郭漢波

[摘? ?要]以人教版化學九年級上冊《金屬防護和廢金屬回收》一課為例，結(jié)合化學史與手持技術(shù)，圍繞初中生的學習認知設計創(chuàng)建教學應用方案，有效促進學生認知發(fā)展，提高學生的學習能力。

[關(guān)鍵詞]化學史;手持技術(shù);教學設計;認知發(fā)展;初中化學

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2020）20-0067-02

《金屬防護和廢金屬回收》是初中化學的重要一課，傳統(tǒng)教學主要圍繞如何設計實驗、如何比較實驗現(xiàn)象等內(nèi)容展開，目的在于幫助學生理解鐵銹蝕的主要原因及化學原理。但當前更需要從感性認識的層面為學生構(gòu)建一套完整的化學物質(zhì)變化認知觀，消除學生的認知障礙。在教學中融入化學史內(nèi)容，引入手持技術(shù)，可引導學生結(jié)合大量知識內(nèi)容同時展開化學實驗實踐思考與化學史學習，達到一舉兩得的教學效果。

一、化學史與手持技術(shù)

化學具有漫長的發(fā)展歷史，它從人類學會使用火就已經(jīng)存在了，即人類最早的行為實踐活動與化學息息相關(guān)?；瘜W見證了人類積累經(jīng)驗和發(fā)展的過程。隨著化學知識的形成，化學史也逐漸走過了萌芽時期、煉丹和醫(yī)藥化學時期、燃素說化學時期、定量化學時期、科學相互滲透時期，然后到達當前的綠色數(shù)字化學時期。當然，科學無止境，化學歷史的發(fā)展也絕對不會停滯不前。

當前的手持技術(shù)就是綠色數(shù)字化學的代表，化學手持技術(shù)實驗，也被稱為掌上實驗，是由計算機和微電子技術(shù)相結(jié)合形成的新型數(shù)字化實驗手段，主要由數(shù)據(jù)采集器、傳感器以及計算機配套軟件等多個部分組成。

二、教學思路

《金屬防護和廢金屬回收》一課針對學生生活中比較常見的金屬材料的信息內(nèi)容進行分析，旨在引領(lǐng)學生認識廢棄金屬對周邊生態(tài)環(huán)境可能造成的各種污染及不利影響，了解金屬回收的重要性?；诶碚搶W習，教師引導學生合理利用廢金屬設計主題實驗，深度探究發(fā)生銹蝕的條件，探討防銹方法。在整個實驗教學過程中，教師引導學生從化學的角度認知和洞悉人與自然之間的關(guān)系。另外，通過這一課的實驗教學，加深學生對之前所學內(nèi)容的印象，如“金屬的冶煉”，為之后學習其他知識，如“酸的化學性質(zhì)”“可逆反應”等奠定良好的基礎[1]。

三、教學設計與應用

《金屬防護和廢金屬回收》一課的教學設計圍繞情境展開，分別在不同階段創(chuàng)設不同的化學史教學情境，同時引入手持技術(shù)實驗，以強化學生的認知，達到引入新課、探究學習、知識類比遷移的目的，幫助學生解決化學學習問題，形成學生自己相對獨立的知識體系。

1.新課導入

首先，教師為學生展示各種金屬物件及相關(guān)人物圖片，這其中包括歐治子、被銹蝕的鐵劍、鐵刀片等。結(jié)合這些圖片創(chuàng)設情境，并借此導入新課。情境創(chuàng)設：中國煉鐵始于春秋時代，當時人們的生產(chǎn)生活依賴大量的鐵器，比如用鐵鑄劍和農(nóng)具。此時教師指著歐治子的圖片，告訴學生歐治子就是越王勾踐的鑄劍師，他所鑄造的寶劍非常多，但是真正流傳下來的寶劍數(shù)量卻非常少。這主要是因為鐵劍易被銹蝕。但他為勾踐鑄造的“勾踐劍”卻千年不腐，至今完好無損。講到這里，教師會將疑問拋給學生：“為何‘勾踐劍可以千年不腐呢？”讓學生帶著這樣的問題深入到學習中，并在教師的帶領(lǐng)下正式展開實驗探究，探尋鐵生銹的成因（如圖1）。

教師要求學生在家中完成鐵釘銹蝕實驗，并給學生一周的時間來探索、操作、觀察實驗過程。一周后，請學生講一講鐵釘在銹蝕實驗中所發(fā)生的變化。有學生回答：試管①和試管②中的鐵釘一周內(nèi)沒有生銹，但試管④和試管⑤中的鐵釘相比于試管③生銹速度要快[2]。

結(jié)合學生的這一發(fā)現(xiàn)，教師引導學生通過鐵釘所處環(huán)境與銹蝕現(xiàn)象的比較思考鐵制品生銹的本質(zhì)原因，以及發(fā)生銹蝕的主要條件是什么。在教師的引導下，學生對比試管①和試管③，發(fā)現(xiàn)鐵制品生銹與水有關(guān)，再對比試管②和試管③，發(fā)現(xiàn)鐵制品生銹與氧氣也有關(guān)，由此推斷鐵制品生銹是鐵制品與水、氧氣共同作用后才發(fā)生的，在生銹這一氧化反應中二者缺一不可。

在實驗對比與學習完成后，教師再次提到歐治子所鑄造的“勾踐劍”：為什么古人能夠鑄造這樣一把千年不腐之劍？進一步激發(fā)學生的好奇心。在理論講解中，教師告訴學生鐵制品生銹是一個相當緩慢的過程，而實驗的時間只有7天，是很難展現(xiàn)鐵生銹的整個變化過程的。短期的實驗驗證和分析對鐵生銹的本質(zhì)探究不利，所以教師采用了數(shù)字化虛擬實驗為學生進一步講解鐵釘銹蝕過程，并采用氧氣濃度感應器配合溫度傳感器測量一次性發(fā)熱貼，觀察其發(fā)熱過程，幫助學生形成較為系統(tǒng)的認知思路，獲得感知水平的有效提升。當然，教師也可要求學生嘗試自主構(gòu)建與鐵釘銹蝕相關(guān)的實驗認知模型，實現(xiàn)學生化學學習思維發(fā)展與深層理解的有效同步，進一步提高實驗教學質(zhì)量。

2.實驗探究

在第二個環(huán)節(jié)中，教師繼續(xù)創(chuàng)設教學情境，引導學生展開探究性實驗，深入學習知識內(nèi)容，例如共同研究鐵銹蝕的基本原理，分析“勾踐劍”的奧妙之處。

學生觀察圖片，發(fā)現(xiàn)“勾踐劍”的表面顏色近似于合金色，同時看到其表面鍍上了一層不易生銹的金屬，借此學生就推斷出“勾踐劍”的表面是能夠隔絕氧氣或水的。此時教師導出新知識點——防止鐵銹蝕的基本方法。而采用質(zhì)子X射線熒光非真空技術(shù)就可以分析“勾踐劍”的不腐之奧妙。此外，教師還為學生講解了古人保養(yǎng)寶劍的有效方法，如用純棉布或鹿皮擦劍，除去劍刃表面的雜質(zhì);用木塊用力盤劍，除去寶劍上的刮痕，增加劍身毛細孔的收縮速度;使用養(yǎng)劍鞘，利用木材油料與木材生熱的原理保護劍身不被腐蝕。

上述實驗中，教師引導學生圍繞鐵制品銹蝕分析“勾踐劍”千年不腐的原因，進而解開本課教學的最大謎團，讓學生多了解金屬防護與我國歷史的淵源，進而深入學習化學史。

3.知識遷移

最后一個環(huán)節(jié)的實驗教學主要圍繞知識遷移來展開。課堂上教師告訴學生被廢棄的金屬制品是不能隨意丟棄的，它不但會造成大量的資源浪費，還會產(chǎn)生環(huán)境污染，因為廢棄金屬制品中所含的汞、鉻等都屬于有毒金屬，所以人們必須學會回收利用并善用這些廢棄金屬制品。此時，教師引導學生展開知識遷移：結(jié)合化學史“天工開物”介紹一個古代實驗內(nèi)容，即把煤塊和礦石全部放在一個坩堝中加熱，最終會有金屬鋅凝結(jié)在鍋蓋上，這其實就是古代的冶煉技術(shù)。這種技術(shù)是可以被應用于對廢棄金屬制品的二度應用上的[3]。

四、教學反思

在教學反思階段，教師要總結(jié)實驗內(nèi)容，分析手持技術(shù)與化學史融入課堂教學的科學性、合理性以及有效性，保證為學生呈現(xiàn)有價值的理論實驗課程，再利用實驗數(shù)據(jù)引導學生發(fā)現(xiàn)問題，生成新課學習內(nèi)容。在整個教學過程中，教師要牢牢把握針對性原則，實現(xiàn)課堂教學的及時反饋，體現(xiàn)課堂教學的大容量與高效率，確保學生學習的有效性[4]。

本文結(jié)合初中化學《金屬防護和廢金屬回收》一課展開探究性實驗教學，目的在于通過引入化學史與手持技術(shù)，為學生提供相對良好且多元化的化學學習空間，在化學實驗過程中引導學生學習化學歷史，并感受通過手持技術(shù)學習化學的趣味性，為學生帶來良好的化學學習體驗，并能夠做到學以致用。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 繆徐.讓學生充分體驗學科思想方法：《金屬防護和廢金屬回收》的教學設計及反思[J].江蘇教育，2014（4）：32-34.

[2]? 惠海濤.充分利用化學史的教學價值[J].江蘇教育，2019（35）：65.

[3]? 賴道瑜，林萍，王成秩.利用化學史培養(yǎng)學生科學本質(zhì)觀的教學研究[J].福建基礎教育研究，2016（11）：76-77.

[4]? 陳曉敏.在中學化學教學中利用化學史進行科學方法教育[J].速讀（中旬），2017（2）：138.

（責任編輯 張? ?簡）