在 14-16 岁阶段讲授金属反应性的五条建议 | eic

文摘   教育   2024-10-16 17:18   英国  



Education in Chemistry (eic) 杂志是英国皇家化学会的化学教育资源库,致力于为化学教师分享有用的教育教学新闻、文章以及资源。

本文作者曼彻斯特大学的 Kristy 老师分享了在高中阶段讲授金属反应活性的方法。通过这些教学方法,学生能够更好地理解金属提取的现实意义,并将其与日常生活和全球问题联系起来。

Dr Kristy Turner 是英国曼彻斯特大学/ Bolton School 的学校教师,在英格兰西北部的公立和私立学校拥有丰富的教学经验。她的研究兴趣包括评估、发展课程内概念模型以及中学和大学化学教育之间的过渡。



🔗金属提取🔗长期以来一直是化学课程中的重要内容,为学习金属的反应性提供了背景。英国最后一家铝冶炼厂——位于威尔士的安格尔西铝业公司于2013年关闭。虽然英国钢铁公司目前仍然有两座高炉,但是他们已计划在未来几年关停。(译者注:中国钢材是市场持续发展,随着碳达峰和碳中目标的提出和产能调控政策的指导,未来也会达峰和下降。)如今,人们更加关注金属的回收利用,因此从矿石中提取金属的技术似乎有些过时。

尽管工业结构和目标发生了变化,金属提纯仍在世界各地使用。随着许多燃烧过程逐步转向电气化,全球对金属的需求也在增加。

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说明原因
Tell them why

首先,要明确金属提取只是一个背景。所有金属提取都是🔗还原过程🔗,提取的工艺选择取决于金属的反应性。

  • 通过演示金属与盐酸等反应,展示它们的不同反应性。Source: © Martyn F. Chillmaid/Science Photo Library

教学大纲将铁、铜和铝的提取作为金属反应性研究的背景。如今,这不再是需要记忆的枯燥内容,学生也不需要去背“高炉炼铁”流程。向学生强调,他们需要记忆的知识并不多,关键是要理解金属提纯与金属活动性顺序的关系


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明确关键知识
Identify key knowledge

确保课程顺序能让学生接触到关键知识。您可以将金属提纯的关键知识融入其他主题中,比如关于可持续利用地球资源的单元

很多学校会根据整体的教学计划调整金属提取的内容,这可能与理解该主题所需的背景概念脱节。如果发现学生应用所学知识,则需要检查他们是否掌握了必备知识。


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支架式教学
Scaffold learning

开始时为学生提供支持如“Structure strips”(结构带) (https://edu.rsc.org/4019361.article),然后逐渐减少这些支持。考试中学生通常需要自己记住金属活动性顺序,这可能会增加他们的压力。在练习的过程中可以让学生参考活动性顺序表,帮助他们解答问题。

然后逐步减少支持,让学生意识到自己可以自信地独立解决习题。这种方法在只有单个课程的重点时最有效。

  • Structure strips (结构带) 是帮助学生独立完成作业的有用支架。它们是提示和问题的条带(左侧),适合放在 A4 页面的边缘。学生在每个框旁边写下他们的笔记和答案。(https://edu.rsc.org/resources/collections/structure-strips

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展示真实案例
Show real-world examples

给学生看金属提炼过程的图片、动图和视频。在当前社会,很多学生离工业生产很远,对工业的规模也缺乏概念。我们日常生活中使用的金属其实来自全世界各地。 

帮助学生将金属提取与日常生活中的金属使用联系起来 
Help students connect the topic of metal extraction with how we use metals in real life.

展示工业金属提炼的历史视频可以让学生意识到将污染性工业流程转移到其他地区和国家的伦理问题。虽然在本地看不到影响,但是全球的环境影污 (https://edu.rsc.org/4018969.article) 染然存在,而通过我们每个人的节约来减轻这些影响。这也解释了为什么重复使用和回收资源非常重要。


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关联生活
Keep it relevant

帮助学生将金属提取与现实生活中的金属使用联系起来。让他们举出日常生活中触手可及的金属,现代电子设备离不开于元素周期表中的多种金属,而其中只有少数是以元素单质形式存在于🔗地壳中🔗的。

例如,锂是一种非常活泼的金属,用于为手机、平板电脑和电动车供电的可充电电池。学生应该能够从他们的核心知识中推测这些金属需要提取处理才能获得,并且提取过程可能涉及到电解。





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