基于POEC策略的真实问题解决的高中化学教学设计——以“如何科学使用补铁剂”为例.pdf

年 月云南化工 第 卷第 期 ，：基于 策略的真实问题解决的高中化学教学设计 以“如何科学使用补铁剂”为例朱西，李昕妍，孙晓春（云南师范大学化学化工学院，云南昆明 ；云南省玉溪第三中学，云南玉溪 ）摘要：基于“老人长期喝浓茶导致缺铁性贫血”的真实情境，采用 策略引导学生通过实验探究解决问题，在探究“浓茶水、补铁剂、维生素 ”三者之间关系及根本原因的过程中，学会如何科学使用补铁剂。建构运用真实问题解决的一般思路模型，强化转化性质决定用途等化学观念，感受化学学习的目的与价值 解决生活中的实际问题。关键词：真实情境；策略；问题解决；教学设计中图分类号：文献标识码：文章编号：（）“”，（，；，）：“”，“，”，：；普通高中化学课程标准（年版 年修订）中强调，教师在教学中应重视创设真实且富有价值的问题情境，进行基于真实情境的教学设计和设置问题解决任务，引导学生开展建构学习、探究学习和问题解决学习 。问题解决的先决条件是真实情境。真实情境是连接化学知识、方法等与化学学科核心素养的纽带；问题解决是实现真实情境和探究学习效果最大化的重要方式。真实情境下的问题解决是从真实情境中发现问题，以问题的解决为目的进行预测假设和方案设计，通过实验现象的观察分析、证据推理甚至是资料查证，最终习得问题解决的方法，使学生获得问题解决的能力方面的发展。为此，笔者以“如何科学使用补铁剂”为主题进行了真实情境下问题解决的教学设计，教学过程中采用了与之适配的 教学策略以促进问题的解决以及方法的建构。教学主题内容及教学背景分析 教学主题内容及学情分析本节课教学设计以 人教版高中化学必修第一册第三章“铁金属材料”第二课时 的内容为基础进行扩展、补充。学生已经学习了离子反应、氧化还原反应，初步认识了金属元素钠与非金属元素氯，了解了元素及其化合物丰富多彩的世界。本节课从日常生活经验和化学学科学习中接受到的知识上升到化学实验探究以及解决问题的一般方法，为更多元素化合物的学习乃至终身化学学习打下基础；重点培养学生的自主探究能力，强化学生转化观、性质决定用途的化学观念，重点构建真实问题解决的一般模型，提升问题解决的能力，感受化学学科价值。教学背景分析 年中共中央、国务院印发并实施了“健康中国 ”规划纲要，是 年后 年推进健康中国建设的行动纲领，其中提出：加大学校健康教育力度，将健康教育纳入国民教育体系，把健康教育作为所有教育阶段素质教育的重要内容 。普通高中化学课程标准（年版 年修订）中强调要结合真实情境中的应用实例或通过实验探究形式，了解铁及其重要化合物的主要性质，了解它们在生产、生活中的应用 。教师应充分发挥引导作用，关注生活实际，创设真实情境让学生充分利用所学知识去探究并解决真实情境中的问题，建构、运用问题解决的思路模型，切实感受学习的价值是利用所学内容解决生活中的问题。教学设计理念及教学思路 教学设计理念本节课以 与 的转化、检验的知识作为 年 月云南化工 第 卷第 期 ，“工具”，以补铁剂这一真实情境作为“载体”，渗透了如下教学理念：）本节课创设的探究情境“老人长期喝浓茶导致缺铁性贫血”来源于真实的新闻报道（网络链接：？），让学生在真实情境中利用所学的知识去解决“浓茶与缺铁”的问题，将化学知识与生活结合。学习化学是为了运用化学知识、方法、观念等来解决生活中的问题，这也就是学习要达到的最高境界 学以致用。）应 用 教 学 策 略 即“预 测（）观察（）解释（）比较（）”进行教学，注重情境问题的创设、学生主动探究过程以及学生解决问题的思维能力提升过程 。在真实情境下利用所学知识对浓茶、维生素 的性质进行预测、从化学的视角设计实验对预测结果进行验证、基于对实验现象的观察和文献资料补充的证据进行推理得出结论，再将得出的结论与开始的预测结果进行比较、强化。）真实情境下的问题解决模型是解决真实问题的重要工具之一，有利于学生形成化学学科特有的学科观念和思想方法。通过“探究浓茶与补铁剂的关系”初步建构了问题解决模型，并通过解决“维生素在补铁中的作用”这一问题实现了问题解决模型的再运用，最后再对问题解决模型进行总结与强化，让学生明白建构问题解决模型的价值。）基于“教、学、评”一体化理念，有效开展化学日常学习评价，发挥化学日常教学评价的作用 。本节课在课堂各个教学环节都设置了相应的学习任务、评价任务，便于课堂中及时了解学生学习情况和掌握程度，利用学生的反馈信息及时调整教学进度和方式，促进贯彻落实“教学评一体化”理念。）重视健康教育，融入思政育人理念，促进落实立德树人根本任务。学生通过学习补铁剂的科学使用进一步学会在生活中用药前仔细阅读说明书、科学合理用药，关注自身以及他人的身体健康，还可以利用所学知识向家人、朋友等普及相关健康知识，为推进健康中国的建设做出贡献。教学思路本次教学在“老人喝浓茶导致缺铁性贫血”的真实情境中，利用实验探究的方法分别探究“浓茶与补铁剂”“补铁剂与维生素 ”的关系以及本质原因，解决“补铁剂不能与浓茶同服、维生素 有利于吸收”的问题，知道科学使用补铁剂的同时学会问题解决的方法和思路、发展化学学科核心素养、感受化学学科的重要社会价值。本节课教学思路如图 所示。图 教学思路 教学目标及教学流程 教学目标）通过老人喝浓茶患上严重的缺铁性贫血初步得知浓茶与铁的关系，利用元素价态、氧化还原知识预测浓茶水的性质，制定实验方案。）通过实验探究浓茶水、补铁剂、维生素三者之间的关系，透过宏观现象探析物质变化的微观本质，明白科学使用补铁剂蕴含的化学原理，强化性质决定用途的观念。）通过补铁剂这一真实情境，学会运用所学知识解决生活中的实际问题，建构并运用解决真实问题的思路模型，感受化学学科在生产生活中的价值。教学流程本节课以“补铁剂的科学使用”为主题、以“新闻（老人喝浓茶导致缺铁性贫血）”为真实情境、以“如何科学使用补铁剂？”为探究问题，利用环环相扣的问题和任务，将所涉及的化学知识、研究方法、化学学科核心素养贯穿课堂。本节课教学流程如图 所示：年 月云南化工 第 卷第 期 ，图 教学流程 教学实录）创设情境，发现问题 学习任务 初步了解补铁剂与浓茶、维生素 的关系。评价任务 能从新闻、处方笺中提取信息，说出浓茶与缺铁的关系及补铁剂的作用。教师活动 播放老人长期喝浓茶导致缺铁性贫血的新闻报道（见图 ）。图 新闻报道 学生活动 观看视频，解读新闻，获取信息。教师活动 提问：看完新闻，同学们从中可以得到哪些信息？学生活动 分析新闻信息。思考回答：长期喝浓茶会导致缺铁性贫血。教师活动 展示医生给的处方笺（见图 ）。提问：药品的作用是什么？图 处方笺 学生活动 阅读处方笺，思考并回答：药品作用是补铁。教师活动 硫酸亚铁片是最常见的补铁剂之一。提问：维 为什么也能用来补铁？学生活动 思考维生素 为什么能用来补铁？教师活动 这节课我们将要探究补铁剂与浓茶、维 之间的关系及根本原因。）探究补铁剂不能与浓茶同服的原因 学习任务探究补铁剂不能与浓茶同服的原因。评价任务 能利用所学预测浓茶水的性质、设计出合理的实验方案。教师活动 展示、分发硫酸亚铁片（见图 ）。引导学生阅读硫酸亚铁片说明书（见图 ），获取有用信息。图 硫酸亚铁片图 说明书 年 月云南化工 第 卷第 期 ，学生活动 阅读说明书，回答：硫酸亚铁片主要成分为硫酸亚铁，它不能与浓茶同服，与维生素同服有利于吸收（发现问题）。教师活动 引导学生利用所学知识预测、设计模拟实验探究其中原理，各小组根据猜想设计、制定实验方案（预测 ）。学生活动 易被氧化，预测浓茶水具有氧化性（预测假设），根据假设制定实验方案并进行分享。实验方案：将硫酸亚铁片制成溶液，再加入浓茶水，观察实验现象。评价任务 能依据实验获取的证据推理得到与之相匹配的结论。教师活动 介绍、展示实验用具：注射器和青霉素瓶（见图 ）。引导：各小组按实验方案进行实验（实验探究）。图 实验用具：注射器和青霉素瓶 学生活动 利用注射器和青霉素瓶按照实验方案进行实验，向浅黄绿色的补铁剂溶液中加入浓茶水。观察到溶液由浅黄绿色变为蓝黑色（观察 ）。教师活动 提问：由此可得出什么结论？学生活动 基于实验现象合理推测：浓茶水与补铁剂发生了化学反应，把 氧化成了 （证据推理）。教师活动 引导：如何证明其中含有？学生活动 回答：向溶液中加入 溶液，如果溶液变红，说明含有 。进行实验：向溶液中加入 溶液，观察到溶液由蓝黑色变为红色（观察 ）。教师活动 追问：由此又可以得出什么结论？学生活动 得出结论：预测正确，浓茶水具有氧化性（解释 ）。评价任务 能整合实验和文献证据得出结论，明白补铁剂不能与浓茶同服的原因。教师活动 质疑：事实真的如此吗？请同学们阅读资料 （见图），从中又能发现什么？（比较）图 资料：浓茶水与 的作用原理 学生活动 基于实验证据和文献资料得出最终结论：假设说法错误，浓茶水不能氧化 ，氧气才是氧化剂（解释与结论）。）探究维生素 与补铁剂同服利于吸收的原因 学习任务探究维生素 与补铁剂同服利于吸收的原因。评价任务能利用相同方法探究得出结论，明白维 利于补铁的原因。教师活动 通过预测假设、实验探究知道了浓茶的性质，可用同样的方法探究维生素 的作用（模型运用）。学生活动 讨论如何探究维生素 的性质假设：浓茶与维 作用相反，推测维 具有还原性，能将 还原为 （预测）。实验方案：向红色溶液中加入维 溶液，观察红色是否消失。进行实验：观察到溶液由红色变成浅黄绿色（观察）。教师活动 提问：由此可以得出什么结论？学生活动 回答：发生了化学反应，但维 不一定将 还原为 。教师活动 追问：如何确定？学生活动 回答：检验 的存在，可用或 。教师活动 介绍新方法：（）遇 变蓝 。学生活动 向溶液中加入 （）溶液，溶液由浅黄绿色变为蓝色，说明维 具有还原性，能将 还原为 ，假设正确（解释）。教师活动 提供文献证据：添加抗坏血酸（维生素 ）能够缓解 形成沉淀和加速 转化为 （比较）。引导得出结论。学生活动 维 具有还原性，能将 还原为 。教师活动 同学们在一个青霉素瓶中完成了全部实验，看到了绚丽多彩的颜色变化，老师称之为补铁剂的“多彩瓶”实验（见图 ）。）解决问题，课堂总结 学习任务总结分享收获 知识、方法、工具、价值。评价任务能从不同方面说出收获、知道学习的最终目的和意义。教师活动 提问：处方笺中维 的作用、医生建议老人少喝浓茶的原因。学生活动 回答：维生素 防止 的氧化；浓茶水会加速 的氧化。教师活动 引导学生分享收获的经验、知识、观念、方法、化学价值等。年 月云南化工 第 卷第 期 ，图 补铁剂的“多彩瓶”实验现象 学生活动 分享收获。生活经验：补铁不能喝浓茶，要多吃含维生素 的食物；知识：可用 （）甚至是浓茶水检验 ，亚铁与三价铁可以相互转化；方法：研究物质性质的方法 预测、观察、解释、比较；观念：同种元素不同价态之间相互转化，易被氧化的性质决定了它作为补铁剂时的使用方法；价值：用药方法背后蕴含化学知识，要学会科学合理用药，重视身体健康，化学的发展也推动了医学的发展等。教师活动 引导学生总结真实问题解决的模型。学生活动 真实问题解决思路模型：发现问题、预测假设、实验探究、证据推理、解释与结论、模型运用。教师活动 总结升华（学科价值）：学习化学知识、方法、观念等最终要实现的价值是解决生活中的实际问题 学以致用（见图 ）。布置作业：利用本节课所学内容检验菠菜中的铁元素。图 课堂收获总结 结语本节课在贯穿真实情境的实验探究活动中巧妙采用 教学策略，即先引导学生根据说明书信息从化学的角度，利用所学化学知识预测浓茶水与补铁剂不能同服的原因，再根据预测设计实验方案观察实验现象、解释现象变化的原因并得出结论，实验结论是否正确则是与文献结果比较得出，从而明白补铁剂不能与浓茶同服的原因；在这一探究活动的基础上继续引导学生按照同样步骤探究维生素 促进补铁剂吸收的原因，完成 策略的强化运用。该教学设计符合普通高中化学课程标准（年版 年修订）中的“情境化”和“问题化”要求，创设真实情境挖掘有探究价值的问题并引导学生进行问题解决以及问题解决方法的建构。整个课堂通过补铁剂的“多彩瓶”趣味性实验探究浓茶水、补铁剂、维生素 之间的关系，绚丽多彩的实验现象在一定程度上激发了学生的学习兴趣，同时也为科学使用补铁剂提供证据；让学生体会化学方法解决实际问题的重要性的同时建构出真实问题解决的一般模型，并利用其解决生活中的实际问题，从生活中来再到生活中去，感受化学学科在生产生活中的价值和意义。参考文献：中华人民共和国教育部 普通高中化学课程标准（年版 年修订）北京：人民教育出版社，王晶，郑长龙 普通高中教科书：化学第一册（必修）北京：人民教育出版社，化雨 “健康中国 ”规划纲要 提出将健康教育纳入国民教育体系 宁夏教育，（）：王先锋 对核心素养视域下高中化学 教学策略的新认识 中学化学教学参考，（）：董顺，程波 茶水与亚铁盐作用的实验探究 化学教学，（）：吴玉坤，胡亚坤，杨宇田，等 海洋石油平台不锈钢涂装过程中铁氰化钾检验亚铁离子原理探究 全面腐蚀控制，（）：卢建，黄天寅，徐稢，等 抗坏血酸对三价铁 过氧化钙体系降解头孢氨苄的影响 环境工程学报，（）：收稿日期：作者简介：朱西（）女，云南宣威人，学科教学（化学）专业硕士研究生。：通讯作者：孙晓春（）女，四川筠连人，本科，副教授，主要从事化学教育研究。：