基于發展化學學科素養的教學設計

張鳳金

【摘要】本文以《從鋁土礦中提取鋁》教學內容為載體，按照新課程標準中關于培養化學學科核心素養的理念，重新審視教材，進行精心設計，創設真實教學情景，并善于運用追問策略，激發學生主動參與，將學科素養的培養貫穿于教學設計之中。

【關鍵詞】從鋁土礦中提取鋁 學科素養 追問 教學設計

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）24-0086-02

一、問題的提出

2017年新課程標準中指出，化學課程的基本理念是以發展化學學科核心素養為主旨，重視開展“素養為本”的教學[1]。我國的高中課程改革也正式走入“素養革命”的時代，化學學科核心素養是高中生發展核心素養的重要組成部分，是學生具有化學學科特質的關鍵能力和品格。那么如何將化學核心素養的培養落實在課堂教學中，使其在課堂上落地生根，成為廣大一線教師面臨的新考驗、新任務[2]。

二、教學設計

1.教學背景分析

（1）教學指導思想分析

培養化學學科核心素養的課堂教學，應該從以“教”為主轉向以“學”為主，從重視學科知識的傳授、灌輸轉向重視學生自主學習，思考探究，設計一系列問題鏈，將科學精神宏觀辨識與微觀探析、科學態度與社會責任等學科核心素養融入教學活動當中，讓學生在學習中反思以便獲得化學核心知識，發展化學學科核心素養[3]。

（2）教學內容分析

本節課選自蘇教版必修1專題3第一單元，教材以制備鋁的工藝流程為載體，以探討Al2O3的化學性質為主線，圍繞這一主線設計相應的探究活動，激發學生的探究熱情。本節課是學生認識從礦物中提取金屬的開端，也是從上一專題“從海水中獲得物質”轉變到“從礦物中獲取金屬”過渡，為之后鐵、銅等金屬元素的學習打下基礎，具有承上啟下的作用。并且本節內容中有關氧化鋁的反應也為下節課學生對鋁的兩性的理解提供了鋪磚引路的作用。

（3）學情分析

在初中階段已對鋁的性質有了一定的了解，學生通過前一個專題的學習中接觸了從海水中獲取物質的方法，并且有一定的實驗探究能力和學習活潑金屬冶煉方法的經驗。因此本課內容從鋁土礦中提取鋁對學生來說并不陌生，有利于本節教學的展開。但是學習者作為高一學生，他們雖思維敏捷，但不夠嚴謹，并且缺乏對新知識進行總結和提高的能力。

2.教學目標

（1）知識與技能

①了解鋁在地殼中金屬元素的含量；

②了解鋁的存在、物理性質和用途；

③掌握鋁的冶煉方法。

（2）過程與方法

通過對工藝流程的探究，采用預測歸納、探究探析等方法，學會發現問題、提出問題、分析問題、解決問題，培養勇于創新、敢于質疑和團隊合作的精神。

（3）情感態度與價值觀

通過對工藝流程的問題探究，培養學生從信息中獲取新知識的能力，培養主動參與交流、團隊合作的精神，體驗化學科學的發展對人類生命活動的影響。

3.教學重難點

鋁土礦到鋁單質的兩個過程：提純和電解。

4.教學過程

【教學環節1】 提出問題，引入新課

[師]鋁土礦如何變成鋁單質？發生了變化？ 你的猜想是什么？

[生]提取鋁土礦可以得到鋁單質，鋁土礦中主要存在化合態的Al2O3，通過還原氧化鋁得到游離態的Al單質。

[師]閱讀課本了解鋁在地殼中金屬元素的含量，以及其物理性質和用途。

[生]閱讀并小結。

【教學環節2】分析比較，探究鋁土礦到鋁合金的本質

[師]Al2O3到游離態的Al單質是怎么變化過程？

[生]氧化還原反應，是一個還原過程。

[師]用什么辦法來還原？

[生]通電。

[師]通電既不是氧化劑又不是還原劑，請問通電的作用？

[生]通電可以達到還原的作用，是一種強有力的氧化還原手段。

[師]學習過什么來證明通電確實是強有力的氧化還原手段？

[生]并分析化學方程中化合價變化和氧化劑還原劑。

[師]電解NaCl溶液中Na+不還原成Na單質，怎么能把Na+還原成Na單質？

[生]電解熔融狀態的NaCl。

[師]本節課要把Al2O3還原成Al單質中要注意的要點是什么？

[生]電解熔融狀態的Al2O3。

【教學環節3】物質的分離：如何提純

[師]工藝流程那么復雜，為什么本節課不直接改為“從氧化鋁到鋁單質”？

[生]因為鋁土礦中主要成分是氧化鋁，但是存在其他雜質比如說SiO2、Fe2O3等等，需要提純的過程。

[師]利用物質分離的角度，思考如何提純？

[生]加入NaOH溶液，溶解氧化鋁，從而除去雜質。

[師]為什么可以溶解Al2O3而不溶解SiO2、Fe2O3等？

[生]因為Al2O3是兩性氧化物，氧化鋁與氫氧化鈉反應生成鹽（NaAlO2）。而氧化鐵是堿性氧化物，不與堿反應。

[師]SiO2是酸性氧化物，但是因為有Al2O3存在，SiO2絕大部分不溶解是轉入沉淀中，若礦石中SiO2很多則會溶解，需要進一步處理。氧化鋁溶解后生成的NaAlO2如何變回Al2O3？

[生]通入二氧化碳，變成Al（OH）3，Al（OH）3受熱分解成氧化鋁，并書寫化學方程式。

[師]思考碳酸鈉如何變成CO2？類比的方法來考慮偏鋁酸鈉變成Al2O3。

[生]鹽1+酸1-→鹽2+酸2，類似NaAlO2+H2CO3→HAlO2（H3AlO3）+NaHCO3。

[師]提取過程用到什么性質？

[生]Al2O3以及Al（OH）3的兩性。

[師]電解過程用到什么性質？

[生]Al是活潑的金屬，在自然界中主要存在化合態，若有得到游離態的鋁單質，需要用到強有力的氧化還原手段—電解。

【教學環節3】歸納總結

教師歸納總結：要想從鋁土礦到鋁合金，主要涉及兩個步驟：即提純與電解。（1）提純是物質分離的一種，其中重點涉及到Al2O3以及Al（OH）3的兩性的知識；（2）要想從化合態變化到游離態，需要涉及氧化還原反應，若是制得得產物是活潑金屬單質，則需要借助電解方法。

【教學環節4】解決問題，拓展應用

[問題解決1]偏鋁酸鈉轉化成氫氧化鋁有幾種方案？

[問題解決2]根據書本的鋁土礦提取工藝流程圖，可以做哪些調整和修改？

三、教后反思

本節課以問題作為任務驅動，通過問題引導，體驗工藝流程中提取活潑金屬的過程，重點圍繞提取和電解兩個方面，整體把握Al、Al2O3、Al（OH）3的性質，以及相互轉化。本節課的教學設計立足于讓學生“動”起來，培養學生“提出或發現問題→分析問題、解決問題→在解決問題的過程中獲取知識、技能和策略從而完善自己的認知結構→能夠應用自己所學的新知識解決新問題”的能力，在這個層層遞進的過程中使學生能夠不斷完善自己的認知結構，提高自己的學習能力[4]。

參考文獻：

[1] 普通高中化學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：3-5.

[2] 胡巢生. 基于學科核心素養的初中化學教學設計——以“質量守恒定律”為例[J]. 化學教學，2018，2： 45-49.

[3] 王云生. 學科核心素養的培養是學科教育的靈魂[J]. 基礎教育課程，2016，187： 15-19.

[4] 莊德剛. 基于發展化學學科核心素養的教學設計與反思——以“碳酸鈉的性質與應用”為例[J]. 化學教與學，2017，7： 77-80.