既要有“初中落点”更要有“专家视野”

2021-12-07 02:01金京生
中学化学 2021年10期
关键词:粗盐结晶学科知识

金京生

在目前初中化学教学中,有部分教师由于工作对象是初中学生、长期面对用的是初中教科书、聚焦于中考试题和中考模拟练习等原因,将自已学习和思考的范围压缩在“初中化学”的小范围之内,使自己对学科知识理解的空间被严重压缩,对学科知识的理解广度和深度远远达不到教学的要求,成为一位“永远的初中生”,从而导致课堂教学过于局限,简单教学绝对化,不利于学生长远的发展。如何使初中教师既能重视开拓专业视野,从较高、较广、较深的专业领域理解初中化学教科书中知识,保持教师自身专业学习能力不因长久在初中任教而减弱,又能带着课标意识、初中学生意识去理解初中化学教科书中知识,进行基于初中学生素养的教学,是初中教师面临的巨大挑战。

一、初中教师对学科知识理解必须要有“专家视野”

做任何事情,先要理解到什么程度,才可能做到什么程度。对初中教师来说,对学科知识理解的程度越深,在教学设计和实施时发挥的空间就越大,就越利于促进学生的深度学习和长远发展。初中教师的“专家视野”,是指在对学科知识理解时,教师要重视开拓专业视野,从物理专业领域理解初中教学中的物理知识,从化学专业领域理解初中化学中的化学知识,从生物专业领域理解初中生物中的生物知识等等,对学科知识要达到较高、较广、较深的专业水平。要保持教师自身的专业学习能力不因长久在初中任教师而减弱,要避免、要防止自己的思维方式的“简单化”和分析视角的“笼统化”。针对具体的学科知识内容,初中教师要学会阅读相关专业的大学教材(最好是较新的版本),要学会查阅专业文献(包括工业生产方面的文献),要熟悉相关学科史料,经常浏览相关学科前沿的研究进展,丰富自身学科知识的背景信息素材。

当然,初中教师有了“专家视野”后,并不是要在课堂上无视初中学生的知识基础、学习水平和初中课程标准的要求,将高中内容甚至大学的专业知识不作处理原本原样地介绍给学生,或者无限制地增大知识量、增加知识难度,而是要求教师开拓自身的学科专业视野、加深对学科思维方式和方法的理解。初中教师对学科知识的理解要有“专家视野”,是为了保证初中教学的科学性,是为了拓展初中教学的转化空间,是为了丰富初中教学的表达方式。

如,初中化学中有关于“粗盐提纯实验”的内容,限于初中学生的学习基础和水平,初中化学的教学要求比较低,教科书里只能作简约化处理(基础教育的初中化学、高中化学教科书编写中,绝大部分内容都作过简约化处理的),但初中化学教师必须要对“粗盐提纯实验”相关内容有一定程度的理解,不能只是停留在初中教科书中的短短几段文字所作的泛泛介绍水平上。至少要在以下几方面对“粗盐提纯实验”有基本认识:

(1)从联系生产实际角度理解:工业上用海水制盐(沿海地区)、用盐湖水制盐(西北地区)的基本流程是什么?不同产地生产的粗盐、精盐的化学成分的差异是什么?制取粗盐、制取精盐有哪些不同的要求?制取食用盐、制取实验用的化学纯氯化钠、制取纯度更高的分析纯氯化钠有哪些不同的要求,要经过对应的哪些实验操作过程才能达到这些要求?为什么粗盐容易潮解而精盐一般不易潮解?

(2)从化学实验操作角度理解:蒸发、冷却结晶、过滤、晶体洗涤的具体操作是什么?实验时只有“蒸发结晶”和“冷却结晶”两种方法吗?实验操作时只有蒸发结晶、降温结晶两种典型的结晶操作方法吗?蒸发结晶操作时为什么一般不宜完全蒸干?所谓的“余热蒸干”的可行性如何?什么是重结晶、什么是一次重结晶、二次重结晶?等等。

(3)从实验原理角度理解:粗鹽中的Ca2+、Mg2+、K+、SO2-4分别通过什么途径除去?除去Ca2+、Mg2+、SO2-4的实验思路与除去K+的实验思路有何不同?实验室用粗盐制取精盐时试剂添加的先后顺序为什么有严格的要求?除杂过程中生成的硫酸钡、碳酸钙等难溶物质沉淀后要分步过滤除去,还是可以一次性过滤除去?(要考虑同离子效应、盐效应等多种因素),除去另些杂质离子时要严格控制溶液的pH吗?(除去Mg2+需要控制溶液pH=12左右,除CO2-3时pH需要控制在2~3),不能转化为难溶物质的杂质离子如何除去?(结晶时不能蒸干,使杂质离子留在母液中,过滤出氯化钠晶体),等等。

还需要从学科思维方式和方法等角度理解。只有当初中教师对上述多个角度作了深刻理解后,才能在初中化学有关“粗盐提纯实验”的教学中把握住科学性,才不会为了应试、为了所谓的“高效课堂”违背科学性地给学生总结错误的“规律、诀窍”。而有一些与“粗盐提纯实验”相关的练习题中有科学性错误,往往是编制试题的教师自已对这一内容理解的不深刻所造成的。如下题:

例题 为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO2-4等离子,可将粗盐溶于水后进行如下操作:①加入适量盐酸;②加过量NaOH溶液;③加过量Na2CO3溶液;④加过量BaCl2溶液;⑤过滤。下列操作顺序合理的是(  )。

A.②③④⑤①  B.②④③⑤①

C.④②③①⑤D.④③②①⑤

例题编制者提供的答案是B。

这道题从操作步骤设计到答案都有科学性错误。第一,“①加入适量盐酸”是为了除去过量的碳酸钠溶液,但要比较完全地除去过量的CO2-3必须是“①加过量的盐酸”使溶液的pH控制在2~3,只有当pH=2~3时CO2-3才可以转化为CO2、H2CO3,若是加盐酸到pH=7左右,CO2-3转化为NaHCO3,后续蒸发时NaHCO3会分解为Na2CO3。第二,为了防止同离子效应等,应该先加稍过量的氯化钡溶液并将生成的硫酸钡过滤除去,再加稍过量的氢氧化钠、碳酸钠溶液……比较理想的实验操作步骤应该是:“④→⑤→②、③→⑤→①(加过量的盐酸)→蒸发结晶→……”

笔者认为,初中化学考查“粗盐提纯实验”不宜直接考查实验操作步骤设计,因为有关实验操作步骤设计时要考虑的因素较多,且明显超出初中阶段的要求。当然,初中阶段可以从其他角度切入设计问题考查“粗盐提纯实验”。

通过“粗盐提纯实验”这一例子可以充分说明初中教师对学科知识要有“专家视野”的必要性,实际上初中化学教科书有许多学科知识需要教师开拓专业视野进行深刻理解。总之,初中教师对学科知识的理解不应停留在初中科学教科书上,必须要有一定专业视野,若初中教师自己对学科知识的理解停留在初中教科书给出的文字叙述水平上,很难避免对学科知识理解的不完整、不到位现象,很难保证在初中教学中不犯错误。

二、初中教师对学科知识理解要有“初中落点”

也有部分初中教师,他们的大学专业知识掌握得比较好,但对初中化学教科书不熟悉,对初中学生的特点理解不透,课堂教学中也会遇到很多困难。笔者认为,要增进初中学科知识的理解,初中教师的学习和思考不仅要有“专家视野”也要有“初中落点”。

这里的“初中落点”,是指初中教师要带着初中教科书意识、课标意识和初中学生意识去学习,要怀着初中教学基本理念、围绕初中学科核心素养和学生的学业质量标准去理解,要对照课程内容中的“内容要求、教学提示和学业要求”去反思和实践。初中教师对学科知识的理解有了“初中落点”,可以提高初中教学表达的针对性,使课堂教学更帖近学生实际,更受初中学生喜欢,让教学更有效。

再以初中化学中有关“粗盐提纯实验”为例来说明。

(1)从初中化学的基础性要求层面理解:浙教版初中科学(八上)中有“粗盐提纯实验”,高中化学(必修1)中也有“粗盐提纯实验”,大学普通化学实验中还有“粗盐提纯实验”,很明显,该实验在不同阶段中涉及知识内容范围有差异、实验操作方法和目的要求不同、能力要求不同,但要特别注意不能因为初中化学的要求比较低就不顾知识的科学性。

(2)从初中化学教学的连续性和阶段性角度考虑:“粗盐提纯实验”是在浙教版初中科学(八上)出现的,当时学生只具备物质溶解性等非常有限的基础知识,还无法讨论粗盐提纯实验相关操作过程中所发生的化学反应,也无法对该实验的操作步骤作完整的介绍,所以在浙教版初中科学(八上)中限定在“氯化钠+泥沙”这种“完全理想化”范围内作了极其简单的介绍。但等学生到初三年级时,他们所掌握知识丰富了,包括物质的溶解性、物质的化学性质、化学实验基本操作等,作为教师就有必要在初三复习阶段对“粗盐提纯实验”进行再讨论,让学生对粗盐提纯有相对深刻的认识。

(3)从浙教版初中科学(八上)教科书中的内容理解:初中科学(八上)第一章的第5节“物质的溶解性”、第6节“物质的分离”以及章节练习和本章回顾中,都有与“粗盐提纯实验”相关的内容。以下罗列几处。

“人们把海水引入盐田,经过风吹日晒,水逐渐蒸发后,食盐就会结晶析出。结晶是溶液中无法再溶解的固体溶质以晶体的形式从溶液中析出的过程。冷却热饱和溶液的方法也可得到晶体”——这部分内容要求学生理解蒸发和两种典型结晶方法。

“把上述已经处理过的水通过过滤器,不溶于水的固体物质跟水就会分离开来,这种方法就是过滤”——这部分内容要求学生掌握“过滤”的功能,要特别注意这里的“不溶于水的固体物质”是有条件的,是因为对应实验所用悬浊液中不存在可溶性物质的晶体,不能说过滤方法是分离难溶物质与水,应该说过滤是一种分离固体和液体的实验方法。

“人们从盐田里得到的是含许多杂质的粗盐,而我们食用的盐是从粗盐中提取得来的”——这部分内容要求学生了解粗盐的工业来源、工业制取粗盐的简单方法、以粗盐为原料生产食盐的简单过程。

“活动:研究粗盐中可能含有哪些杂质……设计粗盐提纯制精盐的方案……讨论所得晶体是不是纯净物……”——这部分内容要求要求学生通过实验对粗盐、精盐有进一步的了解,其包括含不同雜质的粗盐如何制成精盐,制得的精盐中还可能存在什么样的杂质等。

“练习4、练习5(查阅有关书籍和杂志,了解我国生产食盐以及提纯粗盐的主要成分)、练习6(查找盐场地理位置信息……)”——这部分内容要学生了解工业生产食盐相关情况。

“本章回顾9……”——这部分内容要学生比较两种典型的结晶方法、四种物质分离的方法,也就是对物质分离的方法有了较高的要求。

很明显,从浙教版初中科学教科书跟“粗盐提纯实验”相关的内容来看,对初中化学教师的学科知识理解要求是比较高的,不能只是停留在零散的、分割的某一段文字描述之上,要有整体性、连续性逐步提升的要求。

(4)从育人价值层面理解:要让学生通过食盐制备等内容学习,了解我国古代有优秀的盐业生产技术,为世界文明的发展做出了杰出贡献。以范旭东、陈调甫、侯德榜、李烛尘和吴鹿萍等为代表的一大批实业家、化学家、化工专家,抱着实业救国和科学救国的理想, 在中国一穷二白的情况下,从零起步,艰苦创业,百折不挠,建立我国的盐化工企业,造福人民,毛泽东曾评价“讲化学工业,不能忘记范旭东”,以此激励学生学好化学、为国效力。

增进初中教师对学科知识的理解要“专家视野”和“初中落点”兼顾,就是要求初中教师有更高的专业站位、更广的专业视野,又能够站在初中学生的立场、用易于初中学生理解的方式进行基础性的教学转化和教学表达。当教学中遇到学生提出的疑难问题时,教师绝不能以“教科书为准意识”“初中教学中就是这样要求的、初中教学不用太严密”“某某教辅资料中这样介绍的”“某次考试中曾这样考的”等等作为借口来应付了事,这样做会打击学生的质疑精神、扼杀学生的创新火花。初中教师要坚持深入各专业领域中增加教师自身的知识面,了解一些本原性问题,积累一些原汁原味的生产和生活实践性知识,少一些应试意识,少用劣质教辅资料,不要迷信权威,特别不要迷信教科书,多一点查文献意识,多听不同观点,要形成一切知识都是可切磋、可质疑、可讨论、可发展的知识观。

从某种意义看,教学设计和实施是教师对学科知识理解的产物,初中教师的视野决定其对学科知识理解的程度,对学科知识理解的程度决定其教学设计和实施的水平。教师要挖掘学科知识的意义,将教科书中提供的材料和呈现的观点转化成与学生相适应的活动和表征,教师要站在学生发展的层面理解和处理具体的学科知识,挖掘学科知识内蕴的特有的科学价值、文化意义、社会功能,探求学科知识与学生发展的关系和实现途径。

(收稿日期:2021-08-15)

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