基于北京奥运会火炬的化学教学情景创新设计

基于北京奥运会火炬的化学教学情景创新设计 - 0 - 北京师范大学化学学院 05级本科李喆 08年8月 基于北京奥运会火炬的化学教学情景创新设计 李喆 (北京师范大学化学学院05级本科lizhe232@yahoo.cn ) 摘要:“从学生已有的经验出发,让他们在熟悉的生活情景中感受化学的重要性,学会分析和解决与化学有关的实际问题”已成为新课程的重要理念之一,那么,积极并科学地创设和创新教学情景对于化学教学有着至关重要的作用。本文将以北京奥运会火炬为背景和素材,从火炬的创意、圣火的燃烧、火炬的燃料、火炬的理念等角度出发,创新思路,对教学情景进行设计,提出驱动问题。与此同时,对情景设计的意图和教学实施过程加以介绍,并在文章的最后对该情景设计的创新点加以阐述。 关键词:教学情景情景设计北京奥运会火炬多媒体创新点 一.引言 教学情景,就是使学生从事学习活动、产生学习行为的一种环境或背景。它是传递信息的载体,能给学生提供思考的智力背景,同时也给学生提供了实践活动和情感体验的空间。生活,给人以无穷的体验、感悟和经验与知识的积累。因而生活情景中蕴涵着丰富的教育信息,以生活情景为载体,可以更自然地引导学生感受生活中的化学,进而提出问题、探究问题、解决问题,形成让学生体验探究、自主建构知识的这一符合建构主义学习理论的积极的学习方式,实现具有现代意义的“由生活走向化学、由化学走向社会”的学习。 2008年8月8日,北京奥运会终于在全国人民的共同期待中隆重开幕了。随着五千年文明“画卷”的流动,如此气势恢宏的演出,真正地让全世界人民深刻地感悟着中华人民五千年的文明。同时,绿色奥运、科技奥运、人文奥运的理念也在其中得到了最完美的诠释。当体操王子李宁在空中用一个类似“太空漫步”的动作点燃了北京奥运的火炬时,奥运开幕式达到了高潮,同时也拉开了北京奥运会的帷幕。北京奥运会作为贴近学生日常生活的重要社会事件,为我们化学教学提供了真实的、丰富的情景素材。在这些素材的基础之上,我们可以利用多种教学形式和手段, 提出符合学生实际的驱动问题,积极创设各种具体、生动的化学教学情景,从而更好地为化学教学服务。 二.基于北京奥运会火炬的情景素材 2008年北京奥运会火炬——“祥云”于2007 年4 月26 日在中华世纪坛揭开了神秘的面纱. 祥云火炬外型呈锥体曲面异型,看起来恰似纸卷轴上画的"祥云" (如图一)。"祥云"火炬的设计具有浓郁的中国特色, 同时也充分体现了人文奥运、科技奥运和绿色奥运的理念。 (图一:北京奥运会火炬) 【艺术特色】 北京奥运会火炬创意灵感来自“渊源共生,和谐共融”的“祥云”图案。祥云的文化概念在中国具有上千年的时间跨度,是具有代表性的中国文化符号。火炬造型的设计灵感来自中国传统的纸卷轴。而造纸术作为中国四大发明之一,它通过丝绸之路传到西方,人类文明随着纸的出现也得以传播。可以说,在奥运会这一巨大的平台上,祥云火炬深深地被打上了鲜明的中国传统文化烙印,而造纸术在火炬设计上的体现也恰恰搭建起中国元素通往世界的桥梁,这些元素不仅仅是一个个词汇,而是代表了中国的传统文化与奥运精神的契合。此外,源于汉代的漆红色在火炬上的运用使之明显区别于往届奥运会火炬设计,红银对比的色彩产生醒目的视觉效果,有利于各种形式的媒体传播。火炬上下比例均匀分割,祥 云图案和立体浮雕式的工艺设计使整个火炬高雅华丽、内涵厚重。 【技术特色】 对于火炬而言,它所包含的技术含量是非常高的,除了要求防风、防水、安全、环保之外,在外观上也要轻巧、新颖、独特并与技术要求完美统一,能够展示出本国特色。同时,在火炬传递过程中,还要求火炬必须能在任何气候条件下燃烧,比如大风、大雨、大雪或酷热的天气;而且还要必须适应各种各样的传递方式以及应付其他一些自然因素以及非自然因素所带来的困难。 而祥云火炬很成功地诠释了以上所有的要求。为了适合各种体型和年龄的传递者,祥云火炬的外壳采用轻薄高品质铝合金和中空塑件设计,十分轻盈。下半部喷涂高触感塑胶漆,手感舒适不易滑落。此外,祥云火炬高72 cm, 重985 g。它在燃烧稳定性与外界环境适应性方面达到了较高的技术高度,燃烧时间15 min,能在每小时65公里的强风和每小时50毫米的大雨情况下保持燃烧。非常值得称赞的是,在2008年5月8日,北京奥运火炬珠峰传递登山队成功登顶珠峰,从而使奥林匹克的熊熊圣火在世界的最高峰上照亮全世界。 在2000年的悉尼奥运会中火炬的燃料采用的是丁烷和丙烷的混合物。而在北京2008奥运会中,祥云火炬的燃料采用的是丙烷,这是一种无色无味且价格低廉的常用燃料。丙烷的燃烧产物不会对环境造成污染,符合绿色奥运的要求。而丙烷气体燃烧的火焰颜色为亮黄色,火炬手跑动时,飘动的火焰在不同背景下都非常醒目。这样的颜色便于识别和电视转播、新闻摄影的需要。 2008年8月8日,奥运圣火在经历了长达四个多月的传递,传到了全球五大洲的21个国家涉千山万水终于圆满地结束了传递。当奥运圣火在“鸟巢”主火炬塔赫然升腾起耀眼火焰的瞬间,一张张不同肤色的笑脸焕发出醉人的容光,潮水般的歌声、掌声、欢呼声汇成欢乐的海洋…… 二.教学情景设计思路及教学流程 环节一:引入教学情景激发了学生兴趣 [课程引入]:视频:北京奥运开幕式中体操王子李宁点燃火炬的视频资料。 (视频来源:) [引入问题]:看过这段开幕式点燃火炬的视频资料后,请同学们谈谈自己的感受。[学生结论]:火炬点燃方式充满创意,火炬设计外形优美,有中国特色。 [设计意图]:使学生更快地融入情境之中,激活同学头脑中的相关信息,同时也增加了本节课的趣味性,吸引学生的注意力。 有了视频的导入,学生会不由自主地产生对奥运火炬的兴趣,这时教师可进行如下提问:“同学们了解北京奥运火炬吗?”从而很顺畅地引导学生对北京奥运会火炬情景素材(文章第二部分)进行学习,在学生阅读材料的基础上,提出总的驱动问题:北京奥运火炬是如何体现人文奥运、科技奥运和绿色奥运的理念的?而后进入环节二。 环节二:创新教学情景提出驱动问题 从火炬的艺术特色中,我们知道“火炬造型的设计灵感来自中国传统的纸卷轴。而造纸术是中国四大发明之一。它通过丝绸之路传到西方,人类文明随着纸的出现也得以传播。”学生也许会对造纸术产生兴趣,造纸术是什么?与奥运火炬有什么关系呢?于是此时产生—— [驱动问题一]:纸的制造是什么变化呢?同学们了解造纸术吗?说说您眼中的造纸术。 [学生结论]:纸的制造是化学变化。如,造纸术给我国古代文化的繁荣提供了物质技术的基础。纸的发明结束了古代简牍繁复的历史,大大地促进了文化的传播与发展等等内容。 [实施建议]:由于学生可能对造纸术的历史不不是很了解,建议在课程实施的过程中采用多媒体等手段,如,播放关于造纸术的视频,加深学生对知识的学习和了解。(视频来源:) [设计意图]:造纸术作为中国四大文明之一,对中国乃至世界的文明有着重要意义。同时它作为化学史上非常重要的内容,在中国化学史上有重要地位。鉴于此,在课堂教学中利用这种化学史的资料创设教学情景,就显得十分必要了,通过对造纸术的学习,学生可以感受奥运火炬设计带来的人文气息,同时提供 了学生去了解民族文化的机会,增强学生热爱祖国的情感。 在火炬的技术特色这部分,学生很可能对素材中“在2008年5月8日,北京奥运火炬珠峰传递登山队成功登顶珠峰,从而使奥林匹克的熊熊圣火在世界的最高峰上照亮世界。”学生也许会产生这样的思考,为什么能在海拔这么高的地方燃烧呢?这需要解决什么问题呢?等等,于是提出—— [驱动问题二]:首先,物质燃烧需要什么条件呢?其次,要实现奥运火炬登顶珠峰,在燃料方面需要解决的问题有哪些? [学生结论]:物质燃烧需要三方面的条件:达到可燃物的着火点;需要有可燃物充足的氧气。由于珠峰上面的空气稀薄、温度低,所以最需要解决的问题是:可燃物的耗氧量低、可燃物的着火点低等。 [实施建议]:在这个驱动问题实施的过程中,可以利用幻灯片等多媒体手段,向同学展示奥运火炬登顶珠峰的图片(如图二) (图二:奥运火炬登顶珠峰) [设计意图]:物质燃烧属于初中化学所学知识,这样的一个由情景引发的问题,可以帮助学生重温旧经验、获得新经验、可以帮助学生理解、组织丰富的学习素材和信息,此外由可燃物的燃烧条件过渡到奥运火炬燃料的燃烧,使知识在一定范围内发生迁移,在一定程度上发展了学生的思维能力,促进知识技能的体验。 通过驱动问题二的提出,将学生的注意力转移到了火炬燃料上面来,此时学生会产生疑问,这种燃料是什么呢?它有什么特点呢?而通过进一步对情景素材 的学习知道了,原来祥云火炬的燃料采用的是丙烷,那么为什么丙烷的燃烧产物不会对环境造成污染,它的燃烧产物是什么呢?在悉尼奥运会中火炬采用的丁烷又是什么物质呢?这时我们需要提出—— [驱动问题三]: (1)有了前面关于甲烷的学习,我们知道丙烷、丁烷也作为一种烷烃,类推下它们的化学式应该是什么呢?具有什么样的结构呢? (2)为什么说丙烷的燃烧产物不会对环境造成污染呢?它的燃烧产物是什么呢?如何用实验验证它的燃烧产物呢?(以小组的方式,自行设计实验,在教师认可后可以亲自动手试验自己的方案,之后对设计的实验方案和实验结果等进行交流和讨论) [学生结论]:通过甲烷的学习我们知道了,烷烃的通式是C n H 2n+2,于是我们可以推得丙烷的化学式为C 3H 8、丁烷的化学式C 4H 10。为由于甲烷的完全燃烧产物为水和二氧化碳,同样可以类推得到丙烷的完全燃烧产物也应为水和二氧化碳。即, 由于在燃烧过程中可能由于氧气的量不足等原因,会产生CO (要启发学生将问题考虑全面)。那么,实际上用实验去验证的就是水、二氧化碳和一氧化碳的存在, (图三:验证丙烷燃烧产物的实验装置) 在装置中,无水硫酸铜变蓝则验证水的存在,澄清石灰水变浑浊验证二氧化碳的存在,而黑色CuO 变色则说明一氧化碳存在,实验中CuO 没有变色说明没有 C 3H 8 + 5O 23CO 2 + 4H 2O 燃烧澄清石灰水 NaOH 溶液 黑色CuO 粉末 澄清石灰水 一氧化碳的存在,即丙烷的燃烧产物只有水和二氧化碳,不会对环境造成污染,符合绿色奥运的要求。 [实施建议]:在课堂实施的过程中,教师要注意不断地启发学生的思维。烷烃的学习需要学生有很好的空间思维去想象,在教学过程中我们可以借助一些教学模具,如球棍模型,让同学们自己动手去拼凑出甲烷、丙烷、丁烷的模型(如图四),便于同学们对烷烃结构的理解。 (图四:烷烃的球棍模型) 在实验实施环节中,教师要提前准备好丁烷燃烧后的气体,在课前要充分想到在实验中可能出现的问题,确保学生实验的安全。此外,在课程中不断通过实验中的问题调动学生的积极性,如所设计的实验装置中各个部分的作用等,启发学生思路,进而让同学们对实验有个整体的宏观把握。同时在学生以小组的形式相互交流和讨论的过程中,教师要调动好交流的气氛,为同学们积极发言和有效沟通提供良好的平台。 [设计意图]:由素材引发的一系列问题为我们进行课堂教学提供了良好的驱动力。一方面,通过学习过的甲烷的知识,类推出一些关于丙烷的性质,这可以促进学生主动积极地将头脑中的知识进行迁移,使学生体会到在学习过程中要注重知识内部的联系性,同时这也很好地锻炼和培养了学生的思维能力。另一方面,在验证丙烷的燃烧产物的实验环节中,学生充分发挥自己的创造性思维,和同组的同学共同努力,大胆地猜想与假设、制定计划、进行实验、同时给出合理的解释与结论,最后和同学们交流沟通。这样的一个个步骤所构成的整体,恰恰是学生主动进行科学探究的过程。通过这样的科学探究,可以激发他们学习化学的兴趣,强化了科学探究的意识,培养了学生的创新精神和实践能力,从而达到发展学生的科学素养的目的。而在实验过程中,也锻炼了学生的动手 能力,提高了学生的实验技能;以小组的方式交流讨论增强学生与人合作的能力,也培养了团队精神。 那么学生会进一步产生疑问:为什么选择的是丙烷作为祥云火炬的燃料呢?像学过的氢气、甲烷,他们的燃烧产物不也不产生污染吗?为什么就不行呢?此外,像素材中提到的那样,为什么不采用悉尼奥运会中的丁烷呢?等等一系列的疑问,这时教师提出—— [驱动问题四]:为什么选择丙烷作为祥云火炬的燃料呢?氢气、甲烷、丁烷为什么不行呢?同时给同学们提供如下思考方向,火焰的颜色(合适的颜色便于识别和电视转播、新闻摄影的需要),可燃物是否容易获得,可燃物的耗氧量等等方面。 [学生结论]: 1.初步比较 相同点:从绿色奥运的角度看,燃烧的产物都不污染环境。 不同点:见下表 2.通过初步的比较我们知道了,应该从丙烷和丁烷中作以选择。两者的燃烧方程式为: 进一步进行比较: C 3H 8 + 5O 23CO 2 + 4H 2O 燃烧C 4H 10 +13/2O 2 4CO 2 + 5H 2O 燃烧 从表中可以看出,在一些低温地区(如,珠穆朗玛峰等)丁烷的状态是液态,不便于火炬中燃料的燃烧,而丙烷在低温状态下是气态,恰恰可以给火炬燃料在低温地区以气态方式燃烧带来可能。此外丙烷的耗氧量低,在空气稀薄地区也可以很好地燃烧,而丁烷的耗氧量偏多,如果空气中氧的含量低,有可能造成它的不完全燃烧,产生一氧化碳等有害气体,污染环境,不符合绿色奥运的要求。所以应该选丙烷。 [设计意图]:通过该驱动问题的设计,学生将在这个过程中对氢气、甲烷、丙烷、丁烷这几种气体进行比较、联系,这种方式可使学生对自己所学的化学知识进行、评价和调控,从而提高其化学学习的能力。而后站在不同角度、不同方面去分析这些燃料的利与弊,最终得出结论,这个过程在一定程度上使学生获得一种科学地思考问题的方法,提高了学生认识问题、分析问题、解决问题的能力。从一开始产生疑问到最终该问题得以解决的过程中,我们可以帮助学生认识到化学对于人类生活的重要作用,同时,也增强了学生对与化学有关的社会和生活问题做出合理的判断的能力。 环节三:总体把握驱动问题提升课堂价值 [总驱动问题]:通过以上的学习请同学们根据材料内容,自行北京奥运火炬是如何体现人文奥运、科技奥运和绿色奥运的理念的? [学生结论]: [实施建议]:在本环节中,要充分调动学生的热情,同时鼓励学生发散思考,不要单单局限于由驱动问题所引发的知识,如在情景素材素材中所提到,祥云火炬的外壳采用轻薄高品质铝合金和中空塑件设计,十分轻盈。 这在一定长度上也体现了科技奥运。 [设计意图]:实际上,这个环节是对以上几个驱动问题的总结和归纳,通过这样的一个驱动问题,进而将文章琐碎的问题串联成线,形成一个完整的系统,强化了本节课的知识和目的。 学生从北京奥运火炬从这个生活中的知识出发,到相应的化学知识,而后又从化学知识到认识社会这个层次,锻炼了学生从科学的视角解释分析社会、生产、生活中的现象和问题的能力,让学生真正体会到了化学的魅力。 有了上面总驱动问题的归纳和总结,已使同学们清楚地认识到了北京奥运火炬是如何体现人文奥运、科技奥运和绿色奥运的理念的,达到了课堂教学的目 的,但是为了更好提升课堂价值,使同学们对北京奥运有更加深刻的感悟, 于是提出—— [延伸问题]:作为一名高中生,谈谈自己能为奥运做些什么?可在歌曲《北京欢迎你》的轻松环境中进行。 (音频来源:) [学生结论]:拒绝使用一次性发泡塑料餐具和塑料袋,向身边的外国友人讲述中北 京 奥 运 会 火 炬 火炬的创意:来自中国传统的纸卷轴。 而造纸术是中国四大发明之一。 人文奥运 火炬的性能:能在每小时65公里的强风和每小时50毫米的大雨情况下保持燃烧 火炬的外壳:采用轻薄高品质铝合金和中空塑件设计,十分轻盈(需要学生自 行挖掘) 火炬的燃料:丙烷的燃烧产物不会对环境造成 污染,符合绿色奥运的要求 绿色奥运 科技奥运 国的传统文化,自觉排队,观看奥运比赛时自觉遵守场馆纪律等等。 [设计意图]:这个问题的提出实际上是对总驱动问题的延伸和课堂价值的提升,通过这样的一个问题,可以使学生更加深入地认识到自己能为奥运做点什么,培养学生的主人翁意识,增强学生的社会责任感。同时在深层意义上也强化了.学生要热爱家乡,热爱祖国,为人类文明和社会进步而努力学习化学的使命感。 四.本文的创新点 4.1辅助手段上的创新点: (1)在对丙烷和丁烷的学习中,运用了球棍模型这样的教学模具,使学生更加形象地对抽象的有机化学结构有了深刻的理解。 (2)在本教学情境中,使用了造纸术的视频资料、奥运火炬登顶珠峰的图片、歌曲《北京欢迎你》的音频等辅助手段,这种利用多媒体技术的方法,调动了学生学习的热情,在增加课堂趣味性的同时,也使学生更容易进入教学情景中来,更好地为教学服务。 4.2.设计内容上的创新点: (1)在驱动问题一中,简要介绍了造纸术,在课堂中增加化学史的教育,对学生进行民族文化的教育,这也恰好符合了新课标中的关于“化学课程对培养学生人文精神的积极作用”的理念。 (2)在驱动问题二中,以圣火在珠峰传递的情景为背景,复习了初中化学所讲的燃烧这样的,同时用这个知识点解决火炬登顶珠峰在燃料方面需要解决的问题。帮助学生重温旧经验、获得新经验。 (3)在驱动问题三中,让同学们自行设计实验方案,并进行实验,同时对设计的实验方案进行交流和讨论.这样的过程是个科学探究的过程,提高了学生的实验技能和动手能力,发展了学生的科学素养。同时以小组的方式交流讨论增强学生与人合作的能力,培养了团队精神。 (4)在驱动问题四中,通过对比氢气、甲烷、丙烷、丁烷这几种气体,判断谁最适合做火炬燃料。在这个问题中,学生学会了运用获取的信息进行比较、分类、归纳、概括的方法,同时也增强了学生对与化学有关的社会和生活问题做出 合理的判断的能力。 (5)从总的驱动问题“北京奥运火炬是如何体现人文奥运、科技奥运和绿色奥运的理念的?”到延伸出的问题“作为一名高中生,谈谈自己能为奥运做些什么?”这个过程中进一步地强化了学生的社会责任感和主人翁意识,使学生更深刻地认识科学、技术和社会之间的相互关系。 4.3设计结构上的创新点 从整个设计的结构上看,这个教学情景设计贯穿始终的一条主线是“北京奥运火炬是如何体现人文奥运、科技奥运和绿色奥运理念的?”也就是总的驱动问题,这使得整个教学环节紧凑,虽然驱动问题一与驱动问题二、三、四稍有脱节的表现,但总体上还是为总的驱动问题服务的。此外,这样的教学情景设计结构促使学生积极地对教学情景进行思考,尤其是驱动问题二、三、四层层深入地驱动学生去分析问题、解决问题,从而使学生在获得知识与方法的基础上认识到化学对于社会的重要性。 参考文献: [1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程(试验).[M] 北京:高等教育出版社,2006 [2] 刘知新.化学教学论.[M] 北京: 高等教育出版社, 2004 [3] 胡久华乔敏.例谈化学课堂上教学情景的创设.[J].化学教育,2008,(5). 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