——以“高炉炼铁”为例

宜兴外国语学校  钱君

摘  要：真实情境是连接书本知识与现实生活的一座桥梁。日常教学工作的开展以真实情境为基础，建立教学目标，将真实情境融入课堂教学，能让学生更好的理解所学知识的价值意义所在，同时不断提高学生们的思维能力与化学学科核心素养。同时以“高炉炼铁”真实情境为例，探究真实情境在教学设计中的必要性。

关键词：真实情境、初中化学、高炉炼铁

《义务教育课程标准（2019年版）初中化学》（以下称新《课标》）中指出：“教学设计需要从学生已有经验出发，让他们在熟悉的生活情景和社会实践中感受化学的重要性，了解化学与日常生活的密切关系。”利用真实情境教学本身就是一种根据学生的日常见闻，结合阶段教学目标与内容，主动加强教学内容与实际生活的联系，然后从真实情境出发，带领学生探究问题，深入研究并思考解决问题的教学方法。“高炉炼铁”工业生产对于学生而言是初中阶段学习金属性质的一个重要拓展实验，对于多数学生而言，深入拓展挖掘这些工业生产内容并与课内知识相结合，有助于学生更加具象化地学习知识。这些结合了真实情境事例的化学知识相较于干涩的文字符号往往要容易理解得多，同时也能调动学生的学习积极性。 因此，教师就需要能够在特定的课堂教学中，将合适的真实情境嵌入教学目标，充分围绕真实情境设计教学环节，丰富课堂教学内容。

1、基于真实情境的化学教学

（一）真实情境开启课堂教学

创设一个好的真实情境不仅需要能达到教学目的更重要的是让学生提得起兴趣，记得住知识。而怎样的真实情境才算一个合适的教学情境呢？一个合适的教学情境应当包含着基础的学科问题，同时富有趣味且生动。其次，能够使学生将上课重心放在其背后暗藏的化学问题上——这一步能够激发学生们对学科的兴趣，最重要的是使学生形成了结合实际思考的思维能力。一个有趣的教学情境，将能很大程度活跃课堂气氛，调动学生积极性。例如，在“奇妙的二氧化碳”这一章教学中，探究二氧化碳的化学性质时，可以利用学生中最常见的碳酸饮料来展开教学。如：在烧杯中加热雪碧，稍稍加热就会产生大量气泡。探究生成气泡的组成就可以引导学生结合饮料的名称以及成分去推导得到碳酸分解会生成水和二氧化碳这个结论。

对于真实情境的来源，大多可选自平常的社会生活，例如相关新闻热点、生活小常识、化学史实等等。而对于教学情境的应用方法，上文已提到实验，但在社会发展快速的现代，科学技术为课堂带来的很多便利。因此，现代多媒体技术能够带来丰富有效的教学资源。许多难以实现的教学情境也由此可以被展示出来。例如危险但可能发生的粉尘爆炸现象，教师可以通过播放新闻视频的方式向学生展示；例如金属镁的多种用途——照明弹、赛场镁粉的作用，都可以用多媒体课件以图片形式展示。甚至一些不适合在实验室进行的危险反应，大多可以从网络上找到示范视频播放。

因此，在教学过程中如何从生活中选择真实易懂且符合学生生活的情境材料，并对这些情境材料进行加工，从而达到教学目标就成了难题。化学学科的目的本就是为了促进社会的进步发展与文化的繁荣复兴。所以很多真实情境的材料来源其实可以很广泛，从生活到艺术作品，从化学历史到民间土法。这些教学情境都能够加强教学直观性，帮助学生们感知或者理解基本知识，做到真正的理论联系实际。

（二）真实情境走入化学实验

化学是一门以实验为基础的自然科学。在化学课堂的教学中，实验是必不可少的一个环节。实验作为创设生动活泼的教学情境最常用的形式，能激发学生们的思维能力，培养学生的科学态度，最重要的是给学生们带来直观且清晰的课堂体验。将知识具象化的过程能够加深学生的印象，提高课堂效率，促进师生交流。其次，实验不仅是局限于教师的课堂演示，更应该契合教学目标，设计一些简易小实验让学生们亲手完成，这也是真情实境下化学实验的最好体现。如：在学习“应用广泛的酸、碱、盐”这一章时，教师为了巩固学生们复分解反应的学习，可以给学生们布置课后小实验：放学后用清水冲洗与醋酸浸泡冲洗烧水壶水垢的对比实验。次日让学生在课堂交流并分析原因所在，这样不仅能提高学生学习兴趣，更重要的是，亲身实践的效果往往比单纯的讲解更容易让学生接受。

当前的化学教学方式正在逐渐从“学习化学”向“探究化学”转变。新《课标》中也提出：“科学探究也是一种重要的学习方式，也是义务教育阶段化学课程的重要内容。”多数探究性实验对于学生来说比较抽象、复杂，这也就需要教师从中择取重点知识，一步一步引导学生思考，创设教学情境，让学生动手实验，解决学科问题。                                                                                                                            

（三）真实情境丰富化学教学

美国教育学家布鲁纳曾提出了发现教学法。所谓发现教学法就是指教师在学生学习概念和原理的同时，不直接将学习的内容提供给学生，而是为学生们创设一种问题情境，只提供部分事例和问题，让学生积极思考，独立探索，自行发现并掌握相应原理或结论的一种方法。利用真实情境的教学，大体与之相似，教师需要利用丰富多样的教学情境来提出问题，提升学生强烈的探究欲。而这就对于真实情境的选择有着一定要求。陈清招认为“一个真实有效的学习情境至少应具备四个特征：有明确且适当的学习任务；学习者有学习的意向；有和谐、融洽、相互支持和相互欣赏的心理氛围；有丰富、高尚品质的学习资源”教师所创设的真实情境首先应当迎合教学目标，贴近教学内容。其次，提出的真实情境需要具体且有趣，具有启发性，能够提起学生的学习兴趣。教学情境的创设需要能让学生在最短的时间调动学生的思考能力去投入课堂学习，让学生有沉浸式学习的体验。以下就以“高炉炼铁”为具体素材来探究基于真实情境的化学教学过程。

二、以“高炉炼铁”为例的真实情境案例

（一）“高炉炼铁”情境素材概况

高炉炼铁是现如今炼铁的主要方法，也是钢铁生产中的重要一环。高炉炼铁法是在古代竖炉炼铁的基础上不断发展并改进得到。高炉炼铁技术由于经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，因此在世界范围内广受使用，许多其他炼铁方法都未能取代该高效炼铁方法。炼铁生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁，炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。

但是高炉炼铁也有着较大的缺点，首先高炉炼铁离不开焦炭，但是随着焦炭的资源越来越少，而且价格越来越高，炼铁的成本也会越来越高，且很可能有一天会面对焦炭资源的枯竭，到时候对炼铁工业的发展也是个很大的威胁。二是高炉炼铁对环境污染严重，众所周知钢铁金属的冶炼是重工业的基础，同时污染很高。高炉炼铁一直是炼铁行业的最主要方法，炼铁方式大多污染都出自于高炉炼铁。各种炼铁的污染物排放给环境造成了很大的负担。最重要的是，高炉炼铁方式下的能源消耗率高，但是高炉炼铁对能源的使用率却较低，这就产生了大量的能源损失与浪费。能源使用的不合理，生产过程中有大量热能的不充分利用，导致能耗较高，对资源的浪费较多。

图1 高炉炼铁设备图                              图2 高炉炼铁流程图

（2)            “高炉炼铁”与化学教学的联系

在初中化学课程中，“高炉炼铁”作为“金属资源的利用和保护”章节中拓展的工业实验，能够帮助让学生充分理解并掌握其中原理。人教版化学教材中以“高炉炼铁”为实际情境，利用简易装置模拟还原高炉炼铁的真实情境。实验室在酒精喷灯高温加热的条件下，利用一氧化碳作为还原剂，红色的氧化铁被一氧化碳还原成单质铁，一氧化碳在高温条件下得到了氧，生成了二氧化碳。其反应方程式为。在实验过程中，一氧化碳还原氧化铁时，红色粉末逐渐变成黑色，澄清的石灰水变浑浊，水槽内尾气处理多余的一氧化碳。整个反应抽提了工业反应中的关键步骤——利用一氧化碳的还原性还原铁的氧化物，达到冶炼铁的目的。将这样与工业生产相关的真实情境拓展融入教学设计，深化教学目标，丰富教学过程。从而使学生深入了解并掌握氧化还原反应的原理以及金属制备的相关知识。

                       图3 实验室利用一氧化碳还原氧化铁

同时，在这样一个简单的模拟生产实验中，蕴含着很多学科知识。例如：“在试验前后为何持续通入一氧化碳气体？”“实验器材尾部装置的作用是什么？”“该实验提取了工业生产中的哪些核心知识？”。这些问题其实都与实际生产中的一些问题息息相关，持续通入一氧化碳的步骤能够培养学生严谨实验的品质，在实际生产中，这也是另类的能量过度消耗的体现；装置末尾的尾气处理结合实际工业生产中的污染问题，也能给学生带来警示作用，提高学生在实验中的环保意识。这些基于真实情境的实验问题都能大大调动学生学习积极性，激发学生的思考欲望，让学生在真实情境下学会从书本教材中寻找问题的答案。对课堂的的高参与度也能让学生们更牢固的巩固学科核心知识，培养学生的化学学习素养。

三、结语

化学学习与人们的实际社会生活有着不可分割的联系。初中的学生还在初学化学的阶段，教师应当要给学生生活中基础的生活经验与化学知识和技能，引导学生树立成熟的化学观念来看待事物，让学生深刻感受化学与日常生产生活中的紧密联系。对于教师则更应该在教学教育阶段体现出这些联系，在课堂教学中创设良好的教学氛围，从教学目标出发，促进教学内容和真实情景素材结合，让学生学会熟练在真实情境中运用所学知识。同时关注社会事件，紧跟时代发展，留心学生生活，在平时教学中深入挖掘，提高教学目标的深度，让学生的学习不仅仅局限于书本知识，感受化学教学与日常生活的息息相关。

参考文献：

［1］王文静.基于情境认知与学习的教学模式研究［D］.华东师范大学，2002

［2］梁弘文.从情境素材到设计基于真实情境的化学教学——以“工业制硝酸”情境为例

［J］.化学教学，2019（09）

［3］蔡萍双.核心素养视角下真实情境在化学教学中的应用［J］.当代教研论从，2019（06）

［4］陈清招.在初中化学课堂教学中创设真实有效的学习情境［J］.学园，2013（17）

［5］郭树成.有关情境教学在初中化学教学中的应用研究[J].教育观察.2020（06）