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摘 要:以苏教版选修3《物质结构与性质》“配合物的形成”的内容为教学素材,围绕化学学科核心素养的发展水平和化学学业质量标准来确定化学学习评价目标,将教师的教、学生的学及评价相结合,以评促教、以评促学。通过设计能有效进行学习过程评价的学习活动的方式、方法,以期实现“教、学、评”一体化,提高课堂教学的有效性。
关键词:“教、学、评”一体化;核心素养;配合物的形成
2017年版2020年修订的普通高中化学课程标准提出化学教学应实施“教、学、评”一体化,有效开展化学日常学习评价,化学日常学习评价是化学教学不可或缺的有机组成部分,是化学学习评价的一种重要表现形式,是实施“教、学、评”一体化教学的重要链条[1]。“教、学、评”一体化指向有效教学,课堂实践中教师应树立“素养为本”的化学学习评价观,紧紧围绕化学学科核心素养的发展水平和化学学业质量标准来确定化学学习评价目标[2],将教师的教、学生的学及评价相结合,以评促教、以评促学。而正确地确定学习目标,设计能有效进行学习过程评价的学习活动的方式、方法,是实施“教、学、评”一体化的关键[3]。
对于“配合物的形成”一课,《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》[4]在内容要求、教学提示和学业要求三方面有如下表述。内容要求包括:知道配位键的特点,认识简单的配位化合物的成键特征,了解配位化合物的存在与应用及学生必做实验简单配合物的制备。教学提示中指出:关注不同类型微粒间相互作用概念的形成和发展思路,充分利用建立这些概念所使用的关键证据,通过实验事实和数据的对比,引发学生的认知冲突,促使学生反思原有的概念模型的局限性,深化对微粒间相互作用模型的認识,发展学生“证据推理与模型认知”核心素养。学业要求提出:能说出微粒间作用(配位键)的主要类型、特征和实质;能运用配位键解释配合物的某些典型性质;能从微粒的空间排布及其相互作用的角度对生产、生活、科学研究中的简单案例进行分析,举例说明物质结构研究的应用价值,如配合物在生物、化学等领域的广泛应用。针对以上要求,在教学设计中结合教材和学情对学习目标和评价目标进行预设。
一、设计思路
(一)教材分析
本节内容选自苏教版选修3《物质结构与性质》专题4第二单元第一课时,本课时以常见配合物通过实验探究和交流讨论的方式帮助学生建构认知模型,根据实验现象的分析帮助学生建构微粒观、转化观,以简单实验方案设计培养学生运用模型分析和处理关于简单配合物结构应用问题,提高解决化学问题的能力。
(二)学情分析
学生已经学习了共价键、配位键的形成和表示方法,对离子的检验、鉴别、转化有了较深的理解,接触过银氨溶液、硫氰化铁、六氟铝钠等与配合物相关的知识。但对于配合物的形成、结构和概念缺乏整体的认识,面对真实问题情境,分析、设计、评价实验方案的能力有待进一步提高。
(三)学习目标与评价标准
二、教学过程
【情景导入】周杰伦《青花瓷》的歌曲及陶瓷作品的青花瓷的展示。
【教师设问】青花瓷是我国有名的瓷器,瓷器制作中用到一种名为普鲁士蓝的颜料。普鲁士蓝(亚铁氰化铁)是一种配合物,配合物是如何形成的呢?
设计意图:创设有关配合物的情景,将源于生活的问题作为新知识学习的起点,学生学习热情易被激发,同时体现化学知识在社会生活中的价值。
【学生实验、观察现象】
实验1:向试管中加入2ml5%的CuSO4溶液,再逐滴加入浓氨水,边滴加边振荡,观察实验现象。
实验2:分别取2ml5%的CuCl2溶液、Cu(NO3)2溶液进行如上实验,观察现象
【教师引导】根据此实验现象大家可得出什么结论?
【学生回答、教师分析】
通过实验1和实验2的对比可以得出深蓝色溶液应该是由NH3与Cu2+形成的新微粒。
【引导启发】深蓝色溶液中存在什么微粒呢?如何检验?
【学生活动】交流讨论,设计实验方案,动手实验。
实验3:取实验1中所得深蓝色溶液滴加BaCl2溶液,振荡,观察现象。
实验4:取实验1中所得深蓝色溶液滴加NaOH溶液,振荡,观察现象。
【教师总结】深蓝色溶液的本质所在应该是NH3与Cu2+形成了新的微粒。往深蓝色溶液中加入无水乙醇,过滤、洗涤、干燥所得晶体,X射线晶体衍射证明该晶体为[Cu(NH3)4]SO4,呈深蓝色溶液的物质是[Cu(NH3)4]2+。
设计意图:对铜氨溶液中深蓝色微粒的组成做出两种假设,通过四个实验进行证实和证伪,论证了深蓝色微粒是由NH3与Cu2+形成的复杂离子。由学生思考讨论自主设计方案、动手操作实验,在教师引导下分享成果、小结,增强探究活动的开放性,体现探究活动的本质特点,提升学生提出假设、搜集证据和证实结论的能力。
设计意图:通过研究NH4+和[Cu(NH3)4]2+形成的本质特征、构成要素及其相互关系,建立起配合物模型,提升学生建立模型的能力。利用课堂练习对学生模型认知能力进行诊断,促进学生学科核心素养的形成与发展。
【方案设计】分别称取相同质量的两种晶体配成溶液,向两种溶液中加入足量的AgNO3溶液至不再产生沉淀。静置,过滤,洗涤沉淀,干燥,称量。所得沉淀质量多的即为[Co(NH3)6]Cl3,所得沉淀质量少的即为[Co(NH3)5Cl]Cl2。
设计意图:通过运用配合物模型解决区别[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2两种配合物,提升学生解决问题的能力。实现“从化学的视角认识事物和解决问题的思想、方法、观点”的化学学科价值。
【启发引导】配合物离子具有不同的空间构型,即使配位数相同空间构型也可能有所不同。Pt(NH3)2Cl2是含有两种配位体的配合物,其配位数是4。它可能有怎样的空间构型? 【学生分析】其空间构型可能是平面四边形或四面体结构。
【总结归纳】配合物的同分异构现象。
【提出问题】根据概念判断分析Pt(NH3)2Cl2顺反异构体的性质差异,完成下表。
【学生活动】完成上表,同时得出“问题解决”中配合物A为顺式Pt(NH3)2Cl2,配合物B为反式Pt(NH3)2Cl2。
【教师总结】顺式Pt(NH3)2Cl2顺铂是一种抗癌药物,据统计临床癌症化疗方案中,有85%的方案是以顺铂配合物或卡铂为主药,配合物理论在药物研究中意义重大。
【师生总结】掌握配位键、配位化合物的概念;配合物的组成、表示、形成条件同分异构现象及配合物的结构和性质。掌握物质研究的方法:结构猜想实验验证建立模型解决问题。
设计意图:利用抗癌药物Pt(NH3)2Cl2创设一个真实的问题情境,通过配合物同分异构现象的认识让学生充分体会到“性质反映结构,结构决定性质”,思考如何利用配合物的问题。综合评价并巩固提升学生的化学学科核心素养,培养学生解决实际问题的能力。
三、教学反思
(一)创设问题情境,激发学习热情
本节课用周杰伦《青花瓷》的歌曲及陶瓷作品青花瓷作为情境素材,应用情境教学法将抽象的知识形象化,使学生初步学会以化学视角分析生活、生产中的有关問题,激发学生探究配合物的兴趣,提高学生的学习效率。
(二)融入证据推理,建构模型认知
引导学生从质疑开始,进而形成认知冲突,由学生思考讨论自主设计方案、动手操作实验,在教师引导下分享成果、小结,增强探究活动的开放性,体现探究活动的本质特点,提升学生提出假设、搜集证据和证实结论的能力。构建配合物模型,提升学生建立模型的能力;运用配合物模型解决问题,提升学生解决问题的能力。
(三)明确目标定位,诊断素养达成
学科核心素养作为统领课程标准研制与修订的灵魂,教学目标的确定理应依据学科核心素养。将核心素养目标转化为课时教学目标,明确五个维度应对应的目标要求,并以此确定教学内容、确定教学方式。同时,将评价融入平时的教学中,通过学生在实验探究、小组讨论、方案设计等活动中的表现,运用提问、点评等方式,利用课堂练习对学生模型认知能力进行诊断,促进学生学科核心素养的形成与发展。
参考文献
[1][2][4]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[M].北京:人民教育出版社,2020
[3]王云生.“教、学、评”一体化的内涵与实施的探索[J].化学教学,2019,(5):8~10+16.
本文系福建省中小学名师名校长培养工程专项课题“发展学生核心素养的高中化学课堂评价研究与实践”(项目编号:ZXHX—2019018)阶段性研究成果。
关键词:“教、学、评”一体化;核心素养;配合物的形成
2017年版2020年修订的普通高中化学课程标准提出化学教学应实施“教、学、评”一体化,有效开展化学日常学习评价,化学日常学习评价是化学教学不可或缺的有机组成部分,是化学学习评价的一种重要表现形式,是实施“教、学、评”一体化教学的重要链条[1]。“教、学、评”一体化指向有效教学,课堂实践中教师应树立“素养为本”的化学学习评价观,紧紧围绕化学学科核心素养的发展水平和化学学业质量标准来确定化学学习评价目标[2],将教师的教、学生的学及评价相结合,以评促教、以评促学。而正确地确定学习目标,设计能有效进行学习过程评价的学习活动的方式、方法,是实施“教、学、评”一体化的关键[3]。
对于“配合物的形成”一课,《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》[4]在内容要求、教学提示和学业要求三方面有如下表述。内容要求包括:知道配位键的特点,认识简单的配位化合物的成键特征,了解配位化合物的存在与应用及学生必做实验简单配合物的制备。教学提示中指出:关注不同类型微粒间相互作用概念的形成和发展思路,充分利用建立这些概念所使用的关键证据,通过实验事实和数据的对比,引发学生的认知冲突,促使学生反思原有的概念模型的局限性,深化对微粒间相互作用模型的認识,发展学生“证据推理与模型认知”核心素养。学业要求提出:能说出微粒间作用(配位键)的主要类型、特征和实质;能运用配位键解释配合物的某些典型性质;能从微粒的空间排布及其相互作用的角度对生产、生活、科学研究中的简单案例进行分析,举例说明物质结构研究的应用价值,如配合物在生物、化学等领域的广泛应用。针对以上要求,在教学设计中结合教材和学情对学习目标和评价目标进行预设。
一、设计思路
(一)教材分析
本节内容选自苏教版选修3《物质结构与性质》专题4第二单元第一课时,本课时以常见配合物通过实验探究和交流讨论的方式帮助学生建构认知模型,根据实验现象的分析帮助学生建构微粒观、转化观,以简单实验方案设计培养学生运用模型分析和处理关于简单配合物结构应用问题,提高解决化学问题的能力。
(二)学情分析
学生已经学习了共价键、配位键的形成和表示方法,对离子的检验、鉴别、转化有了较深的理解,接触过银氨溶液、硫氰化铁、六氟铝钠等与配合物相关的知识。但对于配合物的形成、结构和概念缺乏整体的认识,面对真实问题情境,分析、设计、评价实验方案的能力有待进一步提高。
(三)学习目标与评价标准
二、教学过程
【情景导入】周杰伦《青花瓷》的歌曲及陶瓷作品的青花瓷的展示。
【教师设问】青花瓷是我国有名的瓷器,瓷器制作中用到一种名为普鲁士蓝的颜料。普鲁士蓝(亚铁氰化铁)是一种配合物,配合物是如何形成的呢?
设计意图:创设有关配合物的情景,将源于生活的问题作为新知识学习的起点,学生学习热情易被激发,同时体现化学知识在社会生活中的价值。
【学生实验、观察现象】
实验1:向试管中加入2ml5%的CuSO4溶液,再逐滴加入浓氨水,边滴加边振荡,观察实验现象。
实验2:分别取2ml5%的CuCl2溶液、Cu(NO3)2溶液进行如上实验,观察现象
【教师引导】根据此实验现象大家可得出什么结论?
【学生回答、教师分析】
通过实验1和实验2的对比可以得出深蓝色溶液应该是由NH3与Cu2+形成的新微粒。
【引导启发】深蓝色溶液中存在什么微粒呢?如何检验?
【学生活动】交流讨论,设计实验方案,动手实验。
实验3:取实验1中所得深蓝色溶液滴加BaCl2溶液,振荡,观察现象。
实验4:取实验1中所得深蓝色溶液滴加NaOH溶液,振荡,观察现象。
【教师总结】深蓝色溶液的本质所在应该是NH3与Cu2+形成了新的微粒。往深蓝色溶液中加入无水乙醇,过滤、洗涤、干燥所得晶体,X射线晶体衍射证明该晶体为[Cu(NH3)4]SO4,呈深蓝色溶液的物质是[Cu(NH3)4]2+。
设计意图:对铜氨溶液中深蓝色微粒的组成做出两种假设,通过四个实验进行证实和证伪,论证了深蓝色微粒是由NH3与Cu2+形成的复杂离子。由学生思考讨论自主设计方案、动手操作实验,在教师引导下分享成果、小结,增强探究活动的开放性,体现探究活动的本质特点,提升学生提出假设、搜集证据和证实结论的能力。
设计意图:通过研究NH4+和[Cu(NH3)4]2+形成的本质特征、构成要素及其相互关系,建立起配合物模型,提升学生建立模型的能力。利用课堂练习对学生模型认知能力进行诊断,促进学生学科核心素养的形成与发展。
【方案设计】分别称取相同质量的两种晶体配成溶液,向两种溶液中加入足量的AgNO3溶液至不再产生沉淀。静置,过滤,洗涤沉淀,干燥,称量。所得沉淀质量多的即为[Co(NH3)6]Cl3,所得沉淀质量少的即为[Co(NH3)5Cl]Cl2。
设计意图:通过运用配合物模型解决区别[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2两种配合物,提升学生解决问题的能力。实现“从化学的视角认识事物和解决问题的思想、方法、观点”的化学学科价值。
【启发引导】配合物离子具有不同的空间构型,即使配位数相同空间构型也可能有所不同。Pt(NH3)2Cl2是含有两种配位体的配合物,其配位数是4。它可能有怎样的空间构型? 【学生分析】其空间构型可能是平面四边形或四面体结构。
【总结归纳】配合物的同分异构现象。
【提出问题】根据概念判断分析Pt(NH3)2Cl2顺反异构体的性质差异,完成下表。
【学生活动】完成上表,同时得出“问题解决”中配合物A为顺式Pt(NH3)2Cl2,配合物B为反式Pt(NH3)2Cl2。
【教师总结】顺式Pt(NH3)2Cl2顺铂是一种抗癌药物,据统计临床癌症化疗方案中,有85%的方案是以顺铂配合物或卡铂为主药,配合物理论在药物研究中意义重大。
【师生总结】掌握配位键、配位化合物的概念;配合物的组成、表示、形成条件同分异构现象及配合物的结构和性质。掌握物质研究的方法:结构猜想实验验证建立模型解决问题。
设计意图:利用抗癌药物Pt(NH3)2Cl2创设一个真实的问题情境,通过配合物同分异构现象的认识让学生充分体会到“性质反映结构,结构决定性质”,思考如何利用配合物的问题。综合评价并巩固提升学生的化学学科核心素养,培养学生解决实际问题的能力。
三、教学反思
(一)创设问题情境,激发学习热情
本节课用周杰伦《青花瓷》的歌曲及陶瓷作品青花瓷作为情境素材,应用情境教学法将抽象的知识形象化,使学生初步学会以化学视角分析生活、生产中的有关問题,激发学生探究配合物的兴趣,提高学生的学习效率。
(二)融入证据推理,建构模型认知
引导学生从质疑开始,进而形成认知冲突,由学生思考讨论自主设计方案、动手操作实验,在教师引导下分享成果、小结,增强探究活动的开放性,体现探究活动的本质特点,提升学生提出假设、搜集证据和证实结论的能力。构建配合物模型,提升学生建立模型的能力;运用配合物模型解决问题,提升学生解决问题的能力。
(三)明确目标定位,诊断素养达成
学科核心素养作为统领课程标准研制与修订的灵魂,教学目标的确定理应依据学科核心素养。将核心素养目标转化为课时教学目标,明确五个维度应对应的目标要求,并以此确定教学内容、确定教学方式。同时,将评价融入平时的教学中,通过学生在实验探究、小组讨论、方案设计等活动中的表现,运用提问、点评等方式,利用课堂练习对学生模型认知能力进行诊断,促进学生学科核心素养的形成与发展。
参考文献
[1][2][4]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[M].北京:人民教育出版社,2020
[3]王云生.“教、学、评”一体化的内涵与实施的探索[J].化学教学,2019,(5):8~10+16.
本文系福建省中小学名师名校长培养工程专项课题“发展学生核心素养的高中化学课堂评价研究与实践”(项目编号:ZXHX—2019018)阶段性研究成果。