| 标题 | 化学核心概念对校本课程研究的指引 |
| 范文 | 孙海艳 20世纪80年代末和90年代初，中国课程改革的步伐日益加快，1996年原国家教委颁发的《全日制普通高级中学课程计划（试验）》规定，学校应该“合理设置本学校的任选课和活动课”。近年来，课程多样化的趋势进一步加快，国家把选修课的决策权交给地方和学校。校本课程作为学校自主决定的课程，它的开发主体是教师。教师在实践中，分析自己所面对的教学现状，包括学生需求，教师个人能力以及学校的硬件设施等，确定目标，选择与组织内容，决定实施与评价的方式。 《义务教育化学课程标准（2011年版）（以下简称《课程标准》）》指出：“化学是一门以实验为基础的学科，在教学中创设以实验为主的科学探究活动，有助于激发学生对科学的兴趣，引导学生在观察、实验和交流讨论中学习化学知识，提高学生的科学探究能力。”《课程标准》还指出：“在教学中应密切联系生产、生活实际，引导学生初步认识化学与环境、化学与资源、化学与人类健康的关系，逐步树立科学发展观，领悟科学探究的方法，增强对自然和社会的责任感，在实践中不断培养学生的创新意识，使其在面临和处理与化学有关的社会问题时能做出更理智、更科学的思考和判断。” 在化学教学中，核心概念是指那些居于学科中心、具有超越课堂持久价值和迁移价值的关键性概念、原理和方法。可以说，具体知识是化学基本观念形成的载体，具体化学核心概念是通过平时的学习过程点滴积累的结果。因此，中学化学教学必须超越对知识本身的认识，从传授事实、掌握知识转变为使用事实、发展观念，即要从“知识为本”的教学转向“观念建构”的教学。学生学习化学是为了进一步学习与应用，学习和思考不能与真实生活脱节，一个带有强烈生活性以及与生产实际相关的课堂设计，可以构筑起化学知识的“主场”，可以解决、解释生活中诸多的耳熟能详的现象，学会用化学知识解决实际问题的能力。胶体内容从应试的角度并不是中学化学的重点内容，但对高一新生来说，这个内容恰好是学生在参与、亲身体会感受化学的一个很好素材，且胶体与生产、生活实际联系密切，让学生充分感受到化学与生活的密不可分，对培养其学习化学的兴趣提升是一个重要的机会。本节课以胶体的制备、胶体的宏观特征和微观解释、创造条件实现胶体、溶液、浊液的的转化以及对胶体在生活、生产中的应用的了解过程，着重培养学生的学科价值观、宏微观、实验观和转化观。 一、研究背景 学生对胶体的学习后，对于胶体的丁达尔现象、胶体分散系中的分散质粒子的直径在1 nm～100 nm之间等知识，记忆深刻，但却经常在牛奶是胶体还是乳浊液以及氯化铁与浓NaOH溶液反应后能否得到氢氧化铁胶体这样的问题上犹豫不决，不敢定论。由此不难看出，正是因为胶体在应试中的地位“不高”，因为教学时间安排不足，一般就是半节课，所以其学习过程就显得过于粗糙、浅显和表面化。而校本课程作为目前学校教学活动中不可或缺的一部分，恰好可以弥补这个不足，在笔者开设的《化学与生活》的校本课程中排入了《胶体就是我身边》这节课，通过一系列小型实验设计，实现溶液、胶体和浊液的相互转变，此过程中学生充分体会到胶体这个概念不是一个孤立的“新生态”，其与学生已经熟悉的溶液、浊液一样，是一个混合体系，是一个微粒集体对另一种微粒的“容纳”，但这种微粒特殊的微观粒子（其被“容纳”微粒的直径在1 nm～100 nm之间），使其在生活、生产中有着广泛的应用。 二、学习实践过程 1.设计多个得到胶体的过程，培养转化观 化学核心素养对转化观要求，能从不同视角认识化学变化的多样性；能运用对立统一思想和定性定量结合的方式揭示化学变化的本质特征；能对具体物质的性质和化学变化做出解释或预测；能运用化学变化的规律分析说明生产、生活实际中的化学变化。 （1）通过向沸腾的蒸馏水中逐滴加入1 mL-2 mL饱和FeCl3溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热.用激光笔照射烧杯中的液体，可以看到一条光亮的“通路”，即丁达尔效应。通过对硫酸铜溶液和氢氧化铁胶体的对比实验，落实丁达尔效应是胶体的特性。 （2）将牛奶、豆浆、淀粉等加水稀释，观察在稀释过程中用激光笔照射这些溶液，有光亮的“通路”出现，产生丁达尔现象，实现了从浊液到胶体的转变。再继续加入过量水，光路会消失，继续转变为溶液。 （3）将制得的氢氧化铁胶体继续加热，观察其由透明澄清的红褐色“溶液”最终转变为红褐色沉淀，实现了胶体向浊液的转化。 （4）向氯化铁溶液中加入1 mol/L的氢氧化钠溶液，观察其产生红褐色沉淀。 （5）将上述（4）实验中的氢氧化钠依次稀释1倍、2倍、5倍、10倍后分别加入等浓度的氯化铁溶液中，观察其随浓度降低，沉淀越来越少，最终不能产生沉淀；再将氯化铁溶液，与不同浓度氢氧化钠反应后的产物一一用激光笔照射，观察其均有丁达尔现象产生。 （6）找找身边的胶体。自来水、随身携带的学校的直饮水以及买来的矿泉水、纯净水；水沸腾出来的水蒸气；氯化铁溶液、氢氧化铁沉淀均可作为实验对象，做丁达尔实验。并记录了如下的实验现象：能产生丁达尔现象的有自来水，三氯化铁溶液，水蒸气，氢氧化铁沉淀；不能产生的有直饮水，买来的矿泉水和纯净水。 通过上述一系列实验的探究过程，深刻体会胶体与溶液、浊液的无二组成，都是一种微粒扩散到另一种体系中的混合体系，其不同只是被分散的微粒分散质粒子的直径落在了溶液和浊液之间，处于1 nm～100 nm之间，而溶液中溶质的直径小于1 nm，浊液中分散质的直径大于100 nm，胶体中分散质粒子的直径恰好处于溶液和浊液之间。通过探究明确在一定条件下，浊液和溶液可以转变为胶体，胶体也可以转变为浊液和溶液。所以牛奶是浊液，牛奶溶液就是胶体；淀粉溶于一定量的水得到的淀粉溶液其属于胶体范畴；明确只要分散质粒子的直径恰好落在1 nm～100 nm之间得到的混合液属于胶体；比如NaCl溶于水得到溶液，因为其在水中溶解度大，溶于苯或汽油得到的就是胶体。肥皂水在阳光下呈现出五颜六色的光彩正是因为其产生了丁达尔现象，云、雾、烟是通过不同微粒分散到空气中形成的胶体，雾霾是指直径小于2.5微米的颗粒。如果这种颗粒分散在空气中，也可认为是胶体，如果单纯说霾，因其分散质直径为2.5微米，就不能认为是胶体了。 布鲁纳曾说：“孩子们在教室里的所为和科学家在实验室的所为只有程度不同，没有本质区分”。通过不同层次的实验设计，吸引学生在化学实验的感召下，使隐含的知识显露出来，逐步分析整体面貌，这应该是化学学科教学知识的基本内涵所在。干净的空气尽管是混合物，但没有合适的分散剂，只是单一成分，所以不能称为胶体；自来水的丁达尔现象是因为其中混有了杂质，杂质充当了分散质，水做了分散剂，形成一种分散系；房间里如果有丁达尔现象是因为大气中的灰尘充当了分散质，现在的房间里没有看到丁达尔现象，说明我们的房间里空气比较清洁；有学生回忆起自来水如果长期放置后，底部会有少量的沉积物，所以自来水不能直接饮用。讨论氯化铁溶液、氢氧化铁胶体以及氢氧化铁沉淀都不是单一的分散系，氯化铁溶液中混有少量胶体，因为它的水解是一直存在的，在沸水中程度会比较大，所以氯化铁与沸水的反应成为氢氧化铁胶体的制备方法，但也要控制条件防止得到沉淀。氯化铁与氢氧化钠反应得到沉淀量会比较多，会混有少量胶体，但因为混有大量的沉淀用于制备胶体就不是合适的方法。 2.尝试从微观组成角度解释胶体特性，培养宏微观 化学是在分子、原子水平上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的基础自然学科，培养宏微观要求能从物质的宏观特征入手对物质及其反应进行分类和表征，能从原子、分子水平分析常见物质及其反应的微观特征。 PPT解析1869年，英国科学家丁达尔发现了丁达尔现象。光射到微粒上可以发生两种情况，一是当微粒直径大于入射光波长很多倍时，发生光的反射；二是微粒直径小于入射光的波长时，发生光的散射，散射出来的光称为乳光，散射光的强度，随着颗粒半径增加而变化。悬（乳）浊液分散质颗粒直径太大，对于入射光只有反射而不散射；溶液里溶质微粒太小，对于入射光散射很微弱，观察不到丁达尔现象；只有溶胶才有比较明显的乳光，这时微粒好象一个发光体，无数发光体散射结果，就形成了光的通路。散射光的强度，还随着微粒浓度增大而增加，因此进行实验时溶胶浓度不要太稀。 氢氧化铁胶体的制备过程，实现了氯化铁溶液中的溶质FeCl3转变为＼[Fe（OH）3＼]n，＼[Fe（OH）3＼]n一种分子或其他微粒的聚集体，其大小随浓度、温度发生改变，其分散质粒子的直径恰好落在1nm～100nm之间时得到的分散系被称为胶体。 牛奶、淀粉、豆浆是化学中的大分子物质，其微观粒子以淀粉为例可表示为（C6H10O5）n，一个分子中含有几百到几千个C6H10O5链节，在水分子作用下被分离，随n的个数越来越少，其作为分散质微粒的直径可以减少到1nm～100 nm之间，这时得到了胶体，因此如果说牛奶、淀粉、豆浆溶液是胶体是可以理解的，因其常见浓度下的牛奶、淀粉、豆浆溶液都能观察到明显的丁达尔现象，得到所谓的溶液其浓度已经非常非常小了。 把课堂还给学生，让学生充分体验、探究，并体会到化学的无处不在。学生层次不同，上课的方式会不同，但是融入课堂、充分体验、联系生活、生产实际， 总是专业学习的最终目的。 3.通过了解胶体在生活、生产中的应用，培养学科价值观 （1）了解纳米材料的应用 纳米 （nanometer， nm）= 十亿分之一米 （10-9 m），1 nm与1 m相比，相当于玻璃弹珠跟地球相比，当一个男人把剃须刀放下那一小段时间，胡子已经长了大约1 nm；人们发现当物质达到纳米尺度以后，大约在1～100纳米这个范围空间。物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观物质的特殊性能的物质构成的材料，即为纳米材料。 纳米材料处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域，既非典型的微观系统亦菲典型的宏观系统，是一种介观系统，即接近于分子或原子的临界状态。 纳米材料并不是胶体，因为它不属于分散系，普通材料的组成微粒直径也在1 nm～100 nm之间范围之内时，物质的性能发生突变，出现特殊性能。胶体也有很多特性，在生活、生产中等到广泛应用。 （2）胶体在医药卫生方面均有重要的应用 人体各部分的组织都是含水的胶体，因此要了解生理结构、病理原因、药物疗效等都要根据胶体化学的研究成果。 在临床医学，肾功能衰竭等疾病引起的血液中毒，可利用血液透析进行治疗。胶体粒子直径在1 nm—100 nm之间，不能透过半透膜（半透膜孔径在1 nm），半透膜是人工合成的膜，小分子可以自由通过半透膜，而多肽、蛋白质等胶体颗粒则不能通过。血液透析时，透析液和血液分别位于半透膜的两侧，两者间进行物质交换。透析能快速纠正肾衰竭时产生的高尿素氮、高肌酐、高血钾、高血磷、酸中毒等。 血清纸上电泳利用胶体的电泳现象分离各种氨基酸和蛋白质，也是胶体在医学上的重要应用。胶体粒子带电荷，在电场中，粒子在分散质中能发生定向移动。血清蛋白电泳对于肝、肾疾病和多发性骨髓瘤的诊断有意义。医学上越来越多地利用高度分散的胶体来检验或治疗疾病，如胶态磁流体治癌术是将磁性物质制成胶体粒子，作为药物的载体，在磁场作用下将药物送到病灶，从而提高疗效。同时，胶体溶液在急性代谢紊乱治疗中也有重要的应用。 （3）胶体在工业生产中的应用 高压除尘往往被称为电泳现象，空气与灰尘实际上形成了气态胶体。静电除尘原理是因为，灰尘本身有电荷，含尘气体在经过高压静电场时，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积.达到除尘效果。 胶体因为其独特的微粒直径在1 nm～100 nm之间，颗粒小比表面大，有吸附作用，常用于净水。水混浊不清，是因为在水中有许多泥沙等污物在“游荡”。较大的泥沙粒子很快就会沉淀下来。而小的已经成为胶体粒子了，科学家经过研究，发现泥沙胶体粒子带的是负电荷，由于每一个泥沙胶粒带的电荷都是一样的，当两个胶粒彼此靠近时，静电斥力总是使它们分开，它们没有机会结成较大的粒子沉淀下来。 明矾KAl（SO4）2·12H2O 是由硫酸钾和硫酸铝混合组成的复盐。硫酸铝和水起化学反应后生成白色絮状的沉淀——氢氧化铝。这种氢氧化铝，也是一种胶体粒子，带正电，它一碰到负电的泥沙胶粒彼此发生中和，失去了电荷的胶粒，很快就会聚结在一起，粒子越结越大，终于沉入水底，这样，水就变得清澈干净了，这就是胶体的聚沉。 胶体蓄电池的电解液是硅凝胶，大电流的放电性能很好，且具有优秀的深放电回复性、充放电利用率高、使用寿命长等优点。 胶体防灭火技术是近些年发展起来的一种良好的新型防灭火技术。 它是利用胶体制成防灭火材料，它具有性能优良、 灭火速度快、 安全可靠、 材料来源广泛、 灭火后不易复燃和灭火工艺方便快捷等优点。 “生活即教育、社会即学校、教学做合一”是陶行知生活教育理论的重要思想，教学中，应引导学生用“化学的眼睛”观察生活的世界，带着生活的体验走进化学的世界，再用化学知识知道生产生活实际，从而发挥学科功能，体验学科价值。 校本课程的建构更加符合育人目标的课程体系，各校对课程内容进行重组和优化，构建了富有本校特点的课程结构体系，开展课程整合研究，课程实施更有效率。校本课程有利于学生实现专业发展，是对课堂教学的提升、重组，“课程整合、自主排课”项目，突破“怎么教”这个空间，进入“教什么”的空间，教师更多地要研究“选材”，研究什么是 学生最需要的，研究什么东西最有价值、最有意义。利用好校本时间，探索具有内在相关性的课程资源整合、课程内容整合、课程实施方式整合和信息技术与专题教育互为载体整合等方式。教师以极高的热情自发地整合课程内容，开展跨学科研究，主动建构课程，教师的创造力和积极性得到了极大的发挥。学生主动参与，积极探究，勤于思考，乐于表达，学习负担减轻了，学习效果增强了。 （收稿日期：2016-10-15） |
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