展性问题情境“暖宝宝”不仅让学生进一步感受到化学在生活中的作用,更学会用科学态度来看待和解决问题,体现出生活化教学情境的深层价值。

初中化学教学情境的设计与应用,旨在基于学生熟悉的生活,引导学生在真实的情境中经历问题的发现、解决、应用全过程,从而主动建构学科知识,发展核心素养。在实践中笔者也发现,要让教学情境真正起到作为知识产生、建构的载体作用,[4]关键在于如何根据教学内容选择合适的生活情境,如何将生活情境有效转化应用于教学。我们后续将进一步研究。

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