基于高考化学情境素材的高三二轮复习教学探索

广东

(作者单位：深圳市龙岗区布吉高级中学)

一、问题的提出

传统的二轮复习大都习惯以高考试卷的题型为中心设计小专题进行解题方法突破，再辅助大量的习题进行巩固。课堂往往为了追求“高效”，会省去实验和探究知识的内在逻辑关系等关键环节，对单一考点的题型归纳讲解后直接进入高考模拟题讲解，课堂内容呈现出与一轮复习界限极为分明的特点，导致学生可能因为基础知识与考点割裂、断层而听不懂，或者能听懂却无法迁移到试题的陌生新情境中。近几年，一线教师为了解决复习课内容枯燥无趣、学生参与度低和迁移能力差等问题，进行了很多基于高中化学核心素养下教学模式的有益探索：如以“纯碱的生产”为载体，选择和整合了钠及其化合物的相关知识，使教学在工业生产的具体问题提出和解决中不断推进，促进学生核心素养的达成；又如以“污水处理——电浮选凝聚法”的实验为主题，融入了电解池的原理剖析，优化改进并拓展延伸，培养学生获取信息、分析信息、设计实验方案等方面的能力，发展学生的化学学科核心素养。

文献表明目前很多教学探索均体现了知识问题化、问题情境化的思路，将相关知识进行整合，以真实情境为载体，引导学生在分析和解决问题中运用所学知识进行迁移应用，发展学生的核心素养。笔者认为高三二轮复习课应该具备“有趣、有用”的特点，“有趣”体现在学习方式的多样化，“有用”体现在基础知识方法的价值化，而情境则是构建“有趣、有用”复习课的根本。

二、基于高考化学情境素材的教学

1.高中化学教学情境的分类

单旭峰依据课程标准中情境素材内容，参照课程情境素材分类方法，基于情境素材的来源将目前高考化学情境素材分为了这几个方面：

图1 高考化学情境素材的分类

基于上述情境下的教学就是通过情境设计让学生认识到知识的效用，利用所学知识理解、分析和解决真实世界中的问题，完成知识的意义建构。整节课的情境之间围绕所学知识呈现出一定的关联性和逻辑性，在整个教学活动中能持续激发、维持、推动学生思考，让学生不断深入学习，实现类情境的模仿应用、新情境的迁移应用、陌生情境的创新应用。

2.高中化学教学情境的特征及创设的要求

教学情境的本质属性是蕴含学科问题，核心内涵是引导知识建构，深层价值是促进知识迁移，情感取向是弘扬学科价值。化学教学情境要以全面发展学生化学学科核心素养为主旨，要包含化学问题，促进学生通过化学课程学习形成关键能力和必备品格，并有利于开展“素养为本”的教学。

三、教学案例

1.教材内容分析

“铝及其化合物”是元素化合物知识的重要内容，笔者从知识整合和情境类别两个层面，分析了在铝及其化合物内容的教学中创设真实情境的视角和思路。

图2 创设真实情境的思路结构图

根据思路结构图，以“从铝土矿中提取铝”为情境切入点，确立了如下教学目标：复习巩固铝及其化合物知识，建构从金属矿石中获得金属的一般思路和模型，提高工艺流程分析能力；体验从化学原理到实验设计到工业生产的过程，培养“科学探究与创新意识”学科核心素养及“归纳与论证”能力。

2.教学过程

环节一：金属冶炼之理

【师】请同学们阅读资料卡片，完成下面的活动：

【活动】将你所知道的金属矿物和其单质填在价类二维图对应的位置上。

铝的冶炼

铁的冶炼

铜的冶炼

【读图识理】由价类二维图可知金属冶炼是先除去矿石中的杂质，再将纯净的金属化合物还原得到金属单质，表现为金属元素的化合价降低。

【设计意图】通过资料卡片引导学生分析为什么要进行金属冶炼，找到知识的入手视角。从熟悉的价类二维图出发，让学生整理常见的金属矿石，并从氧化还原的角度分析金属冶炼的原理。从原理导入，培养学生形成从宏观和微观相结合的视角分析问题的一般思路和方法。

环节二：金属冶炼之法

【师】请同学们分析图4，思考下面的问题：

图4 金属与其被发现及运用的最早年代图

问题1：从图4中可以看出，金属的活泼性与其被冶炼使用的年代大致有何关系？

问题2：铜比金活泼，为什么人类使用的第一种金属是铜而不是金？

问题3：铝是地壳中含量最多的金属，活泼性比金属钠弱，为什么铝的冶炼年代却比钠还要晚？

【设计意图】通过对图表的学习，可以提高学生从图像中获取信息的能力，了解金属冶炼的影响因素：活泼性、金属储量、冶炼技术难度等。从大致规律进一步理解金属冶炼原理，金属越活泼越难被还原，从两个反常数据引出铝的冶炼工艺。通过该环节培养学生分析图表、数据的能力。

环节三：铝的冶炼工艺

【师】请大家阅读资料卡，思考关于铝的冶炼工艺，你从资料卡片中获得了哪些有用的信息？

【生】1.金属冶炼的过程：筛选原料、探寻原理、剖析技术；2.铝土矿是冶炼铝的主要原料，其主要成分是氧化铝，且含有Fe2O3、SiO2等杂质；3.铝采用电解熔融氧化铝的方式制取；4.电解氧化铝时对其纯度要求较高。

【设计意图】通过该环节培养学生获取有用信息的能力，形成在金属冶炼过程中的一般思路，将问题分解为从铝土矿到氧化铝再到铝，进而剥离出其中隐藏的分离提纯的知识和金属冶炼方法。

【思考】根据上述资料，如果你是化学工程师，给你一块铝土矿，你打算如何获得铝？

【信息提示】若没有思路，试试先填写表格中对应的离子反应方程式。

表1

表2

【设计意图】构建铝及其化合物性质与真实冶炼情境之间的桥梁，使知识不仅是重复再现，而是体现类比迁移的功能价值。有利于学生进一步深刻体会：金属及其化合物性质是金属冶炼、金属材料加工和使用的基础，并能从中感受到学科知识的价值和魅力，激发学生学习的热情。

【小组1】黑板展写

【小组2】黑板展写

【质疑1】第一组的步骤中分别用到了哪些分离方法？除了这些，还有哪些常见的分离提纯方法？

【生】步骤中均用到了过滤，常见的分离提纯方法还有：萃取、分液、蒸发结晶、冷却结晶、蒸馏等。

【设计意图】从学生的方案中引出工艺流程中的物质分离的常见方法，引导学生在工艺流程中根据分离目的选择合适的分离方法。

【质疑2】第一组的三次过滤中滤液、滤渣的成分是否正确？

【生】滤液成分不正确，漏掉了加进去的过量试剂。

【设计意图】引导学生根据工艺流程每一步中发生的反应情况及试剂量确定滤液和滤渣成分，培养学生变化观念与平衡思想的核心素养。

【质疑3】第二组同学认为用碱溶会大大减少工艺步骤，但问题是最后无法分离硅酸和氢氧化铝，他们的工艺过程是否正确？

【提示】已知工业上铝土矿(Al2O3、Fe2O3、SiO2)用NaOH溶解时会生成铝硅酸钠沉淀(Na2Al2Si2O8·nH2O)，请写出该反应的化学方程式。

【生】观察法。

【师】金属硅酸盐广泛存在于金属矿石中，请大家将硅酸盐改写成氧化物的形式后再试试。

【师】如果你是工程师，你认为上述哪种方案更适合工业生产，说出你的理由(从原料消耗、步骤难易、产率大小、环保等方面考虑)。

【设计意图】结合铝提取的真实情境，从学生出现的问题处开展精准教学，引导学生关注工艺流程中的分离方法、成分分析及陌生情境下的方程式书写等考点，在问题驱动下培养学生分析、设计、评价等高阶思维能力，使教学过程具有生长性。

环节四：从金属矿石中获得金属的一般思路和方法

【师】通过从铝土矿提取铝的过程学习可以知道金属的获得大都经历根据元素主要存在的情况确定原料，再通过分离提纯方法得到适合冶炼的物质，最后再根据金属冶炼方法获得金属的过程。整个工艺流程需要保证过程科学、成本低廉、节能环保等。

图5

环节五：探究高考，明确考向

【例1】(2019·全国卷Ⅲ·26改编)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图6所示。回答下列问题：

图6

相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表3：

表3

(1)若原料中的铝元素主要以Al2O3形式存在，写出“溶浸”中铝元素相关的离子方程式：___________。

(2)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6之间，写出此步骤中与铝元素相关的离子方程式：____________________。

【例2】(2020·全国卷Ⅰ·26改编)钒具有广泛用途，黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。

图7

(1)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5·xH2O，随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、Mn2+，以及部分的________。

(2)“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是____________________。

【答案】(1)Al3+和Fe3+

【设计意图】结合教学目标和学生现有的能力水平，改编相关的高考题，将知识融入工艺流程情境中，让学生更接近真实的化工生产，利用所学知识解决问题。改编后的试题更具有教学评价功能，能有效的检测课堂所学知识的掌握程度，真正的实现“教、学、评”一体化，让二轮复习更具实效性。

3.教学反思

真实情境下的课堂教学效果良好。主要体现在以下几个方面：

第一，课堂更有趣。从知识整合和情境类别两个层面进行了分析融合，从传统的基于知识逻辑结构驱动的教学转向基于项目驱动的教学，丰富的素材提升了复习课的新奇度，体现了知识的工具性，极大地发挥了学生的主观能动性。

第二，课堂氛围更活跃。从传统的解题方法突破性复习转向探究性教学，恰当的信息提示解决了学生能力水平参差不齐的问题，让所有学生在自主设计实验探究的过程中，应用知识解决问题，感受知识的“有趣”。

第三，课堂更深入。从传统的知识与情境相互割裂转向情境与问题相互交融，在工艺生产中体会铝及其化合物的转化，让学生感受到知识的“有用”。

第四，课堂更有效。从传统的练习转向高考题改编，借助高考题的情境素材，结合学生能力水平进行改编，检测课堂所学知识的掌握程度，实现“教、学、评”一体化，提高复习效率。

第五，课堂更多维。从传统的课后单向评价转向“教、学、评”一体化。学生在真实情境的实验设计、评价交流过程中，能及时发现自己知识储备及思维方法的不足，反思和调整自己的学习策略。同时，教师也能根据学生的课堂表现，调整教学策略。