促进学生认识发展的“溴?碘的提取”教学

摘要：文章以“溴、碘的提取”为例，以教材体系编排及专题教学内容特点为依据，以“单元部分感悟，专题整体感知”促进学生自主构建学科观念，实现学习方式转变为目标，开展“基于专题整体教学构架下促进学生认识方式发展”的教学实践尝试。

关键词：溴、碘的提取；专题；认识发展；整体教学

文章编号：1008-0546（2017）05-0019-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.05.006

一、教材分析

1. 教学专题特点分析

“溴、碘的提取”是苏教版《化学1（必修）》专题2“从海水中获得重要的化学物质”第一单元教学内容。该专题主要包含“氯、溴、碘的生产原理及性质”、“氧化还原及离子反应”、“钠、镁的提取及应用”三个部分。教材以自然资源海水为背景；以工业上从海水中获取氯、溴、碘、钠、镁及其重要化合物为视角；将元素化合物知识融入到生产生活实际问题的分析解决活动中，引导学生学习身边的化学物质，充分体现化学的社会应用价值，发挥了元素化合物性质知识应有的教育教学功能[1]。同时苏教版教材将氧化还原和离子反应与上述内容穿插编排，打破元素化合物知识与概念原理知识分离的传统，着意发挥氧化还原、离子反应对元素化合物知识学习的基础性及方法指导作用，有利于学生实现知识的整合，构建物质性质研究一般思路与方法认识。

2. 相关专题特点比较

专题2上述内容体系编排特点在苏教版《化学1（必修）》教材专题3“从矿物到基础材料”的学习内容中以近乎相同的方式再现。专题3主要包含“铝土矿到铝合金”、“铁、铜的获取及应用”、“含硅矿物与信息材料”三个单元内容。该专题以自然资源矿物为视角；以工业上从矿物中获取铝、铁、铜、硅及其重要化合物为实际解决问题；从学生已有知识和生活经验出发，将元素化合物性质学习置于一定的社会或生活背景之中，从更具实用价值的层面切入物质性质学习，充分体现了元素化合物与自然界和社会生活的密切联系，贯彻了“STS”教育观点，引导学生以更加综合的观点去学习和认识有关物质，加深学生对社会生活问题的理解和认识[1]。同时专题3延续了专题2学法指导思想，凸显了氧化还原、离子反应作为元素化合物知识学习的基础性和支撑性地位，积极地传达了要灵活运用原理性知识，通过迁移类比方式解决生产生活实际问题的学科学习思想观念。

因此寻找一种能发挥专题整体学习优势的，能够帮助学生主动建构起“从自然资源中获取重要化学物质”的元素化合物知识一般学习方法和思路的；能够通过“单元部分感悟，专题整体感知”打破单元内容界限的方式，驱动学生概括出“工业上从自然资源到产品”一般工艺流程环节认识的，感受“从化合物到单质”物质转化所蕴含的原理性知识应用规律认识的，促进学生认识发展和学科基本学科观念建构的教学方法，成为本课时及专题整体教学实践的重要探索举措。

二、教学思路

高中化学课程教学关注提高学生的化学学科素养，在重视事实性知识及核心概念学习的同时，更强调学生认识方式的发展。所谓认识方式，是指在具体事实性知识之上的，学生在思考和处理化学问题时，所表现出来的倾向于使用某种思维模式来认识或解决问题的信息处理对策或模式[2]。这就要求我们在把脉化学课堂教学时“要更多思考学科知识在学生认识发展中的作用，重视学科知识在学生认识角度增加、认识深度发展、认识思路构建中的价值，要将化学课堂教学从知识获得教学转变为促进学生认识发展的教学”[3]。这也在实践操作层面指导着我们的化学课堂教学“要让学生在掌握具体事实性化学知识的基础上，培养学生深层次、批判性、创造性综合思维技能，通过多种途径积极引导学生用超越事实的思维方式对所学知识内容进行意义构建，不断概括提炼形成深层的、可迁移的化学学科观念性知识，让学科基本方法、思想、观念成为学生继续认识化学物质指导”[1]。基于教材专题内容及前后专题教学内容编排特点，基于“学科知识要进一步促进学生认识发展和学科观念性认识构建”的教学理念的探索，笔者开展了促进学生认识发展的“溴、碘的提取”教学实践尝试。教学过程如下：

三、教学过程

1. 联系生活，认识价值

[情境]

①展示生活中两幅图片：碘酒、止咳药（氨溴特罗）。

②展示并且点亮碘钨灯。（学生兴奋）

[举例]结合生活实际，说说溴、碘及其化合物的重要用途。

（设计意图：本环节从生活实例出发，学生通过联系生活，感受溴、碘及其化合物实际社会生产、生活价值，为溴、碘的提取必要性认识奠定基础，同时激发学生兴趣，激起了学生想知道工业上溴、碘是如何提取的求知欲。）

2. 验探究，认识原理

[提问]溴、碘及其化合物有巨大社会和经济价值，我们有必要学习溴、碘的提取。你知道溴、碘是如何提取的吗？（学生困惑）

[史话]碘的发现：1811年某天，法国人库特瓦偶然将海藻浓缩液（含Iˉ）与浓硫酸混合，迅速反应并产生了美丽的紫色蒸气给我们启示。

[实验]海带浸泡浓缩液注入浓硫酸中反应。

[问题]浓硫酸在本实验中作用是什么？

[学生]强氧化性将Iˉ氧化为碘单质。

[资料]海水中含有丰富的碘元素，据估计，海水中碘的总量可达8×1010t；地球上99%以上的溴蕴藏在大海中，海水中溴的总储量高达1×1014t；且海水中碘、溴以I-、Br-形式存在。（海水部分元素储量如下表）

[思考]那如何实现将I-转化成I2？Br-转化为Br2？

[学生]加入氧化剂，如浓硫酸、氯气等。

[实验]

①取2支试管，分别加入1mL（约1吸管）KI、KBr溶液；

②分别滴加少量新制氯水（3滴），振荡，观察现象；

[现象]溶液颜色变深。说明发生了反应，有新的物质生成。

[问题]如何进一步证明（现象更明显），有溴、碘单质生成？

[学生]加入CCl4，萃取生成的溴、碘单质，呈现特殊的颜色现象。

[实验]③再分别滴加1mL CCl4，振荡，观察现象。

[任务] 写出KI与Cl2反应、KBr和Cl2的化学反应方程式，并标出电子转移的方向和数目。

[问题]刚才的实验能说明哪些事实？

[归纳]

①I-、Br-具有还原性；

②氯气可作为氧化剂，实现将I-转化成I2，Br-转化成Br2；

③Cl2的氧化性比Br2和I2强。

④溴、碘单质易溶于CCl4、苯等有机溶剂。

[教师]实际工业生产中往往用氯气、双氧水等氧化剂制备碘和溴单质。

（设计意图：本环节以“工业上是如何提取溴、碘的呢？”问题为核心，通过化学史话“碘的发现”的“实验模拟”启示，驱动学生分析：要制得溴、碘单质，必须运用氧化还原知识解决问题；激活学生已有知识，理解掌握工业制备溴、碘的核心化学知识。依据学生推测，实验探究实证，达成课时基础知识教学目标。）

3. 阅读材料，认识工艺

[资料]“海水中部分元素的总储量及浓度”如下：

[思考]原理问题已解决，是否直接在海水中通入氯气制备I2、Br2呢？

[学生]不能，浓度太低，需要富集。

[资料]很多海洋植物具有富集碘的功能，如海带、黑角菜等。其中干海带中碘的含量为0.3%～0.5%，比海水中碘的浓度高10万倍。

[问题]若以海带为原料，制备碘单质，那它的工艺流程又是如何的？

[任务]阅读教材P47，图2-7“从海带中提取碘的工业生产过程”，思考每个环节的具体目的。

[问题]

①浸泡干海带的目的是什么？

②如何证明浸泡液中含I-？

[生1]

①浸泡目的是将海带中碘以I-的形式进入水中。

②取浸泡液滴加硝酸银溶液，会有黄色沉淀产生。

[实验]海带浸泡液与硝酸反应。（教师顺势介绍Br-检验方法）

[问题]

③工艺中加NaOH溶液碱化的目的是什么？

④若不进行碱化处理会有怎样不妥？

[生2]

③碱化的目的是使部分进入水中的有机物沉淀除去；

④若不碱化可能导致制得的碘不纯，或者导致部分碘溶解在有机质中，导致产率降低。

[问题]

⑤你认为H2SO4溶液的作用是什么？

⑥若不除去过量的NaOH溶液，有哪些不妥？

[生3]

⑤除去前一步骤中加入的NaOH溶液，使得溶液显酸性；酸化可能更加有利于氧化剂性质发挥；

⑥NaOH溶液会与氧化剂（氯气）反应；同时可能会导致产品I2损失。

[追问]NaOH溶液不除去，I2为什么会损失？

[生3]I2类似于Cl2性质，应该能与氢氧化钠溶液反应。（教师肯定）

[问题]⑦通过结晶、过滤的方法，可得到粗碘，体现了碘单质的哪些物理性质？

[生4]紫黑色固体、难溶于水、易升华。

[思考]从海带中提取碘的工业生产过程看，该流程大致可分为哪几个环节？

[生5]富集、制取、分离提纯三个环节。（工艺流程及环节划分板书中体现）

（设计意图：工业工艺远离学生实际生活，如何解决对工业流程理解呢？本环节采取学生资料阅读、师生互动剖析工业化学原理运用，以教师提出问题为主导，学生解决问题为主体发生，符合学生认知发展。同时教师提出一些“挑战性且并非唯一答案问题”，拓宽学生思维，发展学生思维深刻性。）

4. 能力迁移，应用认识

[任务]如何从海水中提取溴单质？请依据碘的提取流程，设计简单的流程图。

[学生]分组讨论，汇报成果。（学生设计作品具体见板书）

[问题]

①为什么原料为母液（晒盐后卤素）？

②鼓入热空气目的是什么？体现了溴单质的什么物理性质？

[学生]

①富集及资源综合利用；

②使溴挥发，溴常温下是液体，沸点低易挥发。

[思考]比较“海带中提取碘”和“海水中提取溴”工艺，归纳它们的异同。

[学生]相同点：

①环节上包括富集、制取、分离提纯的过程；

②从转化形式看（化合价角度），都是利用了氧化还原的原理进行解决。

不同点：碘和溴物理性质不同，所以分离提纯方法有差异。

（设计意图：溴的提取与碘提取从工艺和原理上有相似性。因此在本环节处理上教师采用任务驱动，小组讨论，学生“设计溴提取工艺流程”方式，既培养了学生学习的自主性，又实现学生运用知识解决问题，知识活化，能力迁移的目的。并且通过两个工艺对比方式，帮助学生形成“自然资源提取常见化学物质”的一般思路、方法和观念性认识。）

5. 主题延伸，提升认识

[教师]海洋是一个资源宝库，除了溴、碘元素的总储量很大，其实钠、镁等元素的总储量也很大。

[任务]若以海水为原料，如何提取单质Mg呢？

（设计意图：同一专题内容具有“主体性相同暗线”特点，因此完成课时教学后，如何进一步拓展学生视野，实践学生学习链的延续和学习力的进一步提升？教学中继续以“海水为背景”设置“如何从海水中提取镁或钠”为载体，进一步加深学生获得的“基本理解”，升华学生已建立的“基本认识”，且为下课时教学埋下伏P，开启另一扇窗户。）

6. 板书设计，凸显认识

板书设计是教师的教学基本功，也是化学课堂教学不可缺少的部分。板书是核心知识的凝炼和浓缩，是教学内容的导读图，是知识重难点的显示屏，也是学科基本观念显性呈现和教学设计思想表达的缩影。精心设计的板书具有将教学内容精简化、结构化、观念化，有减轻学生记忆负担，加深理解，进行学法指导及增加美感的功能[4]。板书是教学的主线，是教学的程序，是学习的逻辑，也可以是学生认识发展的作品展示。因此，课堂板书设计是展现化学课堂教学策略，启示学习方法，促进学生学科观念构建及认识发展不可缺少的手段。本课时教学板书设计如下（注：碘提取师生共建，溴提取学生构建优化。）

参考文献

[1] 王磊，胡久华.化学必修课教与学[M].北京：北京大学出版社，2006：7-9，56-58

[2] 杨帆，张凤桂.促进学生认识发展的“微观结构与物质的多样性”单元教学设计[J].化学教育，2013（10）：16-19

[3] 胡久华，张银屏.促进学生认识发展的单元整体教学――以化学教学为例[J].教育科学研究，2004（8）：63-76

[4] 张礼聪.让板书设计成为化学课堂教学的亮点[J].中学化学教学参考，2009（10）：19-20