基于真实情境的化学教学实践研究——以“胶体”一课为例.pdf

187现代教学 2024/12基于真实情境的化学教学实践研究以“胶体”一课为例文/上海市进才中学 尤蕾蕾【摘 要】本研究基于T-TRACE教学模型，以“胶体”一课为例进行“五育融合”的化学教学实践研究。在具体实践中，教师通过腌制咸鸭蛋等学生活动和实验，帮助学生构建模型，认识胶体，并学以致用。【关键词】高中化学 T-TRACE 模型化学学科核心素养是学生通过化学学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。化学学科核心素养反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求，全面展现了化学课程学习对学生未来发展的重要价值。不同于思想政治、体育等学科有相应的知识体系，化学教学中的“五育融合”更多的是在学生学习活动的过程中让学生体会感悟，具有无痕性的特点。本研究基于 T-TRACE 跨学科主题教学五维分析框架，构建“五育融合”的 T-TRACE 教学模型，从目标出发进行教学顶层设计，从主题层面挖掘“五育”内容要素，以活动的形式整合各类资源在真实情境中加以实施并开展教学评价。一、挖掘“五育融合”主题下的内容要素本研究选择“胶体”来进行“五育融合”的教学实践。“分散系”是沪科版必修一第 1 章第一节“物质的分类”第 2 课时的内容，“胶体”是“分散系”中的重要内容，作为高中化学承接初中对物质类别的深入了解。从 T-TRACE 模型对“胶体”这一主题进行分析后，笔者挖掘“五育融合”主题下的内容要素。从德育层面而言，胶体知识涉及蛋白质分离、尿毒症透析、静电除尘等，通过学习让学生感受化学对人类生活做出的巨大贡献；从美育层面而言，胶体的丁达尔效应让光有了形状，能看到梦幻般的光影意镜。根据具体内容，笔者分析设计了相应的学生活动（见表 1）。二、设计“五育融合”的真实情境本研究以生活中常见的胶体蛋清作为真实情境的载体，以实验设计与探究为依托，通过咸鸭蛋的腌制、过滤蛋清、蛋清的丁达尔现象、蛋白质盐析和变性等实验从宏观上认识胶体，再结合胶体的微粒分散模型进行微观探析。笔者在课前开展了认识半透膜的渗析（腌制咸鸭蛋）的主题学科实践，准备阶段将鸭蛋完全浸泡在白醋中（一周），观察鸭蛋中的半透膜。渗析阶段将鸭蛋放置在食盐水中，盐水保持澄清透明，证明胶体不能透过半透膜。验证阶段煮熟鸭蛋，观察半透膜和鸭蛋黄颜色并品尝味道，证明盐通过半透膜进入了鸭蛋。三、“五育融合”的教学设计本节课将真实探究的认知过程与模型建构的本质纳入知识学习的过程中，形成以模型认知发展为主线的探究教学活动线索。教师遵循“模型准备模型建构模型修正模型运用”的认知发展过程，在原有溶液和浊液模型的基础上，根据新的实验现象与事实，让学生对自己的原有模型进行分析、修正和拓展，构建胶体的微粒分散模型。基于“五育融合”的T-TRACE 教学模型，教师设计了对应的教学方案和评价目标。“五育融合”学生活动德育了解生活中胶体的应用和界面化学、气凝胶等结合蛋清开展胶体性质的相关实验智育结合微观分析和丁达尔现象构建胶体的微粒分散模型结合电泳现象修正胶体的微粒分散模型运用胶体的微粒分散模型解释生活中的现象体育设计实验制备氢氧化铁胶体，并进行实验美育感受丁达尔效应之美（梦幻感的光影意境）感受胶体结构之美劳动教育腌制咸鸭蛋并分析鸭蛋变咸的原因制备豆腐脑表 1 “胶体”主题下的学生活动案例分析学科教学1882024/12 现代教学 1.通过对蛋清与溶液、浊液的比较，分析胶体的渗析与过滤原理，从微观层面探析三种分散系的区别，发展学生宏观辨识与微观探析素养。2.通过对丁达尔现象的进一步分析构建胶体的微粒分散模型，认识胶体的电泳、聚沉等性质，根据新的证据修正胶体的微粒分散模型，培养学生证据推理与模型认知素养。3.运用胶体的微粒分散模型解释生产生活中的相关现象与应用，了解胶体知识发展的前沿与方向，培养学生科学精神与社会责任素养。4.依据胶体的性质，设计实验来制备氢氧化铁胶体，并通过交流优化实验方案，发展学生运用已学知识进行科学探究的能力。四、基于真实情境促“五育融合”的教学过程学生在课前完成腌制咸鸭蛋的学科实践活动，观看课微视频，回顾初中学习的溶液、乳浊液、悬浊液的定义与性质和物质的分类；了解生产生活中胶体的应用；观看生活中丁达尔现象的实验视频。环节1：模型准备重识分散系教师展示 NaCl 溶液、鸭蛋清和泥沙悬浊液，分析溶液与浊液的性质，归纳并总结它们都是由一种物质分散到水中形成的混合体系，我们称之为分散系。教师讲述分散系的分类，从宏观上来看分散质或分散剂可以是气、液、固等不同的聚集状态，它们之间又会有若干组合方式；从微观上探究如何对分散系进行分类。师生共同探讨鸭蛋会变咸的原因，发现蛋白质是大分子，被蛋膜包住，不能透过蛋膜，但水是小分子，可以自由通过鸡蛋膜。环节 2：模型构建认识胶体（微观）设计实验验证蛋清不是浊液，从而得出结论依据。以微粒大小对分散系进行重新分类，明确分散质微粒的直径大小在 1100nm 的分散系叫做胶体。蛋清是胶体，不能透过半透膜，但能透过滤纸。通过学生实验用激光笔照射 NaCl 溶液、蛋清和泥水，观察现象。依据提供的信息分析胶体丁达尔现象的原因：溶液中溶质微粒太小，对于入射光线散射作用很弱，光线直接透过；当光线照射胶体时，胶体粒子对其产生了散射，每个胶体粒子就好像一个发光体，无数发光体散射就形成了一条通路。此时，教师进一步提供信息：光的透射、反射、散射与光的波长以及传输介质颗粒的大小有关。联系生活中清晨树林里的光束、外滩灯光秀光束等，发现丁达尔现象之美。教师播放 NaCl 溶于水时 Na+和 Cl-在水中分散的微观动画模拟，学生绘制溶液、胶体、浊液中分散质微粒的分散示意图。环节 3：模型修正认识胶体介稳性观看实验：用激光笔照射静置后的泥水上层清液，从垂直于光线的方向可以观察到一条光亮的通路；Fe(OH)3胶体电泳实验。结合资料：长江从青藏高原出发，贯穿九省入海，水流湍急之处夹裹着泥沙，到了水流平缓之处这些泥沙不断沉积。但是在它到了入海口的时候，已经非常澄清的河水会再一次发生沉积，我们脚下生活的这片土地就是这样不断形成的，崇明岛也是如此。分析得出胶体微子会带电荷，是因为胶体粒子的表面积比较大，具有较好的吸附性，能够吸附离子，从而带上电荷。基于上述分析，师生共同对前面画出的胶体中分散质分散情况示意图进行修正和补充，即在胶体粒子上加上所带电荷。基于上述模型，解释长江在入海口前依然带有大量的胶体粒子但是却不易沉降的原因：由于胶体粒子带电荷，彼此之间有排斥作用，难以聚集，因此胶体比较稳定。而入海口容易沉降的原因：在海水中有大量的盐类物质，电离后产生带电荷的离子，这些离子破环了胶体粒子所带的电荷，使水中的胶体粒子聚集在一起发生了沉积。利用蛋清设计实验来验证胶体的聚沉，结合生活中卤水点豆腐、蒸鸡蛋羹，归纳胶体聚沉方式。环节 4：模型运用胶体的制备和运用根据已学习的知识及实验原理设计氢氧化铁胶体制备的实验方案。展示生活生产中胶体的应用现象：混用不同色墨水引起钢笔堵塞，用 FeCl3应急止血，工厂高压电除尘等，并分析其中体现的胶体性质和运用的基本原理。课后作业：完成课后拓展实验(1)利用豆浆或牛奶完成丁达尔现象，并拍摄视频。(2)利用豆浆、葡萄糖酸内酯制作豆腐花，并拍摄视频。参考文献：1 李政涛.“五育融合”推动基础教育高质量发展 J.人民教育,2020(20).（本文编辑：张涵诚）案例分析学科教学