葛海祥
摘要:基于項目開展氧化還原反應(yīng)的復(fù)習(xí),以“探秘加碘鹽”為項目,以補碘劑的選擇、補碘劑的性質(zhì)預(yù)測、補碘劑的實驗探究為學(xué)習(xí)任務(wù),呈現(xiàn)項目式學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計思路和實踐過程,并總結(jié)基于項目式學(xué)習(xí)開展復(fù)習(xí)課的課堂特色。
關(guān)鍵詞:氧化還原反應(yīng);項目式學(xué)習(xí);加碘鹽
文章編號:1008-0546(2022)04x-0067-04
中圖分類號:G632.41
文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2022.04x.019
一、項目主題分析
項目式學(xué)習(xí),是以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo),以小組合作方式進行規(guī)劃和解決項目任務(wù)的學(xué)習(xí)方式。已有對項目式學(xué)習(xí)案例和效果的影響研究表明,項目式學(xué)習(xí)在學(xué)生學(xué)業(yè)成績、問題解決能力、學(xué)生參與度、學(xué)習(xí)興趣及合作和解決沖突技能等方面都有很大地促進作用[1]。氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)課程的重要內(nèi)容,并作為核心概念貫穿高中化學(xué)學(xué)習(xí)的始終?!镀胀ǜ咧姓n程標準(2017年版(2020年修訂)》中提到“能利用典型代表物質(zhì)的性質(zhì)和反應(yīng),設(shè)計常見物質(zhì)的制備、分離、提純、檢驗等簡單任務(wù)的方案,能從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的視角說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化途徑”[2]。筆者認為在氧化還原反應(yīng)新課教學(xué)后安排一節(jié)基于項目式教學(xué)的復(fù)習(xí)課,既能幫助學(xué)生形成氧化還原反應(yīng)的整體觀,建構(gòu)氧化還原反應(yīng)的認識視角,又能落實課標要求?!疤矫丶拥恹}”項目貼近生活,接近學(xué)生,可操作性強,涉及的物質(zhì)化合價豐富,是開展氧化還原反應(yīng)項目式學(xué)習(xí)的很好載體。在教學(xué)中,通過將項目拆解成“補碘劑的選擇”“補碘劑的性質(zhì)預(yù)測”“補碘劑的實驗探究”三個任務(wù)展開,將生活中的實際問題轉(zhuǎn)化為化學(xué)問題,在問題解決過程中應(yīng)用氧化還原反應(yīng)的認識模型、性質(zhì)比較方法模型,根據(jù)類別和價態(tài)預(yù)測物質(zhì)性質(zhì),并會選擇試劑來檢驗,能與同學(xué)合作設(shè)計實驗方案,展開實驗研究,逐步形成物質(zhì)性質(zhì)研究的一般思路,發(fā)展科學(xué)探究與創(chuàng)新意識核心素養(yǎng),學(xué)會將復(fù)雜的實際問題轉(zhuǎn)化為化學(xué)問題,感悟化學(xué)學(xué)科魅力。
二、項目教學(xué)目標
結(jié)合課程標準的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求和學(xué)情,教學(xué)目標如下:
1掌握氧化還原反應(yīng)的發(fā)生原理,厘清幾組概念(培養(yǎng)模型認知素養(yǎng));
2能根據(jù)核心元素的價態(tài)來預(yù)測新物質(zhì)的性質(zhì),認識物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化(培養(yǎng)證據(jù)推理素養(yǎng));
3能從氧化還原反應(yīng)視角分析物質(zhì),并嘗試運用氧化還原的認識模型和方法模型解決問題(培養(yǎng)模型認知素養(yǎng));
4在探秘加碘鹽過程中,逐步形成“提出問題—猜想假設(shè)—實驗分析—得出結(jié)論”的科學(xué)探究思路
(培養(yǎng)科學(xué)探究、創(chuàng)新意識素養(yǎng))。
三、項目教學(xué)流程
依據(jù)項目式教學(xué)活動設(shè)計特點和教學(xué)目標,以探秘加碘鹽為活動載體,設(shè)計三個任務(wù):補碘劑的選擇、補碘劑的性質(zhì)預(yù)測、補碘劑的實驗探究。在任務(wù)探索的過程中體會氧化還原的認識模型和方法模型在認識陌生物質(zhì)性質(zhì)及其應(yīng)用中的重要價值。具體教學(xué)流程(見圖1)。
四、項目學(xué)習(xí)過程
[問題引入]你知道食鹽中為什么加碘嗎?[學(xué)生觀點]補碘、防止大脖子病......
[任務(wù)1]補碘劑的選擇。
[問題深入]閱讀資料(見表1),世界各國對加碘鹽進行多項規(guī)定,我們觀察發(fā)現(xiàn)加碘鹽中主要涉及的碘的化合物有兩種:KI、KIO3。你認為食鹽補碘劑要符合什么條件?
[學(xué)生觀點]是否可食用、穩(wěn)定性、價格、味道、對人體的影響等。
[驅(qū)動問題]補碘劑的選用一般考慮碘酸鉀或碘化鉀,結(jié)合資料卡1,你覺得二者的優(yōu)缺點分別在什么地方?
[資料卡1]碘化鉀(KI)是白色立方結(jié)晶或粉末。無毒,在潮濕空氣中微有吸濕性,久置析出游離碘而變成黃色,并能形成微量碘酸鹽。在水中溶解度:20°C時140g。其水溶液也會氧化而漸變?yōu)辄S色,可加少量堿防止氧化。碘酸鉀(KIO3)是無色或白色結(jié)晶粉末,無臭,無毒。能溶于水和碘化鉀水溶液、稀硫酸,不溶于乙醇和液氨。在水中溶解度:0°C時4.74g,100°C時32.3g。常溫下較穩(wěn)定。
[學(xué)生觀點]二者都無毒,KI的水溶性好,KIO3的水溶性不好,KI穩(wěn)定性比KIO3差。選用KI作為補碘劑一般要考慮加入一些穩(wěn)定劑(堿性物質(zhì))。
[反思評價]學(xué)生結(jié)合信息能夠分析出KI、KIO3的差異。
[驅(qū)動問題]補碘劑的選擇還需要考慮鹽的組成,結(jié)合資料卡2,你覺得他們選擇補碘劑的原因是什么?
[資料卡2]關(guān)于補碘劑的選擇一般還需要考慮鹽的成分,若原鹽中含有還原性雜質(zhì),如Fe2+等成分較多時,則不宜選用KIO3作為加碘劑,選用Kl作為加碘劑更好;若原鹽中含有氧化性雜質(zhì)較多時,如Fe3+等,則不宜選用Kl作為加碘劑,選用KIO3作為加碘劑更好。
[學(xué)生觀點]如果原鹽中含有Fe2+會和KIO3發(fā)生反應(yīng),則此時應(yīng)該選擇Kl,而原鹽中含有Fe3+會和KI發(fā)生反應(yīng),則此時應(yīng)該選擇KIO3。少部分學(xué)生發(fā)現(xiàn),還原性物質(zhì)會與KIO3發(fā)生反應(yīng),證明KIO3具有氧化性;氧化性物質(zhì)會與KI發(fā)生反應(yīng),證明KI具有還原性。
[反思評價]結(jié)合資料,學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)選用補碘劑的兩種具體情況,但是在深挖碘化鉀具有氧化性和碘酸鉀具有還原性的過程中,需要教師引導(dǎo)。
[任務(wù)2]補碘劑的性質(zhì)預(yù)測。
[驅(qū)動問題]從價態(tài)預(yù)測碘化鉀和碘酸鉀的性質(zhì)有哪些?
[學(xué)生觀點]碘化鉀中碘-1價,具有還原性,可嘗試使用氧化劑檢驗,如:O2、H2O2、KMnO4、Fe3+;從化合價角度,碘酸鉀中碘+5價,既具有氧化性又具有還原性,針對氧化性可嘗試使用還原劑檢驗,如:CO、H2、金屬單質(zhì)(Fe、Cu),針對還原性與碘化鉀類似。
[反思評價]學(xué)生探究兩種陌生的物質(zhì)碘化鉀與碘酸鉀,引導(dǎo)學(xué)生從核心元素價態(tài)的視角分析二者的區(qū)別,+5、-1,并嘗試運用氧化還原的方法檢驗出這兩種物質(zhì)。
[任務(wù)3]補碘劑的實驗探究。
[驅(qū)動問題]KI的檢驗,實驗方案如何設(shè)計?[學(xué)生設(shè)計]學(xué)生設(shè)計實驗方案(表2)。
[反思評價]學(xué)生們檢驗KI思路基本一致,將KI氧化為I2,再通過淀粉溶液檢驗碘單質(zhì)的存在,運用氧化還原反應(yīng)的知識分析出KI具有還原性,設(shè)計加入氧化劑檢驗。
[驅(qū)動問題]KIO3的檢驗,實驗方案如何設(shè)計?
[學(xué)生設(shè)計]學(xué)生設(shè)計實驗方案(表3)。
[學(xué)生匯報]無明顯現(xiàn)象,碘酸鉀和碘化鉀沒有發(fā)生反應(yīng)。再滴加2-3滴稀硫酸溶液,出現(xiàn)藍色。說明有碘單質(zhì)生成。
[教師追問]我們加入硫酸就能看到藍色,那么硫酸在這里有什么作用呢?
[學(xué)生觀點]硫酸氧化了KI,產(chǎn)生I2,所以產(chǎn)生藍色;硫酸作為一種催化劑,催化反應(yīng);硫酸提供了一種酸性環(huán)境。
[反思評價]實驗中加入硫酸使得反應(yīng)更容易發(fā)生,說明氧化性和還原性會受到環(huán)境的影響(酸堿性、溫度等)。
[驅(qū)動問題]食鹽中補碘劑如何檢驗,請你設(shè)計實驗方案?
[學(xué)生設(shè)計]學(xué)生設(shè)計實驗方案(表4)。
[評價反饋]學(xué)生在分析了KI、KIO3的基礎(chǔ)上很快設(shè)計出實驗方案,在小組討論中,學(xué)生覺得KI的加入也有可能被溶液中氧氣氧化而產(chǎn)生碘單質(zhì)使淀粉變藍。所以第二小組的學(xué)生提出增加空白實驗對照組,實驗方案更加科學(xué)嚴謹。
[歸納總結(jié)]對于陌生物質(zhì)的研究,我們可以站在化合價的角度預(yù)測物質(zhì)可能存在的性質(zhì),并通過理論分析尋找合適的氧化劑或還原劑,設(shè)計實驗驗證,最終得出結(jié)論。物質(zhì)性質(zhì)(氧化性、還原性)的研究模型(見圖2)。
[評價反饋]學(xué)生通過前面問題地解決,知道碘酸鉀和碘化鉀的檢驗方法,知道從化合價角度分析其氧化性和還原性。在小組合作實驗的過程中,培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力和團隊合作精神,在項目探究的最后,教師幫助學(xué)生得出物質(zhì)性質(zhì)(氧化性、還原性)的研究模型,將知識內(nèi)容升華,將知識能力內(nèi)化,促進學(xué)生形成一定的探究模型,達到科學(xué)探究的學(xué)科素養(yǎng)。
[課堂收獲]暢所欲言,談一談本節(jié)課你有哪些收獲?
[學(xué)生收獲1]熟悉了碘的存在形式,碘的相關(guān)化合物的檢驗方法。
[學(xué)生收獲2]研究陌生物質(zhì)的性質(zhì)可以從物質(zhì)類別和價態(tài)兩個角度去分析。
[學(xué)生收獲3]學(xué)會了用實驗探究的方法驗證假設(shè)是否正確,并且需要注重實驗方案的嚴謹。
五、項目學(xué)習(xí)特色
氧化還原反應(yīng)的復(fù)習(xí),在學(xué)生學(xué)完氧化還原的基本概念和規(guī)律后,是一次運用項目式學(xué)習(xí)進行復(fù)習(xí)教學(xué)的嘗試。傳統(tǒng)氧化還原復(fù)習(xí)主要進行習(xí)題講評,對比兩種復(fù)習(xí)課的呈現(xiàn)方式,我們可以發(fā)現(xiàn)許多不同點(見表5)。
以“探秘加碘鹽”為項目的復(fù)習(xí)課堂,將該項目拆解為補碘劑的選擇、補碘劑的性質(zhì)預(yù)測、補碘劑的實驗探究三個課堂任務(wù),在任務(wù)解決的過程中設(shè)置驅(qū)動性問題引發(fā)學(xué)生的思考與思維的碰撞,在思考問題的同時提取氧化還原的基本概念和規(guī)律并嘗試解決問題。比如:在性質(zhì)預(yù)測時,學(xué)生需要結(jié)合元素化合價提出其可能的性質(zhì);在設(shè)計實驗方案時學(xué)生需要分析氧化還原的反應(yīng)規(guī)律;在進行實驗論證時學(xué)生需要結(jié)合實驗現(xiàn)象歸納整理實驗結(jié)論。因此在項目式學(xué)習(xí)過程中知識得到了整合運用,學(xué)生對知識內(nèi)容的認識更加系統(tǒng)化。
氧化還原反應(yīng)項目學(xué)習(xí)以學(xué)生為主體,通過“探秘加碘鹽”的項目研究,讓學(xué)生在真實的問題情境中去實踐,注重學(xué)生的實踐性和參與性,不僅可以獲得基本的學(xué)科知識,而且在探究和解決問題的過程中獲得基本知識和技能,關(guān)鍵能力和必備品格,有利于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。
此外,教師是學(xué)生在項目學(xué)習(xí)中的合作者,引導(dǎo)學(xué)生選擇合適的解決問題的思路和方法。教師需要不斷地和項目學(xué)習(xí)小組成員溝通,請他們匯報合作學(xué)習(xí)結(jié)果、分析答題思路或?qū)ζ渌瑢W(xué)的思路方法進行點評等。教師通過追問、評價和示范等行為有效促進學(xué)生用化學(xué)知識解決問題,使得課堂中師生互動觸及高階思維。課堂中師生互動更加有效,將化學(xué)知識融入生活,讓化學(xué)學(xué)科知識有了人情味。
參考文獻
[1]侯肖,胡久華.在常規(guī)課堂教學(xué)中實施項目式學(xué)習(xí)——以化學(xué)教學(xué)為例[N].教育學(xué)報,2016-8-12(4).
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