实施雾霾案例的课堂教学方法

【教学准备】

1.明确教学目标

对于案例教学这一新的教学模式，无论是教师还是学生，都还处在摸索尝试的阶段，因此，很容易陷到丰富的案例情境之中而忽略了教学课堂的重点难点，因此，不论是何种新颖的教学模式，明确教学目标都是重中之重。哈佛商学院在发展案例教学的过程中，倾向于将教学目标划分为三个阶段。第一个阶段重在传授知识。第二个阶段重在帮助学生获得能力，如发现问题和解决问题的能力、分析和推理的能力、制定规划和实施的能力等。第三个阶段则重在培养学生在此过程中形成正确的人生观和价值观。因此，在任何一个案例教学实施之前，都必须做到从知识、应用、态度三个方面来推敲、制定学习目标。

对于此案例来说，知识层面的目标设定为重温分散剂、分散质、分散系等概念，认识元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化；应用层面的目标为以作图的方式建立元素之间的相互转化，构建模型，初步形成元素的转化观。态度层面的目标重在通过启发学生思考雾霾的根本来源，引导学生正确看待经济的发展与环境之间的取舍，树立正确的绿色化学科学观，激发学生的社会责任担当。

2.选择教学模式

结合案例“雾霾”的素材内容，其主要为以问题驱动为主的案例探究，所以应选择分析讨论式的案例教学模式进行教学实践。带领学生在环环相扣的问题之下，完成元素化合物知识结构化的构建，实现对雾霾的深度思考和认识。

3.设计开场白

开场是否顺利在很大程度上决定了整节课的效果。本案例采取直截了当的开场形式，向学生直接拋出问题，即你认为引起雾霾的主要原因是什么？要求学生迅速做出回答，并在黑板上记录学生的答案。

4.设计转折点

案例讨论中一定要有观点交锋，才能激起学生的兴趣，实现案例教学的价值，如机动车排放是主要污染源吗？中国新能源应用比例显著提升，风电、太阳能、水电发展速度和装机总量均居世界第一，但雾霾发生频率和严重程度不仅未能扼制和下降，却大幅提高的原因是什么呢？此类问题从学生熟知但又从未思考过的生活规律入手，不仅能够快速地带领学生进入思考状态，无形中还激发了学生对生活中化学事实的敏感性。

同时，教师还应注意采取一些策略来激起学生之间的争论，如及时在黑板上记录各小组同学发言并对其他同学及时发问，以此促进讨论有理有据的顺利进行。

【教学评价】

虽然无法实现每节课都用案例教学进行所有的教学，但是案例教学有其独特的魅力，每学期进行2~3次是完全有可能实现的，为了增加案例教学的教学效果，有更加真实可靠的教学反馈，对学生在案例教学课堂中的表现进行及时和准确的评价是极为重要的。根据对哈佛商学院案例教学的研究，其主要对学生从3个方面进行评价：首先看学生的发言积极性。某种程度上发言的积极性可以反映学生的学习态度以及是否能够跟上教师的节奏进入课堂学习的状态之中。其次，为了避免学生为了发言而发言的情况发生，还应对学生发言的质量进行评价。即是否能够提出有价值的问题，是否能够对其他同学带来帮助、启发和是否经过了深思帮助老师推动了课堂教学的顺利进行。其次，是对学生的课堂作品进行评价，课堂作品反映学生对本节课的学习所达到的程度，即对应用层面目标的检测。教师通过学生的作品能够判断出学生的学习程度是停留在知识层面还是过程与方法层面。最后是学生的学习趋势，即从每一学期或是每一学年来看，学生是否因为三分钟热度而表现优秀，从长期的表现对学生进行整体评价。检测案例教学的实施是否对学生学科核心素养的发展有所帮助。以此标准对学生进行优、良、差的等级式的评分，并根据实际情况在期末考试的总成绩中进行适当的加减分。

评价的基础要有理有据，不能主观臆断。在这样一种开放式的课堂教学之中，学生无时无刻不在积极地参与着，教师必须时刻关注学生的状态并做出回应，因此教师无法对学生的课堂表现进行记录或是评价。因为这不但会严重打乱课堂节奏，也会给学生造成无形的压力，导致教学无法正常进行。因此本研究在教学过程中，采用课堂实录的方式对课堂教学进行了全方位的录像，教师在课后需及时观看课堂回放，以此作为学生课堂表现评价的重要依据。

【课堂实录】

教师：播放雾霾纪录片选段。

教师：雾霾从何而来？

学生：思考（污染——生活污染、工业污染；化学燃料的排放；PM2.5等）

教师：什么是雾霾？

教师：案例展示。

学生：提取有用信息，随时记录。

教师：写板书：“雾霾”。

学生：雾和霾加起来就是雾霾。（大笑）

教师：这位同学的回答非常有智慧，老师再问问你，什么是雾，什么又是霾呢？

学生：（抓头不好意思状）

教师：没关系，有同学来支援吗？

学生：雾是水滴，霾是固体悬浮颗粒。

教师：非常好，请坐。

教师：也就是说，当空气中的水滴与固体悬浮颗粒混合达到一定程度时，便形成了雾霾。

教师：同学们再思考一下，这个水滴与固体悬浮颗粒是分散在哪里的呢？

学生：空气中。

教师：非常好，大家可以回答老师，我们曾经学过分散剂、分散质以及分散系的概念，同学们能否说一说对于雾霾这个现象，哪些是分散质，哪些是分散剂呢？

学生：水滴与固体悬浮颗粒是分散质，空气是分散剂，所形成的雾霾是分散系。

教师：非常好，请坐。

教师：在这里老师要补充一下，我们将这种固体悬浮颗粒或液体小液滴分散在气体介质（空气）中所形成的分散系称为气溶胶。

教师：请同学们继续思考，雾霾中有哪些成分，对人类健康又有怎样的危害呢？

案例展示。

小组讨论：确定雾霾的有害成分，教师听取学生讨论。

学生：雾霾能够增加人类患肺癌的机率。

学生：雾霾中含有硝酸银和硫酸盐。

教师：还有同学补充吗？

学生：雾霾中还含有一些氮氧化物。

教师：好，同学们能够列举一些上述物质吗？

学生：硝酸钾、硝酸铵、硫酸镁、一氧化氮、二氧化氮。

教师：雾霾产生的原因到底是什么呢？

案例展示：在有些雾霾调查中认为，汽车尾气是雾霾产生的重要原因，一是汽车使用率高，再是油品质量低，尾气排放多。

教师：同学们认可这样的观点吗？

学生：认可。

教师：真的是这样吗？

案例展示。

教师：同学们觉得呢？

学生：两者都有。

教师：同学们还是很公正的，那么，事实真的是如此吗？

教师：在我国，每天都是高标准、严要求、节能减排，保护环境，为什么中国雾霾却在节能减排的趋势中逆势增长呢？

案例展示。

教师：同学们说，节能减排有没有效果？

学生：有。(www.xing528.com)

教师：雾霾有没有改善呢？

学生：没有。

教师：大家想一下是不是（汽车尾气、燃煤）这两个原因啊？好像和我们的认知产生了极大的冲突。

教师：课程之始大家说：雾霾是哪里来的啊。认为是生活、工业中产生的污染。生活是什么？汽车尾气、家庭取暖；工业是什么？燃煤炼铁等。改革开放以来，我们大量地获取能源，通过能源炼铁、钢等，但实际看来，好像又不是这样。

教师：雾霾到底是从哪来的呢？

案例展示。

教师：不是汽车尾气，也不是燃煤，那是什么原因呢？是什么导致雾霾在全国节能减排的趋势中逆势增长呢？

教师：最新研究表明，中国雾霾之所以挥之不去，与微生物的繁殖有关。微生物生长最重要的养分是氨氮，氨氮融入气溶胶与微生物相遇，成为微生物快速繁殖的营养剂。

教师：同学们告诉教师，在这里，影响雾霾的主要原因放在了谁的身上？

学生：微生物的繁殖。

教师：什么导致了微生物的大量繁殖？

学生：氨氮。

教师：氨氮是怎样转化而来的呢？

师生合作：气体物质包括NO2和SO2，NO2在氧化剂的作用下转化成了N2O5。N2O5又在H2O的作用下，转化成了HNO3，HNO3和NH3作用，生成了NH4NO3。同样，SO2在氧化剂的作用下，生成了SO3，SO3和H2O反应生成H2SO4，H2SO4在NH3的作用下，生成了（NH4） 2 SO4。

教师：这两个——NH4NO3、（NH4） 2 SO4就是我们所说的易产生氨氮的物质。这两类物质融入气溶胶与微生物相遇，成了微生物的营养剂，造成了雾霾形成与扩散。

教师：请同学们写出这些物质之间转化的化学方程式，并以小组讨论的方式找出其中价态变化的规律，思考能否用我们数学上学习过的坐标进行展示呢？

学生：书写化学方程式，并小组展示（黑板书写）。

教师：我们一起来看看黑板上同学的书写有没有问题。

教师：完全正确。

教师：同学们学习化学的过程中，一直被物质之间写不完的方程式所困惑，今天，老师就传授给你们一个“武功秘籍”，来解决这个问题。

学生：（哇，兴奋中……）

教师：同学们思考，物质是由什么组成的？

学生：分子、离子。

教师：组成……

学生：元素。

教师：对，物质是由元素组成的，今天我们就从元素的视角，来研究物质之间的转化。以硫元素为例，硫元素形成的物质有哪些。

学生：二氧化硫、三氧化硫、硫酸、硫酸铵。

教师：还有吗？

学生：硫单质和硫化氢。

教师：好，同学们能否按照物质分类的形式将上述大家提到的物质进行分类呢？

学生：二氧化硫和三氧化硫属于氧化物，硫酸属于酸，硫酸铵属于盐，硫化氢属于气态氢化物，硫属于单质。

教师：好，这些物质中，硫元素都以哪些价态存在呢？

教师：请同学们以小组为单位，以硫元素的存在形式为横坐标，硫元素的价态为纵坐标作图，并将刚刚我们提到的物质填入其中。

小组合作，讨论作图，教师随时提供帮助。

教师：好，老师已经看到大家的图已经初具规模了，我们将这样的图称为元素的价类二维图，但同学们手中画出的图还并不完整。

教师：我们看这个图中的二氧化硫。硫元素是组成二氧化硫的核心元素，它的价态是+4价，既可以升，又可以降，因此，从氧化还原的角度看，二氧化硫既具有氧化性，又具有还原性，在工业制取硫酸的过程中，在五氧化二硫的催化下，二氧化硫被氧气氧化成三氧化硫，表现的就是还原性，二氧化硫与具有臭鸡蛋气味的气体硫化氢发生反应，可以生成硫单质，其中体现了二氧化硫的氧化性，二维图不仅体现了从元素组成和核心元素价态研究物质性质的两个视角，而且还凸显了物质之间的转化关系。以此类推，我们还可以找到图中其他物质之间的转化关系。利用价类二维图这个工具得到的不是一个个割裂的、单一的物质，而是围绕着某核心元素形成的结构化的物质系统，在这个系统中看物质，既要瞻前，又要顾后，因为物质与物质之间，有着密切的联系，通过二维图，只要锁定元素，就可以快速地找到含有该元素的物质，其中重要物质无一遗漏。

教师：请同学试着写出其他物质之间的反应。

教师：随时指导。

学生：完善二维图，并写出其中涉及的化学方程式。

教师：改正总结，并书写板书。

教师：同学们总结一下本节课学到了哪些内容。

第2小组学生：雾霾形成的转化过程。造成雾霾的硫酸盐、硝酸盐是由二氧化氮，二氧化硫不断地转化形成的。

教师：由这些物质的转化，我们知道不同物质同种元素之间可以发生相互的转化，由此，我们建立起了元素的转化观。

第6小组学生：硫酸盐与硝酸盐是间接造成雾霾形成与扩散的原因，是硫酸盐与硝酸盐融入气溶胶与微生物相遇，成了微生物的营养剂，所以雾霾不容易散去。

教师：特别好，这位同学找到了我们今天探究雾霾形成的最本质原因（掌声响起来）。

第4小组学生：气溶胶。

教师：这是我们今天复习的一个知识点，分散质与分散剂。有没有同学能针对雾霾具体说说。

第4小组学生：雾是小液滴，霾是颗粒物，这两者都是分散质，空气是分散剂，它们所形成的体系是气溶胶，如果里面的粒子直径在l~100nm之间，可以将它称之为胶体。

教师：此处应该有掌声。

第3小组学生：今天这节课颠覆了我对雾霾的一个认识，它不仅是单纯的环境问题，还有生物问题，自己今后要更加关注我身边的化学现象。

第8小组学生：今天的这个价态二维图，让我印象最深刻，觉得如果以后都能将知识这么学，自己一定会有更多的收获。

教师：同学们都说得特别好，也让老师特别的开心和感动，老师也会在今后的教学更加的用心设计，希望可以带给大家更宽广的视野、更有趣的课堂，我们今天这节课就到这里，下课。

【教学效果分析】

课堂教学之初，教师通过相关视频的播放为学生创设案例情境，镜头之下，学生聚精会神地看着这个自己每天都在经历却从未深思过的雾霾现象。继而在老师提出一系列的疑问之后，学生很快进入案例的教学情境之中，主动根据老师所提供的案例资料，从中寻找有用的蛛丝马迹。学习基础较好的学生表现出了极强的分析推理能力，在教师还未呈现案例材料时便能分析出雾霾的形成原因不只是“燃煤”和“汽车尾气”，同时能够根据教师所提供的案例素材准确抓到本节课的教学重点，画出元素二维价态转化图。教师带领学生通过元素研究物质化学性质的两个视角。从元素组成和元素价态入手，通过氮、硫元素及其化合物的相互转化，以及元素二维价态转化图的绘制，全面发展了学生“宏观辨识与微观探析”相结合的化学学科核心素养。

学习基础较弱的学生对于老师提供的案例素材有更多的依赖，但是也能够根据相应的素材找到问题的关键点，同时能够细心记录。在对事实真相的不断探索和对价态二维图绘制的过程中渗透了“科学探究与创新意识”的化学学科核心素养。本节课在通过对雾霾的层层剖析过程中，渗透了化学在推进生态文明建设、解决生态环境问题等方面的贡献，有意帮助学生形成与环境和谐共处、合理利用自然资源的观念，无形中渗透给学生“科学态度与社会责任”的学科核心素养。通过课堂实录的镜头，笔者感受到了每一位孩子学习的热情，不同于平时沉闷的课堂，孩子们也有着自己独特的创造力、想象力以及分析能力，只不过在传统的课堂教学中孩子们没有施展的空间和机会。