陳玲賢 王晶華

摘要：以蘇教版“金屬鈉的性質和應用”為例，圍繞核心素養(yǎng)中的創(chuàng)新意識、科學精神和社會責任感三個方面，通過分析教學內容選擇合適的教學情境，提出符合學生心理要求的真實的場景或任務，促使學生在真實的體驗中主動思考并獲取知識，從而促進思維的發(fā)展。

關鍵詞：教學情境;真實性;核心素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（2019）05-0028-06

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.05.010

一、問題的提出

化學核心素養(yǎng)作為學生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，共有5個維度：宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識、科學精神與社會責任。但是要使這5個維度的素養(yǎng)在化學教學過程中體現出來，比較容易忽略的是培養(yǎng)創(chuàng)新意識、科學精神和社會責任感。不少教師為了在教學過程中體現這些方面，草率地將其等同于介紹物質在現實生活中的用途，即便是廣受重視的探究式教學法，教師在處理教學內容時也是一味地強調探究的步驟，而忽略了探究的背景的重要性，比如在金屬鈉的學習過程中，為了引入金屬鈉性質的探究，大多數教師都會采用以下方式中的一種。

盡管上述幾種引入方式的角度各不相同，但是它們有一個共同的特點：就是暗示學生所謂學習就是學習已有的知識或技能。這樣一來就導致“大家把評估的重點放在學生對教授內容的吸收程度上，教學被定義為傳遞學習內容的工具，教師更重視培養(yǎng)的是優(yōu)秀的考試機器而非成功的學習者”，對于學生而言，久而久之就會產生消極情緒，認為在學校學到的知識對以后的工作生活毫無用處，即使去做學術也不可能有大建樹，因為前人已經把該研究的物質都研究過了，從而產生了厭學的心理。

但事實上，素質教育真正的目的是培養(yǎng)學生的思考習慣和思維能力。思維是由直接經驗的情境引起的，而且思維必然趨向于確定的情境。筆者認為這種情境必須是“真實的”。在巴克教育研究所（簡稱BIE）提出的項目式學習黃金標準里，很詳細地闡述了“真”字的涵義，筆者認為任何優(yōu)秀的課堂情境都應該具備這樣的標準，即教育領域的“真”，體現在學習內容與“真實世界”的聯系上，一個項目的“真”可以體現在幾方面：①項目基于真實的場景：學生們正在努力解決的是現實生活中人們會遇到的真實問題;②項目融入真實的流程、任務、工具以及質量評價標準;③項目會對其他人產生真實的影響;④項目能夠真實地表達學生生活中關心的問題。

二、教學設想

鑒于此，筆者以蘇教版必修1“金屬鈉的性質與應用”一節(jié)為例詳細闡述如何在課堂教學中體現“真實性”。

作為一種極其活潑的金屬，金屬鈉在日常生活中極為少見。教材中提到它的用途有制作高壓鈉燈、制作鈉的化合物、還原貴金屬以及利用鉀鈉合金的特殊狀態(tài)作為快中子反應堆的熱交換劑等，但是高壓鈉燈的原理是利用鈉在激發(fā)狀態(tài)下會釋放黃光，屬于焰色反應，還原貴金屬鈦、鋯、鈮、鉭等，主要利用金屬鈉的還原性，但事實上在工業(yè)上極少用鈉去還原，例如：鈦的生產工藝就是以Kroll法為主（即鎂還原法），當然在科研中也會利用金屬鈉作為深度除水劑，但是無論是哪一種用途，都離學生已接觸到的世界太遠，不具備在最近發(fā)展區(qū)提問的條件，不能夠真實地表達學生迫切希望用已有知識來解決現實問題的需求。

鈉的氧化物有兩種，其中以鈉的過氧化物的用途比較新穎，與生活生產貼近，比如作為供氧劑、漂白劑、殺菌劑、消毒劑等，正因為如此，在高考中也屢次出現它的身影，且在浙江省出臺的化學學考（選考）標準中也明確指出過氧化鈉的主要性質，學考不要求，選考要求則為c（最高要求），所以在介紹本節(jié)內容時如何恰當地處理過氧化鈉的內容非常關鍵，筆者認為在必修1的學習中，學生只要知道鈉在不同條件下會生成不同的氧化物以及過氧化鈉是淡黃色即可。

氫氧化鈉的用途極廣，造紙、染料、食品加工等諸多領域都有涉及，但是工業(yè)制備氫氧化鈉主要采用苛化法和電解法，而不是用鈉與水反應，因此在介紹鈉與水的反應時應該有3個導向：①鈉應該保存在干燥的環(huán)境中;②利用鈉與水反應在科研中可以將其作為深度除水劑;③鈉一旦著火不可以用水撲滅，即不是所有的物質燃燒都可以用水來滅火。當然在研究鈉與水的反應時，不可避免地會提到爆炸問題，當年天津港的特大爆炸案還歷歷在目，造成了巨大的經濟損失和人員傷亡，那么關于化學物質的負面新聞能不能拿到課堂上講，這是很多教師所疑惑的地方，筆者認為可以講，但是要做正面的引導，即任何事情都有兩面性，化學所帶來的負面影響是人類不合理的處理和使用引起的，這樣一來就可以使學生逐漸樹立起正確的價值觀，不會產生一種談虎色變的心理。

三、教學實施過程及分析

1.課題引入

師：上圖為特斯拉底部的電池組，其核心部件是一塊聚合物鋰電池。但是花旗銀行和德意志銀行等公司根據對鋰消費程度的不同，對鋰礦資源在何時會枯竭進行了預測：

【展示】

其中紅色虛線是對鋰礦資源儲備的樂觀預測（4500萬噸），褐色虛線是對鋰礦資源儲備的保守預測（500萬噸）;藍色曲線代表著全球對鋰礦資源消費旺盛程度的曲線。

師：根據花旗銀行和德意志銀行等公司對鋰消費程度的調查發(fā)現越往后需求越大，但是自然界中存在的鋰礦保守估計只有500萬噸，即使是樂觀估計也只有4500萬噸，因此如果按照保守估計的話，到2031年就會出現鋰礦枯竭的現象，如何解決這一供需矛盾？

生1：將金屬鋰回收再利用。

生2：開發(fā)新的金屬電池。

師：你覺得開發(fā)哪種金屬元素的電池才能不愁用量？

生：鈉電池。

教師追問：理由是什么？

生：因為地殼中70%左右的面積是海洋，海水中儲量最豐富的是氯化鈉，如果把鈉元素提取出來，我們就不會愁用量了。

2.鈉元素的存在與鈉單質的制備

【展示】

教師：很好，鈉元素在自然界中含量豐富，地殼中鈉元素含量第六位，如芒硝、智利硝石等礦物中都含鈉元素，海水中也有大量的NaC1，總儲量4億億噸。但是無論在地殼還是海洋中，自然界的鈉元素都是存在于化合物中，這種存在形式稱為化合態(tài)。你認為自然界中有鈉單質嗎？

生：沒有。

師：為什么？

生：太活潑，因為它在金屬活動性順序表中排在很靠前的位置，說明有很強的還原性。

師：能夠聯系初中的知識，非常好。

師：考慮到鈉的強還原性，所以在歷史上，戴維首先利用電解的方法獲得金屬鈉?，F在，工業(yè)上一般通過電解熔融的氯化鈉獲得鈉。中國的蘭太實業(yè)則是世界第三、亞洲第一的金屬鈉生產企業(yè)。

設計意圖：從歷史角度來看，金屬鈉是戴維因為“好奇”而采用當時比較時髦的電解方法“偶然”獲得的，并沒有明確的目的和用途，也就是說元素周期表的很多種單質都是經歷了先發(fā)現后研究再應用的過程。那么在實際教學過程中我們可以反過來教。

通過日常生活常見的鋰電池，講到鋰的消費結構和鋰資源的儲量，通過數據和圖表讓學生真實地體會到鋰的用途之廣，而有限的資源不可能無限地使用，將現實生活中的矛盾直接搬到課堂，讓學生思考解決問題的途徑，從而明確化學研究的初衷是為了解決日常生活生產中面臨的真實問題。

絕大多數的課堂在引入之后就直奔主題，開始研究鈉的性質，此處筆者先讓學生思考開發(fā)哪種替代金屬的電池才能不愁用量？讓學生體會科學研究的首要之處是尋找正確的方向。

3.鈉的保存

師：今天我給大家準備了現成的金屬鈉，請大家四人一小組，觀察金屬鈉具有哪些特點？

生：【實驗探究1】

銀白色，質地柔軟，固體，露置在空氣中表面易被氧化而發(fā)暗。

師：那么你認為金屬鈉應該如何保存？

生：隔絕空氣。

教師追問：如何隔絕空氣？

生1：沉人某種不與它反應的液體。

生2：真空包裝。

生3：包裝金屬鈉的塑料袋充入惰性氣體。

師：大家想到的方法很多，都很好，下面我們來看《危險貨物運輸包裝通用技術條件》規(guī)定。

【展示】《危險貨物運輸包裝通用技術條件》規(guī)定：

工業(yè)金屬鈉的外包裝采用鐵桶，內包裝為雙層聚乙烯塑料袋。包裝時應該將袋內空氣排凈后扎緊袋口。每桶凈含量為40kg或150kg。

實驗室中少量的金屬鈉，我們可以將其保存在煤油中，利用的是金屬鈉不與煤油反應并且密度比煤油大，當然我們也可以把金屬鈉保存在石蠟中。

4.鈉的氧化物

師：既然金屬鈉在空氣中很容易被氧化，那么我們能否用加熱金屬鈉的方法來獲得氧化鈉呢？

【演示實驗1】單質鈉在空氣中加熱，可以觀察到什么現象？

生：劇烈燃燒，產生黃色的火焰，產物為淡黃色。

師：這種淡黃色的物質還是不是氧化鈉？

生：不是吧（不是很確定的回答）。

師：如何證明？

生：往產物中加水，再加入酚酞，若固體溶解，并且溶液變紅，說明是氧化鈉，反之則不是。

師：【演示實驗2】往淡黃色固體中加人幾滴水，再加入幾滴酚酞。大家看到什么現象？

生：固體溶解，有氣泡產生，溶液變紅。

師：你得到什么結論？

生：不是氧化鈉。

師：對，這種淡黃色的固體其實是過氧化鈉，工業(yè)上就是利用鈉與氧氣在加熱條件下反應來獲得過氧化鈉的。

【展示】工業(yè)上制備過氧化鈉的方法是將鈉在鋁盤上加熱至熔化，通入一定量的除去二氧化碳的干燥空氣，維持溫度在453-473K之間，鈉即被氧化為氧化鈉，進而增加空氣流量并迅速提高溫度至573-673K，即可制得過氧化鈉。

師：下面請大家寫出鈉與氧氣在常溫、加熱兩個條件下反應的化學方程式，然后思考你可以得到什么結論？

生：條件不同，反應產物可能不同，所以書寫化學方程式一定要寫明條件。

設計意圖：300多年前，捷克教育家夸美紐斯就在《大教學論》中寫道：“一切知識都是從感官開始的。”也就是說直觀可以使抽象的知識具體化、形象化，有助于學生感性知識的形成。學生通過觀察現成的金屬鈉獲取了它的顏色狀態(tài)，通過用小刀切真切地體驗了金屬鈉的硬度，從而開始改變所有固態(tài)的金屬硬度都較大的常規(guī)思維，同時細心的學生還會發(fā)現切開的金屬鈉不到片刻表面就變暗，相對初中強調的鐵和銅露置在空氣中會被緩慢氧化而言，鈉的速度要快很多并且現象明顯，這樣一來一方面驗證了學生腦中已有的知識：大多數的金屬都會與氧氣反應生成相應的氧化物，排在金屬活動性順序表前面的金屬比排在后面的金屬要活潑，另一方面也融入了一個真實的任務：如何解決鈉的保存問題。最終得出隔絕氧氣的方法，除了用液體、固體，還可以用氣體或者真空環(huán)境，比如為了防止油炸的薯片氧化，通常會在密封前充入氮氣，這樣一來就從課內延伸到課外，拓展學生的視野。

氧化鈉是很多化學反應的中間產物，但是工業(yè)卻并不是用金屬鈉與氧氣直接反應，因為在加熱過程中，鈉很容易會和氧氣反應生成更穩(wěn)定的過氧化鈉，從氧化鈉到過氧化鈉的過渡，筆者從加快化學反應速率的角度進行提問，答案既在學生的預料之內，又在學生的意料之外，從而使學生對條件和產物的關系有了真實而深刻的認識。通過介紹過氧化鈉的工業(yè)制法，讓學生明白學習的最終目的是服務于生產，造福社會。

5.鈉與水的反應

師：如果倉庫中金屬鈉大量堆積又不通風，會有什么后果？

生：金屬鈉氧化放熱，當溫度達到著火點會自燃。

師：一旦儲存金屬鈉的倉庫著火了，該怎么辦？

生（不假思索）：用水滅火。

師：【演示實驗3】在點燃的金屬鈉上噴水，觀察會看到什么現象？

生（驚訝）：越噴水，火勢越大。

師：為什么會出現這種情況？

生1：鈉與水劇烈反應。

生2：金屬鈉燃燒產物過氧化鈉與水反應釋放出氧氣，加速了鈉燃燒。

師：大家能一分為二看問題，見解非常深刻，下面請同學們四人一小組，研究一下鈉與水反應的過程并試著根據現象寫出化學反應的方程式。

【實驗探究2】學生分組實驗：鈉與水反應。

生：現象有5個：溶液變紅，發(fā)出滋滋的響聲，浮在水面上，在水面四處游動，融化成小球。

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

師：你為什么認為產生的是氫氣？

生：有爆鳴聲，而且從氧化還原化合價升降角度考慮這個反應中也只有氫元素的化合價能降低。

師：請畫出這個反應電子轉移的方向和數目并思考鈉與水反應的本質是什么？

生：本質是鈉和水電離出來的氫離子反應。

師：所以當溶液中氫離子濃度越大，鈉被反應掉的速度就越快，如果把水換成鹽酸，反應則會更劇烈。所以并不是所有物質著火都可以用水去滅火，比如金屬鈉，你往上面灑水無異于火上澆油。

天津港事件爆炸現場以及防化部隊和核生化應急救援隊進行救援的場景，當時消防人員在不知情的情況下，直接往已經著火的危險化學物倉噴水，直接導致了二次爆炸，不僅造成了巨大的經濟損失，還有不少消防員也因此失去了寶貴的生命。從這個事件中，你得到了什么啟示？

生1：危險的化學物品一定要合理堆放，如果出現火災，一定要科學滅火，不能用常規(guī)方法處理。

生2：生命是如此美好又是如此的脆弱，平時多學點知識以備將來從容應對突發(fā)情況。

師：大家總結的非常到位?，F在大家再想想看：如果水中有其他溶質，比如硫酸銅，會出現什么情況？

生：獲得紫紅色的金屬銅。

【演示實驗4】鈉與硫酸銅溶液反應，請解釋其中的原理。

師：大家看到什么現象？

生：鈉浮在水面上，融化成小球，在水面游動，發(fā)出滋滋的響聲，同時生成藍色絮狀沉淀。

師：你能否解釋為什么會出現這種現象？

生：鈉先和水反應，產生的氫氧化鈉再和硫酸銅反應。

設計意圖：鈉與水的反應是學生學習金屬鈉的難點，絕大部分的教師在處理這塊內容時的重心都放在實驗現象以及根據現象推測產物上面，不容否認這些知識和技能的訓練對于以實驗作為基礎的化學而言極為重要，但是這樣的教學給學生帶來的只是脫離實際、純知識的學習，同時也給不少同學帶來錯誤的引導：可以用金屬鈉和水反應制備氫氧化鈉。所以要把金屬鈉與水的反應放在一個大背景下學習，而這個背景又不能與上一塊內容鈉與氧氣反應脫節(jié)，因此滅火方式在此處就承擔了較為合適的角色。金屬的氧化本就是一個放熱反應，不合理堆放有可能引起火災，而滅火的方式學生在初中就極為熟悉：降低溫度和隔絕氧氣，鑒于日常生活的知識，學生很容易就遷移出金屬鈉著火應該用水去滅。此時教師可以很自然地順著學生的思路去演示一下這種方法帶來的后果，當學生看到火勢越來越大的，滿臉的驚喜和驚訝不言而喻，于是迫切的需要知道為什么會出現這種情況。一旦學生明確自己目前所需解決的問題之后，隨后的實驗探究就水到渠成。至此為止，所有的學習都還只停留在假設、實驗階段，那么天津港事件的拋出就是對學生學習化學知識必要性的一個警醒，即生命可貴，只有合理處理化學危險品才可以保證社會穩(wěn)定、減少人員傷亡和經濟損失。

6.鈉性質的應用

師：了解鈉的這些特點后，請大家課后結合網上的資料寫一篇小論文：如果要把它制成一個鈉電池，可能會遇到哪些困難。

四、課后教學反思

要將創(chuàng)新意識、科學精神和社會責任感三方面完美的與教學契合，教師必須重視教學情境的選擇，一個好的情境既要圍繞教學的重點難點，又要體現真實的場景、任務，既是學生迫切關心的問題，也是學生通過探究有能力解決的問題，同時又能夠使學生的思維得以發(fā)展。

在“金屬鈉的性質和應用”這節(jié)的教學過程中，課的一開始首先拋出學生日常生活中接觸較多的鋰電池，以及有限資源與無限需求之間的矛盾，促使學生思考：如何從創(chuàng)新的角度去研發(fā)新的替代材料;緊接著教學的核心是圍繞鈉與氧氣、鈉與水這兩個反應，鈉與氧氣的反應是圍繞鈉的保存方式展開，以過氧化鈉的工業(yè)生產方式終結，鈉與水的反應是圍繞鈉的滅火方式展開，以天津港大爆炸帶來的啟示為終結，并且這兩項任務存在著上級關系，即金屬的氧化問題。從物質變化角度講，由于鈉與氧氣反應并且速度較快，弊端是會造成金屬鈉被腐蝕而變質，從而有了金屬鈉的保存方式的說明書，但是利用鈉和氧氣的反應，在工業(yè)上也可用來生產過氧化鈉，造福人類;從能量角度講，金屬的氧化是個放熱反應，如果不合理保存或堆放，比如金屬鈉，就很容易達到著火點而發(fā)生自燃現象，這樣一來合理的處理火災就是學生非常關心的問題，尤其是當學生接觸到天津港事件后，身上就多了一份責任意識：學好化學，不僅是為了研發(fā)新物質，改善生活條件，促進社會進步，還要為了他人的生命安全、社會穩(wěn)定和子孫后代的可持續(xù)發(fā)展著想。