论文部分内容阅读
【摘要】本文以《从铝土矿中提取铝》教学内容为载体，按照新课程标准中关于培养化学学科核心素养的理念，重新审视教材，进行精心设计，创设真实教学情景，并善于运用追问策略，激发学生主动参与，将学科素养的培养贯穿于教学设计之中。
【关键词】从铝土矿中提取铝 学科素养 追问 教学设计
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）24-0086-02
一、问题的提出
2017年新课程标准中指出，化学课程的基本理念是以发展化学学科核心素养为主旨，重视开展“素养为本”的教学[1]。我国的高中课程改革也正式走入“素养革命”的时代，化学学科核心素养是高中生发展核心素养的重要组成部分，是学生具有化学学科特质的关键能力和品格。那么如何将化学核心素养的培养落实在课堂教学中，使其在课堂上落地生根，成为广大一线教师面临的新考验、新任务[2]。
二、教学设计
1.教学背景分析
（1）教学指导思想分析
培养化学学科核心素养的课堂教学，应该从以“教”为主转向以“学”为主，从重视学科知识的传授、灌输转向重视学生自主学习，思考探究，设计一系列问题链，将科学精神宏观辨识与微观探析、科学态度与社会责任等学科核心素养融入教学活动当中，让学生在学习中反思以便获得化学核心知识，发展化学学科核心素养[3]。
（2）教学内容分析
本节课选自苏教版必修1专题3第一单元，教材以制备铝的工艺流程为载体，以探讨Al2O3的化学性质为主线，围绕这一主线设计相应的探究活动，激发学生的探究热情。本节课是学生认识从矿物中提取金属的开端，也是从上一专题“从海水中获得物质”转变到“从矿物中获取金属”过渡，为之后铁、铜等金属元素的学习打下基础，具有承上启下的作用。并且本节内容中有关氧化铝的反应也为下节课学生对铝的两性的理解提供了铺砖引路的作用。
（3）学情分析
在初中阶段已对铝的性质有了一定的了解，学生通过前一个专题的学习中接触了从海水中获取物质的方法，并且有一定的实验探究能力和学习活泼金属冶炼方法的经验。因此本课内容从铝土矿中提取铝对学生来说并不陌生，有利于本节教学的展开。但是学习者作为高一学生，他们虽思维敏捷，但不够严谨，并且缺乏对新知识进行总结和提高的能力。
2.教学目标
（1）知识与技能
①了解铝在地壳中金属元素的含量；
②了解铝的存在、物理性质和用途；
③掌握铝的冶炼方法。
（2）过程与方法
通过对工艺流程的探究，采用预测归纳、探究探析等方法，学会发现问题、提出问题、分析问题、解决问题，培养勇于创新、敢于质疑和团队合作的精神。
（3）情感态度与价值观
通过对工艺流程的问题探究，培养学生从信息中获取新知识的能力，培养主动参与交流、团队合作的精神，体验化学科学的发展对人类生命活动的影响。
3.教学重难点
铝土矿到铝单质的两个过程：提纯和电解。
4.教学过程
【教学环节1】 提出问题，引入新课
[师]铝土矿如何变成铝单质？发生了变化？ 你的猜想是什么？
[生]提取鋁土矿可以得到铝单质，铝土矿中主要存在化合态的Al2O3，通过还原氧化铝得到游离态的Al单质。
[师]阅读课本了解铝在地壳中金属元素的含量，以及其物理性质和用途。
[生]阅读并小结。
【教学环节2】分析比较，探究铝土矿到铝合金的本质
[师]Al2O3到游离态的Al单质是怎么变化过程？
[生]氧化还原反应，是一个还原过程。
[师]用什么办法来还原？
[生]通电。
[师]通电既不是氧化剂又不是还原剂，请问通电的作用？
[生]通电可以达到还原的作用，是一种强有力的氧化还原手段。
[师]学习过什么来证明通电确实是强有力的氧化还原手段？
[生]并分析化学方程中化合价变化和氧化剂还原剂。
[师]电解NaCl溶液中Na+不还原成Na单质，怎么能把Na+还原成Na单质？
[生]电解熔融状态的NaCl。
[师]本节课要把Al2O3还原成Al单质中要注意的要点是什么？
[生]电解熔融状态的Al2O3。
【教学环节3】物质的分离：如何提纯
[师]工艺流程那么复杂，为什么本节课不直接改为“从氧化铝到铝单质”？
[生]因为铝土矿中主要成分是氧化铝，但是存在其他杂质比如说SiO2、Fe2O3等等，需要提纯的过程。
[师]利用物质分离的角度，思考如何提纯？
[生]加入NaOH溶液，溶解氧化铝，从而除去杂质。
[师]为什么可以溶解Al2O3而不溶解SiO2、Fe2O3等？
[生]因为Al2O3是两性氧化物，氧化铝与氢氧化钠反应生成盐（NaAlO2）。而氧化铁是碱性氧化物，不与碱反应。
[师]SiO2是酸性氧化物，但是因为有Al2O3存在，SiO2绝大部分不溶解是转入沉淀中，若矿石中SiO2很多则会溶解，需要进一步处理。氧化铝溶解后生成的NaAlO2如何变回Al2O3？
[生]通入二氧化碳，变成Al（OH）3，Al（OH）3受热分解成氧化铝，并书写化学方程式。
[师]思考碳酸钠如何变成CO2？类比的方法来考虑偏铝酸钠变成Al2O3。
[生]盐1+酸1-→盐2+酸2，类似NaAlO2+H2CO3→HAlO2（H3AlO3）+NaHCO3。
[师]提取过程用到什么性质？
[生]Al2O3以及Al（OH）3的两性。
[师]电解过程用到什么性质？
[生]Al是活泼的金属，在自然界中主要存在化合态，若有得到游离态的铝单质，需要用到强有力的氧化还原手段—电解。
【教学环节3】归纳总结
教师归纳总结：要想从铝土矿到铝合金，主要涉及两个步骤：即提纯与电解。（1）提纯是物质分离的一种，其中重点涉及到Al2O3以及Al（OH）3的两性的知识；（2）要想从化合态变化到游离态，需要涉及氧化还原反应，若是制得得产物是活泼金属单质，则需要借助电解方法。
【教学环节4】解决问题，拓展应用
[问题解决1]偏铝酸钠转化成氢氧化铝有几种方案？
[问题解决2]根据书本的铝土矿提取工艺流程图，可以做哪些调整和修改？
三、教后反思
本节课以问题作为任务驱动，通过问题引导，体验工艺流程中提取活泼金属的过程，重点围绕提取和电解两个方面，整体把握Al、Al2O3、Al（OH）3的性质，以及相互转化。本节课的教学设计立足于让学生“动”起来，培养学生“提出或发现问题→分析问题、解决问题→在解决问题的过程中获取知识、技能和策略从而完善自己的认知结构→能够应用自己所学的新知识解决新问题”的能力，在这个层层递进的过程中使学生能够不断完善自己的认知结构，提高自己的学习能力[4]。
参考文献：
[1] 普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：3-5.
[2] 胡巢生. 基于学科核心素养的初中化学教学设计——以“质量守恒定律”为例[J]. 化学教学，2018，2： 45-49.
[3] 王云生. 学科核心素养的培养是学科教育的灵魂[J]. 基础教育课程，2016，187： 15-19.
[4] 庄德刚. 基于发展化学学科核心素养的教学设计与反思——以“碳酸钠的性质与应用”为例[J]. 化学教与学，2017，7： 77-80.
【关键词】从铝土矿中提取铝 学科素养 追问 教学设计
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）24-0086-02
一、问题的提出
2017年新课程标准中指出，化学课程的基本理念是以发展化学学科核心素养为主旨，重视开展“素养为本”的教学[1]。我国的高中课程改革也正式走入“素养革命”的时代，化学学科核心素养是高中生发展核心素养的重要组成部分，是学生具有化学学科特质的关键能力和品格。那么如何将化学核心素养的培养落实在课堂教学中，使其在课堂上落地生根，成为广大一线教师面临的新考验、新任务[2]。
二、教学设计
1.教学背景分析
（1）教学指导思想分析
培养化学学科核心素养的课堂教学，应该从以“教”为主转向以“学”为主，从重视学科知识的传授、灌输转向重视学生自主学习，思考探究，设计一系列问题链，将科学精神宏观辨识与微观探析、科学态度与社会责任等学科核心素养融入教学活动当中，让学生在学习中反思以便获得化学核心知识，发展化学学科核心素养[3]。
（2）教学内容分析
本节课选自苏教版必修1专题3第一单元，教材以制备铝的工艺流程为载体，以探讨Al2O3的化学性质为主线，围绕这一主线设计相应的探究活动，激发学生的探究热情。本节课是学生认识从矿物中提取金属的开端，也是从上一专题“从海水中获得物质”转变到“从矿物中获取金属”过渡，为之后铁、铜等金属元素的学习打下基础，具有承上启下的作用。并且本节内容中有关氧化铝的反应也为下节课学生对铝的两性的理解提供了铺砖引路的作用。
（3）学情分析
在初中阶段已对铝的性质有了一定的了解，学生通过前一个专题的学习中接触了从海水中获取物质的方法，并且有一定的实验探究能力和学习活泼金属冶炼方法的经验。因此本课内容从铝土矿中提取铝对学生来说并不陌生，有利于本节教学的展开。但是学习者作为高一学生，他们虽思维敏捷，但不够严谨，并且缺乏对新知识进行总结和提高的能力。
2.教学目标
（1）知识与技能
①了解铝在地壳中金属元素的含量；
②了解铝的存在、物理性质和用途；
③掌握铝的冶炼方法。
（2）过程与方法
通过对工艺流程的探究，采用预测归纳、探究探析等方法，学会发现问题、提出问题、分析问题、解决问题，培养勇于创新、敢于质疑和团队合作的精神。
（3）情感态度与价值观
通过对工艺流程的问题探究，培养学生从信息中获取新知识的能力，培养主动参与交流、团队合作的精神，体验化学科学的发展对人类生命活动的影响。
3.教学重难点
铝土矿到铝单质的两个过程：提纯和电解。
4.教学过程
【教学环节1】 提出问题，引入新课
[师]铝土矿如何变成铝单质？发生了变化？ 你的猜想是什么？
[生]提取鋁土矿可以得到铝单质，铝土矿中主要存在化合态的Al2O3，通过还原氧化铝得到游离态的Al单质。
[师]阅读课本了解铝在地壳中金属元素的含量，以及其物理性质和用途。
[生]阅读并小结。
【教学环节2】分析比较，探究铝土矿到铝合金的本质
[师]Al2O3到游离态的Al单质是怎么变化过程？
[生]氧化还原反应，是一个还原过程。
[师]用什么办法来还原？
[生]通电。
[师]通电既不是氧化剂又不是还原剂，请问通电的作用？
[生]通电可以达到还原的作用，是一种强有力的氧化还原手段。
[师]学习过什么来证明通电确实是强有力的氧化还原手段？
[生]并分析化学方程中化合价变化和氧化剂还原剂。
[师]电解NaCl溶液中Na+不还原成Na单质，怎么能把Na+还原成Na单质？
[生]电解熔融状态的NaCl。
[师]本节课要把Al2O3还原成Al单质中要注意的要点是什么？
[生]电解熔融状态的Al2O3。
【教学环节3】物质的分离：如何提纯
[师]工艺流程那么复杂，为什么本节课不直接改为“从氧化铝到铝单质”？
[生]因为铝土矿中主要成分是氧化铝，但是存在其他杂质比如说SiO2、Fe2O3等等，需要提纯的过程。
[师]利用物质分离的角度，思考如何提纯？
[生]加入NaOH溶液，溶解氧化铝，从而除去杂质。
[师]为什么可以溶解Al2O3而不溶解SiO2、Fe2O3等？
[生]因为Al2O3是两性氧化物，氧化铝与氢氧化钠反应生成盐（NaAlO2）。而氧化铁是碱性氧化物，不与碱反应。
[师]SiO2是酸性氧化物，但是因为有Al2O3存在，SiO2绝大部分不溶解是转入沉淀中，若矿石中SiO2很多则会溶解，需要进一步处理。氧化铝溶解后生成的NaAlO2如何变回Al2O3？
[生]通入二氧化碳，变成Al（OH）3，Al（OH）3受热分解成氧化铝，并书写化学方程式。
[师]思考碳酸钠如何变成CO2？类比的方法来考虑偏铝酸钠变成Al2O3。
[生]盐1+酸1-→盐2+酸2，类似NaAlO2+H2CO3→HAlO2（H3AlO3）+NaHCO3。
[师]提取过程用到什么性质？
[生]Al2O3以及Al（OH）3的两性。
[师]电解过程用到什么性质？
[生]Al是活泼的金属，在自然界中主要存在化合态，若有得到游离态的铝单质，需要用到强有力的氧化还原手段—电解。
【教学环节3】归纳总结
教师归纳总结：要想从铝土矿到铝合金，主要涉及两个步骤：即提纯与电解。（1）提纯是物质分离的一种，其中重点涉及到Al2O3以及Al（OH）3的两性的知识；（2）要想从化合态变化到游离态，需要涉及氧化还原反应，若是制得得产物是活泼金属单质，则需要借助电解方法。
【教学环节4】解决问题，拓展应用
[问题解决1]偏铝酸钠转化成氢氧化铝有几种方案？
[问题解决2]根据书本的铝土矿提取工艺流程图，可以做哪些调整和修改？
三、教后反思
本节课以问题作为任务驱动，通过问题引导，体验工艺流程中提取活泼金属的过程，重点围绕提取和电解两个方面，整体把握Al、Al2O3、Al（OH）3的性质，以及相互转化。本节课的教学设计立足于让学生“动”起来，培养学生“提出或发现问题→分析问题、解决问题→在解决问题的过程中获取知识、技能和策略从而完善自己的认知结构→能够应用自己所学的新知识解决新问题”的能力，在这个层层递进的过程中使学生能够不断完善自己的认知结构，提高自己的学习能力[4]。
参考文献：
[1] 普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：3-5.
[2] 胡巢生. 基于学科核心素养的初中化学教学设计——以“质量守恒定律”为例[J]. 化学教学，2018，2： 45-49.
[3] 王云生. 学科核心素养的培养是学科教育的灵魂[J]. 基础教育课程，2016，187： 15-19.
[4] 庄德刚. 基于发展化学学科核心素养的教学设计与反思——以“碳酸钠的性质与应用”为例[J]. 化学教与学，2017，7： 77-80.