素养为本在化学课堂教学中的实践——《污水处理—电浮选凝聚法》说课稿

来源:中小学教育 作者:陈建茹

 

湖北省襄阳市第四中学   陈建茹
  
一、教学目标
1、知识与技能
①理解电浮选凝聚法处理污水的原理及实验条件的选择。
②巩固基本实验操作，创新实验装置，实现绿色化、微型化。
2、过程与方法
①通过分组实验、对比归纳的方法，探究最佳实验条件，初步掌握实验探究基本思想。
②通过“异常现象反思→交流讨论原因→创新实验装置”的探究过程，加强自主学习能力，培养分析问题、解决问题的思维方式。
3、情感态度与价值观
①体验科技转化为生产力的艰辛，认识化学在解决污染问题中的作用，树立环保意识。
②培养善于合作、勇于创新、积极实践的科学品质。
二、内容设计
1、教材分析
《污水处理—电浮选凝聚法》选自人教版普通高中课程标准实验教科书（选修6）《实验化学》第一单元《从实验走进化学》的课题二《化学实验的绿色追求》。本节内容较好的体现了绿色化学理念，也是实际生产中处理污水常用方法之一。
实验内容分析
阳极：Fe－2e^－＝Fe²⁺  副反应：2H₂O－4e^－ ＝4H^＋＋O₂↑
阴极：2H^＋＋2e^－＝H₂↑
溶液：4Fe²⁺＋10H2O＋O2＝4Fe(OH)₃↓＋8H^＋
 
沉积：Fe(OH)₃吸附污物沉积在电解槽底部。浮选：H₂将污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层。
3、学情分析
学习（选修6）《实验化学》的是一些对化学特别感兴趣的同学，已经完成了高中必修课程的学习，学科基础知识扎实，具备一定的观察能力、分析能力和思维能力。学生对实验探究热情高，喜欢通过实验体验科技转化为生产力的震撼，渴望亲自设计实验，但对探究的基本方法不熟悉，需要教师适当的引导。
4、教学重点和难点
教学重点：明确污水处理原理，探究最佳实验条件。  
教学难点：按绿色化、微型化思想创新实验装置
三、实验方法设计
1、教法分析
①实验探究：引导学生探究实验原理，创新实验装置，培养动手能力、观察分析和解决问题的能力。
②现代教育技术辅助教学：通过图片、视频将微观现象宏观化，将抽象说理形象化，激发学生学习兴趣。
③归纳演绎法：通过学生归纳推导、教师总结点评，完善实验设计。
2、学法分析
①小组合作、实验探究，熟悉科学研究的一般方法。
②巩固基本实验操作，熟悉pH计的使用方法。
3、实验用品
泥水、稀硫酸、氢氧化钠溶液、石蕊试液、硫酸钠溶液。
烧杯、胶头滴管、玻璃棒、表面皿、铝片、铁片、直流稳压电源、pH计、pH试纸、导线、铁丝、铝丝、铅笔芯、塑料注射器等。
四、教学过程设计

教学环节	教师活动	学生活动	设计意图
创设情景 引入实验	① 提出世界水日中国水周，展示水污染图片。 ②介绍常见污水处理方法，引入本课。	聆听，思考，产生情感上共鸣。	激发学习兴趣，认识化学在解决污染问题中的作用。
探究一 分组讨论探究原理	肯定想法，鼓励学生大胆质疑、主动验证。	阅读教材小组交流，提出质疑： 疑惑1：为什么要调节pH 5～6，改变pH有什么影响？ 疑惑2：电压的大小对实验有什么影响？	深化知识，为应用知识探究最佳实验条件做准备。
探究二 探究实验发现意外	①介绍pH计使用方法。 ②确定最佳实验条件。 ③引导学生回顾Fe(OH)3完全沉淀pH理论计算。	①区别pH试纸与pH计使用方法，巩固基本操作。 ②分组实验并观察现象，记录实验结果，选择最佳实验条件。 探究结果：最佳实验条件为电压12V，pH=4 理论验证：Fe(OH)3完全沉淀pH≥3.2 ③发现意外现象，产生疑惑，提出设想。 意外现象：实验中看到了白色甚至灰绿色物质，什么原因？如何变为红褐色？ 学生设想：能否用生活中常见的废旧小塑料瓶，实现装置的绿色化、微型化？	①实际联系理论，加深印象。 ②培养学生合作精神、动手能力和问题意识。
探三 探究原因提出猜想	①引导学生比较各种解决方案。 ②归纳点评，鼓励学生再次探究。	交流讨论得出结论： 目的1：增加氧气的量，有利于白色Fe(OH)2被彻底氧化成红褐色Fe(OH)3，增强吸附能力。 学生设计方案： ①外加氧化剂。 ②搅拌，增加溶氧量。 ③增加一个惰性阳极，采用两个阳极的三电极电解法。 最终采用方案③。 目的2：实现绿色化、微型化	①培养学生分析能力和科学思维方式。 ②养成合作交流的习惯。 ③树立环保意识。
探究四 创新实验深入探究	准备深入探究实验用品（20mL注射器、铅笔芯）。	创新实验深入探究： ①铅笔芯作惰性阳极。 ②20mL注射器作电解槽。	积极实践验证猜想，体验探究成功的喜悦。
升华知识收获情感	激情总结并点评： ①科技转化为生产力的艰辛。 ②环境保护，预防重于治理。	认真聆听，情感激荡；掌声雷动，产生共鸣。	①培养敢想、敢做、不怕失败的科学品质。 ②树立环保意识。

五、本节课的亮点
亮点一：教学过程设计符合以“素养” 为核心的课堂实施要求
学科核心素养的培养，蕴含了学习方式和教学模式的变革。要求学科教学要在与现实生活紧密关联的、真实性的问题情境中展开，要采用基于问题的、基于项目的活动方式、基于体验式的、合作和探究的建构式学习。在教学的设计和组织上，需要选择或创设合理的学习情境，通过适当学习活动以促进学习的发生，在学习者与情境的持续互动中，不断尝试问题解决的过程中形成（跨）学科观念、（跨）学科的思维模式和探究技能，落实学科核心素养的培养任务。
亮点二：学生创造力爆发，想到用两个阳极的三电极电解法改进装置。培养了实验探究与创新意识 
“实验探究与创新意识”要求学生发现和提出有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论；能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进实验的设想；能尊重事实和证据，不迷信权威，具有独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。
教材中给出了实验条件，但学生并不满足按部就班的模仿，而是想到以“pH和电压”两个变量来探究最佳实验条件！按部就班的做完实验仅仅是一种重复，保持一颗好奇心，善于提出合理的质疑，才是一种研究！
常见的电解池都是两个电极，本节课有学生想到用两个阳极的三电极电解法改进装置，正是他们创造力的大爆发！
亮点三：化学实验绿色化、微型化思想深入学生内心，环保意识增强。培养了学生的社会责任。 
“科学精神与社会责任”要求学生具有终身学习的意识和严谨求实的科学态度；崇尚真理，形成真理面前人人平等的意识；关注与化学有关的社会热点问题，认识环境保护和资源合理开发的重要性，具有可持续发展意识和绿色化学观念；深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系，赞赏化学对社会发展的重大贡献，能运用已有知识和方法综合分析化学过程对自然可能带来的各种影响，权衡利弊，勇于承担责任，积极参与有关化学问题的社会决策。
本节教材的上一部分内容是《氯气的生成及其性质的微型实验》，强调了化学实验的绿色化。在本实验学生能主动提出实验装置的微型化创新，学以致用，说明绿色化的环保意识已经流淌在学生的血液中，已经成为了一种行为处事的习惯！
亮点四：学生的创新潜力和探究欲望被充分激发。探究过程中学生就地取材，将泥水换成肥皂水进行对比；同时还提出：实验中电能消耗较大，为了加快污水处理速度，不增加电压只加大电极表面积行不行？试试太阳能电池……
什么是素质？当你把在学校学的知识都忘记的时候，剩下的就是素质。今天学生在课堂上学习化学，不是为了让他成为化学家，因为这毕竟是极个别人的事。我们关注的是，毕业之后，作为一个公民，学过化学的和没有学过化学的有什么差异？化学能留给她终身受用的东西是什么？我想这就是核心素养。