一根铝丝上的思维之旅

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  摘要:单元复习课中创新教学思路,充分发挥实验探究的教学功能,以一根铝丝上的多端变化为栽体,展开了铝及其化合物复习,实践中取得理想的教学效果。
  关键词:单元复习;实验探究;课堂教学;铝土矿到铝合金
  文章编号:1008—0546(2016)07—0050-03
  中图分类号:G633.8
  文献标识码:B
  doi:10.3969/j.issn.1008—0546.2016.07.018
  我们的课堂从不缺知识点的排列堆积、正确答案的遥相呼应,却经常忽略问题解决背后的思维尺度、植根于学生头脑中知识的建构。一提到复习课,教学中经常会出现以下两种情况:一是教师以讲解知识辅以例题作为教学的主要形式,成为新授课的“重复”;二是搞“默写方程式”、“母题研究”,以大量的、繁复的机械训练作为巩固知识的主要手段与形式。这样的复习课既无激发学生兴趣的情境,也无在思维方法上烙刻痕迹的举措,因此这样的复习课无法调动学生学习的积极性和主动性,学生感觉疲惫不堪,教学效果事倍功半。所以往往有多数学生不愿意上复习课,上复习课太累且收获不大。
  “从铝土矿到铝合金”是苏教版化学1专题三的第一单元内容,教材重视从学生已有经验出发,密切联系社会生产、生活实际,学习最基础的化学核心内容,坚持“从生活中来,到生活中去”的理念介绍了铝及铝合金、铝的氧化物与氢氧化物、从铝土矿中提取铝等三部分内容。对于这部分内容的复习教学,很多教师都很重视“铝三角”这一核心知识的构建,课堂中引导学生回忆旧知、分析例题以突出核心知识。如何在传承中寻求发展与突破,最大程度促进学生思维水平的提高?笔者尝试了以实验为载体,充分发挥实验的教学功能,以一根铝丝上的思维之旅,展开对“从铝土矿到铝合金”这一单元的复习教学,力求促进学生思维发展,提高课堂效率。
  一、教学过程
  1.开门见山,直奔主题
  [问题引入]根据铝在金属活动性顺序表中位置,分析一根铝丝放人CuSO4溶液中会有什么现象?
  [学生回答]学生甲,会反应,生成红色的铜。
  学生乙,不反应,因为铝的表面有氧化膜。
  [教师评价]刚才两位同学的回答都很好,代表了两种不同的观点,且都有判断的依据。到底哪种观点更为科学?实验是化学的最高法庭。
  [实验展示]向硫酸铜溶液中加人一根约5cm长、约2mm粗的铝丝,观察。
  [学生观察]观察现象后并描述,一段时间后,几乎无明显现象。
  [教师追问]结合实验现象,铝表现出良好的耐腐蚀性原因是什么?氧化膜是如何形成的?
  [学生回答]铝与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜覆盖铝表面,从而阻止内部的铝继续被氧化。
  [教师评价]回答很好!铝丝的耐腐蚀性除了与空气中的氧气作用,作为工业产品,真是根据铝的这一性质,在铝丝表面氧化处理,提高氧化膜的厚度,加强对铝的保护。
  2.发现问题,深入探究
  (1)除去氧化膜的一般方法——A12O3、Al的性质复习
  [教师提问]根据铝的活动性,铝应该能与硫酸铜溶液反应,那么如何实现这根铝丝与硫酸铜的反应?
  [学生异口同声]除去氧化膜。
  [教师追问]这层氧化膜的成分是什么,如何除去铝丝表面的氧化膜?
  [学生回答]学生甲,与酸反应,如HCl;学生乙,与碱反应,如NaOH;学生丙,用砂纸打磨。
  [教师总结]氧化铝是一种两性氧化物,既能与酸反应,也能与碱反应。请写出以上化学反应的方程式。
  [学生书写]练习化学方程式与离子方程式的书写。
  [教师追问]除氧化膜时,如何判断氧化膜除得已经差不多了?
  [学生回答]铝丝表面产生大量气泡。
  [教师追问]气泡的成分是什么?写出发生反应的离子方程式。
  [学生书写]离子方程式的书写。
  (2)除去氧化膜的特殊方法——正确理解铝制品的使用
  [教师提问]除去铝丝表面的氧化膜还有别的方法吗?
  [学生反馈]奇怪、沉默。
  [教师展示]课本拓展视野内容:“铝制品表面虽然有致密的氧化膜保护,但若遇到酸、碱及氯化钠溶液均会发生反应而被腐蚀,因为氧化铝、铝都能与酸或碱溶液反应。氯化钠溶液中的氯离子会破坏氧化膜的结构,加速铝制品的腐蚀。所以,铝制品不宜用于盛放酸碱溶液,不宜长时间盛放咸菜等腌制食品,也不能用具有强酸或强碱性的洗涤剂来洗涤铝制品。”
  [学生反馈]恍然大悟。可以加入氯化钠破坏氧化膜。
  [教师实验]向刚才盛有一根铝丝的硫酸铜溶液中加入少量氯化钠固体。观察现象。
  [学生回答]学生甲:铝丝的表面析出红色疏松的铜,有点像铁锈,溶液蓝色变浅。
  学生乙:好像还有气泡。
  [教师评价]同学们观察得都很仔细。学习化学,一定要尊重实验事实,当遇到实验现象与自己的知识不一致时,要学会分析与猜测,并进行研究。
  [教师追问]你能猜测出气泡的成分是什么吗?是由何种微粒转变来的?
  [学生回答]可能是H2或O2,由水或硫酸铜。
  [教师引导]能从体系存在的元素种类以及前面所学氧化还原反应理论加以分析吗?
  [学生回答]根据化合价变化,应该是H2,由H 转变过来。铝与水是不反应的,这个溶液是酸性的。
  [教师追问]你能理解硫酸铜溶液显酸性吗?
  [学生回答]以前学过的碳酸钠溶液显碱性,硫酸铜溶液显酸性是可能的。   [教师评价]这位同学回答很好,已经能联系前面知识进行分析,很有感觉了!化学学科的发展也是在“提出问题一猜想假设一实验探究一结论分析”过程中不断完善的。
  [学生书写]用离子方程式表示出实验结论。
  (3)探究异常现象——发现问题解决问题
  [教师展示]用镊子取出铝丝,用滤纸擦掉表面的铜。此时铝无氧化膜的保护。截取两段lcm长的铝丝,分别放人等体积浓度为3 mol·L-1的H2SO4和6 mol·L-1HCl的溶液中,观察现象。
  [学生观察]盛有盐酸的试管中产生大量气泡,而盛有硫酸的试管中反应很微弱。
  [教师提问]同为铝与酸反应,现象为什么差异这么大呢?
  [学生回答]学生甲,二者的浓度不同,盐酸的浓度大反应剧烈;学生乙,不对,二者的浓度虽然不同,但H’浓度是相同的,反应的本质是Al与H 反应,现象有些诡异。
  [教师评价]理越辩越明。很多问题就是在争论下不断化解的。刚才同学们已经学会从离子反应角度分析化学反应了,这很好。
  [教师引导]两种酸有什么差异呢?我们可以根据现象不同提出哪些猜想呢?我提一个,大家看看是否合理,可能是C1-对反应具有促进作用,而sO4对反应没有影响。
  [学生回答]学生甲,那也可能C1-对反应没有影响,而SO4对反应具有阻碍作用;
  学生乙,也可能为cl对反应具有促进作用,而sO4对反应具有阻碍作用:
  学生丙,可能是cl、sO4均对反应具有促进作用,但cl影响更大;
  学生丁,可能是Cl、SO4均对反应具有阻碍作用,但Cl影响更小:
  学生戊,……
  [教师引导]刚才讨论的核心在于c1、SO4一对反应的影响,我们如何设计实验来证明我们的哪个猜想是正确的呢?
  [学生交流]讨论设计实验方案。
  [汇报方案]另取两根大小相同、表面处理过的铝片,分别放人到盛有同体积、c(H )相同的稀硫酸和盐酸的试管,在盛有硫酸的试管中加入少量NaCl或KCl固体,观察气泡产生的快慢:在盛有盐酸的试管中加人少量Na2sO4或K2SO4固体,观察气泡产生的快慢。
  [实验验证]通过最终实验现象的对比,可基本得出这样的结论:C1-对反应具有促进作用,而S042一对反应具有阻碍作用。
  [教师总结]实验对于化学而言,正如羽翼于飞鸟。科学的实验方法及问题分析能力是主动获取化学知识的基础。
  3.还原原貌,点到为止
  [教师提问]现在还剩下最后这一小段铝丝,这段铝丝表面的氧化膜已经除去,如果把它放人硫酸铜溶液中,很快就会被腐蚀。你能想个办法恢复原貌,增强这段铝丝的耐腐蚀性吗?
  [学生回答]那就把这段铝丝在空气中放得时间长一些吧!
  [教师追问]还有别的方法吗?
  [学生回答]学生交流后,有同学提出把铝丝放人浓硫酸或浓硝酸中。
  [教师展示]将这段铝丝一分为二,分别投人盛有浓硫酸、浓硝酸的试管中。4分钟后取出,投入盛有硫酸铜的烧杯中。
  [学生观察]铝丝在浓硫酸、浓硝酸中钝化时,无明显现象。当放入硫酸铜溶液中,反应缓慢,少量气泡,析出少量红色物质。
  [教师总结]钝化时表面生成一层致密的氧化膜,但由于时间不长,氧化膜的厚度还不够,所以与硫酸铜溶液有轻微的反应。
  4.追溯来源。回归课本
  [教师提问]铝是一种较活泼的金属,这根铝丝如何从自然界中获取的呢?
  [学生回答]铝土矿到铝单质的流程。
  [投影展示]铝的提取过程。
  [指导思考]1.每步操作的作用是什么?
  2.写出相应的化学方程式。
  3.氧化铝具有两性,但为什么铝土矿不先用盐酸溶解再碱化?
  [完善知识]结合本节课一根铝丝的多端变化,画出铝及其化合物的转化图。
  二、教学思考
  1.关注有效性是单元复习课的核心
  提高课堂效率是新课程重要的理念之一。单元复习课不同于新授课,不需要面面俱到,而是要引导学生把相对独立进行教学的知识,进行重组、整理,进而加深学生对知识的理解和贯通,把握好各知识之间的内在联系,构建出知识网络或体系,真正体现知识、能力的拓展。因此,复习课要启发学生的思维,使学生积极地参与课堂。本节课通过实验情景,有效地吸引学生参与课堂教学活动,问题设计具有开放性,让不同层次的学生都能积极参与,在参与中体会满足感、优越感。从学生的思考、表达、实验等过程可体现学生较高的热情,下课时还有学生兴奋地说“这根铝丝被虐暴了”,在这种状态下的课堂教学肯定会提高复习课的有效性。
  2.突出化学实验提升学生科学素养的功能
  化学是一门“以实验为基础”的科学,挖掘和整合化学实验在化学单元复习课中的功能和作用,对于激发学生的学习兴趣、创设生动活泼的教学情景,帮助学生理解和掌握化学知识和技能,启迪学生的科学思维,转变学生的学习方式,形成终身学习的意识和能力,具有重要的意义。本节课始终围绕一根铝丝的多端变化展开,必然会加强实验设计、操作、探究、评价等实验环节的复习,引导学生用所学知识去理解探究实验,用探究的模式去表达实验。
  3.重视科学探究在提高课堂效率方面的作用
  复习课中引入探究活动,重视了学习过程与方法,丰富了情感态度与价值观,避免了死记知识与结论,达到了活学活用,能弥补新授课教学时讲不清或不能讲的问题。随着探究活动的开展,发展了学生“预测与实验验证”物质性质能力,提高了探究能力。本节课中,将探究实验引入复习课,避免把学过的知识机械地重复一遍,精心进行教学设计,创造性地去构建复习过程,让学生在问题的引领下去寻找知识间的联系,以提高学生分析解决问题的能力。这样的课堂能有效地调动学生的学习积极性和主动性,形成良好的师生互动,从而提高课堂效率。
  单元复习课的有效性研究是永元止境的。从指导思想上,力求能体现培养学生的能力;从知识结构上,力求能综合所学知识,形成知识体系;从组织实施上,力求能变换情景,使学生主动参与课堂。只有教师创新自己的教学思路,摆脱枯燥无味的课堂,才能构建充满生命活力的学习过程。只有尊重学生,鼓励学生以各种形式参与课堂,才能使学生体会到快乐与进步,还原学生学习的主体性。
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