摘要： 課堂是落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的主陣地，具體內(nèi)容是發(fā)展核心素養(yǎng)的重要載體，“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的思維核心?！版V的提取及應(yīng)用”教學(xué)以促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展為目標(biāo)，通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)學(xué)生開(kāi)展證據(jù)推理學(xué)習(xí)，在掌握“鎂的提取及其應(yīng)用”的知識(shí)基礎(chǔ)上，建立歸納、提煉、構(gòu)建形成同類知識(shí)學(xué)習(xí)的一般思路、方法、策略的認(rèn)識(shí)模型，提升學(xué)生的元素化合物學(xué)習(xí)能力。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)； 證據(jù)； 模型； 認(rèn)知發(fā)展

文章編號(hào)： 1005-6629（2018）6-0060-05 中圖分類號(hào)： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生具有化學(xué)學(xué)科特質(zhì)的關(guān)鍵能力和品格，是現(xiàn)代社會(huì)公民必備的科學(xué)素養(yǎng)[1]?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將化學(xué)核心素養(yǎng)概括為：“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”五個(gè)方面[2]。發(fā)揮化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)和功能，將化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展落實(shí)到具體教和學(xué)方式的轉(zhuǎn)變上，落實(shí)在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，在促進(jìn)學(xué)生掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上形成素養(yǎng)，發(fā)揮學(xué)科應(yīng)有的育人功能，成為新時(shí)期化學(xué)課堂教學(xué)的新任務(wù)。

1 設(shè)計(jì)思路

怎樣讓知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程成為素養(yǎng)形成過(guò)程？張華教授認(rèn)為“教學(xué)要尊重學(xué)生的個(gè)人知識(shí)，基于學(xué)生個(gè)體經(jīng)驗(yàn)開(kāi)展教學(xué)；要把知識(shí)當(dāng)做探究的對(duì)象和使用的資源；教學(xué)過(guò)程要將學(xué)科知識(shí)提升為學(xué)科觀念；要讓知識(shí)學(xué)習(xí)成為批判性思維和問(wèn)題解決的過(guò)程……，轉(zhuǎn)變教的理念與學(xué)的方式是素養(yǎng)發(fā)展前提和關(guān)鍵”[3]。

基于上述教學(xué)指導(dǎo)思想，“鎂的提取及應(yīng)用”以“證據(jù)推理促認(rèn)知，認(rèn)知發(fā)展建模型”為課時(shí)教學(xué)的核心目標(biāo)，將活動(dòng)探究、協(xié)作學(xué)習(xí)、問(wèn)題解決等策略融于教學(xué)展開(kāi)環(huán)節(jié)之中。課時(shí)整體設(shè)計(jì)構(gòu)架為： ①以鎂字拆分引題，通過(guò)學(xué)生廣泛舉證鎂在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用的活動(dòng)，構(gòu)建“鎂價(jià)值認(rèn)識(shí)”；②基于學(xué)生已有知識(shí)，提出“鎂有哪些化學(xué)性質(zhì)”問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)學(xué)生尋找鎂是活潑金屬的證據(jù)，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、微觀推理，完善對(duì)鎂化學(xué)性質(zhì)的認(rèn)知，形成“鎂是活潑金屬認(rèn)識(shí)”；③依據(jù)鎂元素在自然界中的存在形態(tài)，提出“如何制備金屬鎂？”“工業(yè)制鎂哪種原理更合適？”“工業(yè)制鎂主要原料來(lái)自何處？”等系列問(wèn)題，類推假設(shè)、分析評(píng)價(jià)，勾畫(huà)鎂的“化學(xué)性質(zhì)—存在形態(tài)—制備方法”的內(nèi)在聯(lián)系認(rèn)識(shí)；④通過(guò)“如何實(shí)現(xiàn)海水提鎂？”設(shè)計(jì)小組方案討論匯報(bào)、分組實(shí)驗(yàn)探究歸納、方案與教材工業(yè)工藝對(duì)照、問(wèn)題解決與研討等活動(dòng)，同主題學(xué)習(xí)內(nèi)容對(duì)比總結(jié)，促進(jìn)學(xué)生形成“物質(zhì)提煉工藝蘊(yùn)含一般共性認(rèn)識(shí)”。教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)緊湊，不僅促進(jìn)學(xué)生對(duì)鎂的性質(zhì)及海水提鎂的認(rèn)知發(fā)展，而且?guī)椭鷮W(xué)生構(gòu)建出同類知識(shí)學(xué)習(xí)的認(rèn)知模型。

2 教學(xué)分析

“鎂的提取及應(yīng)用”是蘇教版《化學(xué)1》專題2“從海水中獲得的化學(xué)物質(zhì)”第二單元教學(xué)內(nèi)容的一部分，該課教學(xué)主要解決“海水中提取鎂和鎂的化學(xué)性質(zhì)”兩部分知識(shí)內(nèi)容，課時(shí)總體認(rèn)知水平要求不高。學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了常見(jiàn)金屬冶煉，海水提取氯、溴、碘等物質(zhì)的基本原理和方法，具備一定的原子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)以及結(jié)構(gòu)推理物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的能力。因此在教學(xué)策略上可采用問(wèn)題導(dǎo)向、問(wèn)題研討、問(wèn)題解決等手段實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移。課時(shí)內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)是幫助學(xué)生掌握鎂的化學(xué)性質(zhì)及海水提鎂工藝中蘊(yùn)含的化學(xué)知識(shí)；構(gòu)建從自然資源獲取重要化學(xué)物質(zhì)的一般步驟認(rèn)識(shí)，從而建立工業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境及資源綜合利用的社會(huì)責(zé)任感。

3 教學(xué)過(guò)程

3.1 “鎂”之社會(huì)價(jià)值

[拆字引題]今天我們學(xué)習(xí)一種美麗金屬的相關(guān)知識(shí)，同學(xué)們知道它是誰(shuí)嗎？

展示： ①“鎂”文字；②精美金屬鎂錠圖片。

[提出問(wèn)題]金屬鎂有廣泛用途及社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，請(qǐng)舉例說(shuō)明鎂的價(jià)值“美譽(yù)”。

[各抒己見(jiàn)]“厲害了我的國(guó)”，“厲害了金屬鎂”。

① 中國(guó)長(zhǎng)征系列火箭、C919大飛機(jī)等航天設(shè)備；

② 和諧號(hào)動(dòng)車(chē)、復(fù)興號(hào)高鐵等鐵路交通設(shè)備；

③ 汽車(chē)輪轂、發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)整體構(gòu)架部件設(shè)備；

④ 手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品部件；

⑤ 醫(yī)療器件及各種共享單車(chē)等生活用品；

⑥ “朱日和大閱兵”我國(guó)的軍事機(jī)械儀器設(shè)備。

[資料介紹]① 鎂合金性能： 鎂合金具有良好的輕量性、切削性、耐蝕性、減震性、尺寸穩(wěn)定性和耐沖擊性等優(yōu)點(diǎn)。

② 鎂合金用途： 鎂合金廣泛應(yīng)用于航天軍工、高鐵、汽車(chē)、電子工業(yè)、醫(yī)療康復(fù)器械、自行車(chē)、建筑裝飾、手持工具等領(lǐng)域。鎂合金是我國(guó)新型材料發(fā)展方向之一，工信部“十二五”支持發(fā)展的400多種新材料目錄中，與鎂相關(guān)的就有12個(gè)，特別在航天軍工方面尤為突出，鎂有“航天金屬”的美譽(yù)。

③ 2011～2015年中國(guó)鎂合金產(chǎn)量規(guī)模及變化趨勢(shì)（圖1）。

設(shè)計(jì)意圖： 鎂字拆分為金與美，“鎂與美”諧音引入課題，激發(fā)學(xué)生興趣。聯(lián)系實(shí)際提出問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)尋找生產(chǎn)、生活中“應(yīng)用之鎂”的證據(jù)，再通過(guò)數(shù)據(jù)模型等手段，建構(gòu)起對(duì)鎂有廣泛社會(huì)價(jià)值“美譽(yù)”的重要金屬的認(rèn)識(shí)。

3.2 “鎂”之化學(xué)性質(zhì)

[提出問(wèn)題]鎂化學(xué)性質(zhì)如何？請(qǐng)用事實(shí)證據(jù)說(shuō)明你的認(rèn)識(shí)。

[學(xué)生匯報(bào)]鎂是一種活潑金屬，能與很多物質(zhì)反應(yīng)。

① 鎂能與酸反應(yīng)（如鹽酸、稀硫酸）；

② 鎂能與一些鹽反應(yīng)（如硫酸銅、硝酸銀）；

③ 鎂能與活潑非金屬單質(zhì)反應(yīng)（如氧氣、氯氣）。

[案例情境]展示“天津市某鎂制品工廠，由于鎂屑燃燒不慎引發(fā)大火”場(chǎng)景圖。

[提出問(wèn)題]能否用水或泡沫滅火器進(jìn)行滅火？為什么？

[實(shí)驗(yàn)觀察]① 鎂條與熱水反應(yīng)（滴加酚酞試劑）；

② 將點(diǎn)燃的鎂條伸入盛有半瓶碳酸飲料瓶中（鎂與二氧化碳反應(yīng)）。

已知： 碳酸飲料瓶上方空氣在實(shí)驗(yàn)前通過(guò)擠壓、振蕩方式排除。

③ 鎂條在氮?dú)庵腥紵龑?shí)驗(yàn)視頻。

[學(xué)生活動(dòng)]書(shū)寫(xiě)鎂與二氧化碳、氮?dú)夥磻?yīng)的化學(xué)方程式。

[提出問(wèn)題]能否從原子結(jié)構(gòu)知識(shí)解釋鎂是一種活潑金屬？

[學(xué)生歸納]鎂原子核外電子排布： 2、 8、 2，且鎂原子半徑較大，因此易失2個(gè)電子生成Mg2+，顯+2價(jià)，鎂是一種活潑的金屬。

設(shè)計(jì)意圖： 問(wèn)題“鎂化學(xué)性質(zhì)如何”，驅(qū)動(dòng)學(xué)生尋找鎂活潑性的事實(shí)依據(jù)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。案例情境，拋錨生長(zhǎng)，引出鎂化學(xué)性質(zhì)新知探究，完善鎂化學(xué)活潑性認(rèn)識(shí)，達(dá)成課時(shí)內(nèi)容“鎂之化學(xué)性質(zhì)”教學(xué)目標(biāo)。問(wèn)題引導(dǎo)，宏微結(jié)合，由表及里，進(jìn)一步強(qiáng)化了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)基本認(rèn)知模型。

3.3 鎂”之存在形式

[提出問(wèn)題]自然界中鎂的存在形式怎樣？

[資料支持]鎂元素是地球上儲(chǔ)量最豐富的輕金屬元素之一。自然界中鎂有固體礦和液體礦兩種。固體礦物主要有菱鎂礦（折算鎂儲(chǔ)量約3.43×1010t）、白云石等；液體鎂礦存在于鹽湖（如我國(guó)柴達(dá)木盆地鹽湖）、海水中，鎂總儲(chǔ)量高達(dá)1.50×1015t（展示礦石精美圖片及我國(guó)主要鎂礦比例圖，見(jiàn)圖2）。

圖2 我國(guó)主要含鎂礦物儲(chǔ)量

[提出問(wèn)題]我國(guó)工業(yè)制備金屬鎂的主要原料來(lái)自哪里？

[學(xué)生歸納]主要是液態(tài)鎂礦中的鎂離子（海水或鹽湖）。

設(shè)計(jì)意圖： 性質(zhì)決定存在形式。通過(guò)呈現(xiàn)自然界及我國(guó)鎂礦物形態(tài)、數(shù)據(jù)及比例圖等“鎂之存在”的信息證據(jù)，讓學(xué)生感悟“鎂之高產(chǎn)”的必然，認(rèn)同“海水提鎂”是金屬鎂制備的主要方式，為鎂制備原理研討奠定基礎(chǔ)。

3.4 “鎂”之制備原理

[交流討論]如何制備單質(zhì)鎂？結(jié)合所學(xué)金屬制備原理，說(shuō)說(shuō)你們的想法。

[學(xué)生方案]① 置換法制備。如用鈉、鉀等活潑金屬置換得到鎂；

② 熱還原法制備。如用氫氣、一氧化碳還原氧化鎂制金屬鎂；

③ 電解法制備。如電解氧化鎂、氯化鎂制備金屬鎂。

[原理評(píng)析]師生評(píng)析肯定了原理①③，否定了原理②。

[史料支持]① 1808年英國(guó)化學(xué)家漢弗萊·戴維采用電解熔融MgO制得鎂；

② 1828年法國(guó)化學(xué)家布西用鉀置換熔融的MgCl2得到鎂；

③ 1833年英國(guó)化學(xué)家法拉第又用電解熔融MgCl2制得鎂。

[提出問(wèn)題]依據(jù)下列數(shù)據(jù)（見(jiàn)表1、表2），哪些方法適合工業(yè)制備金屬鎂？

[歸納總結(jié)]一般方法： 電解法；主要原料： （熔融）無(wú)水氯化鎂。

設(shè)計(jì)意圖： 研討“如何將化合態(tài)鎂轉(zhuǎn)化為游離態(tài)鎂”問(wèn)題，激活常見(jiàn)金屬制備原理知識(shí)。學(xué)生假設(shè)、師生互評(píng)、史料支持，從而確定冶煉方法。通過(guò)對(duì)“工業(yè)上通常如何制備鎂”的問(wèn)題討論，以及價(jià)格、熔點(diǎn)等數(shù)據(jù)的證據(jù)展示，從而確立工業(yè)制鎂方案。

3.5 “鎂”之生產(chǎn)工藝

[小組任務(wù)]設(shè)計(jì)以海水為原料獲取金屬鎂的方案（以流程圖形式表示）。

[小組匯報(bào)]學(xué)生小組匯報(bào)制鎂工藝流程總體思路如下：

[問(wèn)題討論]① 將鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂目的是什么？

② 沉淀劑為什么選擇氫氧化鈣？能否用碳酸鈉？

③ 為什么用石灰乳？用澄清石灰水是否可行？

④ 利用曬鹽后母液來(lái)沉降Mg2+有哪些優(yōu)點(diǎn)？

[信息支持]呈現(xiàn)海水常見(jiàn)離子濃度、常用堿市場(chǎng)售價(jià)及鎂的化合物溶解度信息，見(jiàn)圖3，表3、表4。

[實(shí)驗(yàn)探究]模擬海水（稀氯化鎂溶液）、模擬母液（濃氯化鎂溶液）、氫氧化鈉溶液（濃）、澄清石灰水，進(jìn)行鎂離子富集沉淀實(shí)驗(yàn)。

[學(xué)生匯報(bào)]① 模擬海水滴加澄清石灰水無(wú)明顯現(xiàn)象；

滴加氫氧化鈉濃溶液略有沉淀（現(xiàn)象不明顯）。

② 模擬母液滴加澄清石灰水略有沉淀（現(xiàn)象不明顯）；

滴加濃氫氧化鈉有大量沉淀（現(xiàn)象非常明顯）。

[提出問(wèn)題]實(shí)驗(yàn)結(jié)論對(duì)工業(yè)上沉降海水中鎂離子做法有何啟示？

[歸納總結(jié)]① 工業(yè)上要實(shí)現(xiàn)海水中鎂離子沉降，主要把握兩個(gè)方面；

一是海水先進(jìn)行濃縮；二是堿濃度要足夠大。

② 采用石灰乳做沉淀劑優(yōu)點(diǎn)： 一是極大提高了堿的濃度，使鎂離子沉降更加完全；二是石灰乳價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛，可以利用海洋中的貝殼資源，有利于資源綜合利用。

③ 利用母液沉降鎂離子優(yōu)點(diǎn)： 一是提取了氯化鈉，資源利用優(yōu)化；二是母液鎂離子濃度大，沉降更迅速有效。

設(shè)計(jì)意圖： 通過(guò)“如何將海水中鎂離子轉(zhuǎn)化為鎂”問(wèn)題，任務(wù)驅(qū)動(dòng)、小組設(shè)計(jì)、成果匯報(bào)、問(wèn)題研討，凸顯學(xué)生主體性；實(shí)驗(yàn)探究、互動(dòng)釋疑、亮出觀點(diǎn)，培養(yǎng)批判精神；流程、圖表、數(shù)據(jù)證據(jù)呈現(xiàn)，初建工藝模型。

3.6 “鎂”之學(xué)習(xí)提升

[對(duì)照解讀]我們?cè)O(shè)計(jì)思路與實(shí)際生產(chǎn)是否一致？請(qǐng)同學(xué)對(duì)照閱讀教材第55頁(yè)。

[學(xué)生匯報(bào)]① 電解副產(chǎn)物氯氣在實(shí)際工藝中用來(lái)生產(chǎn)HCl，用做溶解氫氧化鎂及MgCl2·6H2O脫水制無(wú)水MgCl2的保護(hù)氣原料，資源循環(huán)利用，提高了經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)又減少氯氣可能對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響。

② 書(shū)本“從海水中提取鎂的流程”圖中，海水直接進(jìn)入沉淀池，在實(shí)際生產(chǎn)中欠妥，應(yīng)該利用海水提取食鹽、溴等物質(zhì)后的母液（濃縮液）更合理。

[提出問(wèn)題]“海水提取鎂”是人類利用化學(xué)知識(shí)，從自然資源獲取重要化學(xué)物質(zhì)，創(chuàng)造社會(huì)價(jià)值的重要舉措之一。結(jié)合專題所學(xué)知識(shí)，歸納從自然界獲取重要化學(xué)物質(zhì)工藝一般包含哪些環(huán)節(jié)？

[學(xué)生歸納]① 礦物富集、產(chǎn)品制備、產(chǎn)品提純（如海水中提取溴、碘）；

② 礦物富集、原料提純、產(chǎn)品制備（如鎂的提取，見(jiàn)板書(shū)）。

[學(xué)以致用]若從海水中提取金屬鈉，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)制備流程方案。

[學(xué)生匯報(bào)]海水→粗鹽→精鹽→金屬鈉。（與鎂制備工藝對(duì)照，板書(shū)中體現(xiàn)）

[小結(jié)完善]總結(jié)本課時(shí)核心內(nèi)容及認(rèn)識(shí)模型，完善課時(shí)教學(xué)板書(shū)設(shè)計(jì)[4]（圖4）。

設(shè)計(jì)意圖： 提出“我們的構(gòu)想與實(shí)際工藝有何異同”問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)學(xué)生閱讀、剖析教材內(nèi)容，對(duì)比反思、問(wèn)題質(zhì)疑，促進(jìn)知識(shí)理解。通過(guò)“制備工藝可劃分為哪些主要環(huán)節(jié)？”，回顧“海水提取氯、溴、碘”知識(shí)，提煉物質(zhì)制備一般“三步曲”。布置“怎樣從海水中提取鈉”任務(wù)，意含“問(wèn)題解決、類比強(qiáng)化、遷移應(yīng)用”學(xué)習(xí)建模之法教學(xué)意圖。

4 教后反思

化學(xué)核心素養(yǎng)不可能憑空產(chǎn)生，核心素養(yǎng)內(nèi)隱于化學(xué)具體內(nèi)容中，是以具體的事實(shí)性化學(xué)知識(shí)為依托，是學(xué)科知識(shí)不斷積累深化的結(jié)果。因此，有效設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，依托化學(xué)概念原理、元素化合物、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等各部分知識(shí)，充分挖掘化學(xué)知識(shí)中所包含的學(xué)科基本觀念和思想，挖掘化學(xué)學(xué)習(xí)的基本方法和思路等化學(xué)核心素養(yǎng)內(nèi)涵成分，形成化學(xué)學(xué)科知識(shí)和觀念的基本理解，是化學(xué)課堂教學(xué)避免化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)與核心素養(yǎng)“兩張皮”，達(dá)成學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)的基本路徑。

“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”是化學(xué)素養(yǎng)的思維核心。如何使該素養(yǎng)落到教學(xué)實(shí)處？用問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)教學(xué)，激活學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)，建立新舊知識(shí)聯(lián)系，驅(qū)動(dòng)學(xué)生收集、提供證據(jù)，依據(jù)證據(jù)展開(kāi)研討，對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)及其變化進(jìn)行分析推理，并運(yùn)用宏微結(jié)合思想解釋、表達(dá)證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系，是核心素養(yǎng)下化學(xué)課堂教學(xué)基本動(dòng)作。用問(wèn)題來(lái)調(diào)控教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑反思、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，是促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)策略與路徑。通過(guò)問(wèn)題解決、比較歸納等靈動(dòng)的教學(xué)手段，發(fā)展學(xué)生認(rèn)識(shí)不同化學(xué)現(xiàn)象背后的一些共性道理，并幫助學(xué)生依據(jù)物質(zhì)及其變化的信息建構(gòu)一般認(rèn)識(shí)以及解決復(fù)雜化學(xué)問(wèn)題的思維框架（模型），是核心素養(yǎng)下化學(xué)課堂教學(xué)所追求的高度。

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