培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科觀念的化學(xué)課堂教學(xué)策略

陸軍

摘要：2012年的江蘇省高中化學(xué)優(yōu)秀課評(píng)比活動(dòng)，以“基于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科觀念的高中化學(xué)課堂教學(xué)”為主題，以有關(guān)金屬及其化合物的4個(gè)課題為載體。呈現(xiàn)的教學(xué)策略主要包括：通過分析物質(zhì)的構(gòu)成，讓學(xué)生從微觀層面理解物質(zhì)的性質(zhì)；通過探究多樣的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì)；通過物質(zhì)的歸類分析，讓學(xué)生在比較中認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)；通過將學(xué)科知識(shí)聯(lián)系社會(huì)生活，讓學(xué)生真實(shí)感受化學(xué)學(xué)科的價(jià)值。由于化學(xué)學(xué)科觀念具有獨(dú)特的教學(xué)價(jià)值，所以教師要善于發(fā)現(xiàn)課程中的學(xué)科觀念體系，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)事實(shí)中提煉學(xué)科觀念，并通過實(shí)踐運(yùn)用等環(huán)節(jié)獲得鞏固和提升。

關(guān)鍵詞：化學(xué)學(xué)科觀念；教學(xué)策略；優(yōu)秀課

文章編號(hào)：1005—6629（2013）5—0004—03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

于2012年12月舉行的江蘇省高中化學(xué)優(yōu)秀課評(píng)比活動(dòng)，以“基于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科觀念的高中化學(xué)課堂教學(xué)”為主題，以“碳酸鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”、“鎂的提取及應(yīng)用”、“鋁的氧化物和氫氧化物”、“鐵、銅及其化合物的應(yīng)用”4個(gè)金屬及其化合物的教學(xué)課題為載體。本次教研活動(dòng)對(duì)于高中化學(xué)教學(xué)中進(jìn)一步落實(shí)學(xué)生學(xué)科觀念的培養(yǎng)目標(biāo)具有積極意義。

1 中學(xué)化學(xué)學(xué)科觀念的主要內(nèi)涵及其教學(xué)價(jià)值

自“形成有關(guān)化學(xué)科學(xué)的基本觀念”列為中學(xué)化學(xué)課程目標(biāo)以來，如何實(shí)施基于觀念建構(gòu)的課堂教學(xué)成了化學(xué)教育的熱點(diǎn)問題。一般認(rèn)為，化學(xué)學(xué)科觀念不是具體的化學(xué)知識(shí)，也不是化學(xué)知識(shí)的簡單組合，而是學(xué)生通過化學(xué)學(xué)習(xí)后在頭腦中建立起來的概括性認(rèn)識(shí)，也就是在深入理解化學(xué)學(xué)科特征的基礎(chǔ)上所獲得的對(duì)化學(xué)的總括性認(rèn)識(shí)。具體表現(xiàn)為個(gè)體主動(dòng)運(yùn)用化學(xué)思維方法認(rèn)識(shí)身邊事物或處理問題的自覺意識(shí)和思維習(xí)慣。

關(guān)于化學(xué)學(xué)科觀念的內(nèi)涵，國內(nèi)外學(xué)者從多種不同角度展開研究。其中最為簡明的表述是將化學(xué)基本觀念分為知識(shí)類觀念、方法類觀念和情意類觀念3個(gè)維度，繼而又分為元素觀、微粒觀、變化觀、實(shí)驗(yàn)觀、分類觀和化學(xué)價(jià)值觀6個(gè)方面。由此建構(gòu)的化學(xué)學(xué)科基本觀念體系如圖1所示。

中學(xué)化學(xué)學(xué)科觀念的教學(xué)價(jià)值主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：（1）有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的持久興趣。注重化學(xué)學(xué)科基本觀念的教學(xué)，促使學(xué)生不斷形成和鞏固必備的學(xué)科基本觀念。學(xué)生就會(huì)嘗試運(yùn)用這些基本觀念進(jìn)行新的學(xué)習(xí)活動(dòng)與實(shí)踐活動(dòng)，當(dāng)他們運(yùn)用自身觀念在實(shí)踐中獲得成功體驗(yàn)的時(shí)候，就能深化他們對(duì)化學(xué)知識(shí)價(jià)值的認(rèn)識(shí)，從而更加樂于探究物質(zhì)變化的奧秘，體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛和喜悅，并感受化學(xué)世界的奇妙與和諧。（2）有利于增進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的深入理解?；瘜W(xué)學(xué)科觀念是以化學(xué)知識(shí)為載體而存在的，它的形成以對(duì)具體化學(xué)知識(shí)的深入理解為前提，同時(shí)化學(xué)學(xué)科觀念又“具有超越事實(shí)的持久價(jià)值和遷移價(jià)值”，能促進(jìn)學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)中進(jìn)一步深入理解化學(xué)知識(shí)。例如，學(xué)生在初步形成元素觀和微粒觀之后，就容易發(fā)現(xiàn)有關(guān)元素化合物知識(shí)中的內(nèi)在規(guī)律，能從微觀的層面理解物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)的現(xiàn)象以及物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。（3）有利于促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的全面發(fā)展?；瘜W(xué)基本觀念的形成既是認(rèn)知性的，也是體驗(yàn)性的。教師全面把握化學(xué)課程中的學(xué)科觀念體系，并進(jìn)行基于觀念建構(gòu)的學(xué)科教學(xué)，能夠使學(xué)生親身體驗(yàn)化學(xué)知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過程和應(yīng)用價(jià)值，感悟化學(xué)知識(shí)中蘊(yùn)含的思想、觀點(diǎn)和方法，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的全面提升。

2 金屬及其化合物教學(xué)中學(xué)科觀念的培養(yǎng)策略

縱觀27位選手的教學(xué)設(shè)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，金屬及其化合物的教學(xué)為實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科基本觀念的教育功能，主要的教學(xué)策略包括以下4個(gè)方面。

2.1通過分析物質(zhì)的構(gòu)成，讓學(xué)生從微觀層面理解物質(zhì)的性質(zhì)

“化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)自然科學(xué)”，微粒觀是化學(xué)學(xué)科基本觀念的重要組成部分。在中學(xué)化學(xué)課程范疇內(nèi)，微粒觀主要包括物質(zhì)是由分子、原子、離子等不同種類的微粒構(gòu)成的，物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)決定了物質(zhì)的宏觀性質(zhì)，化學(xué)反應(yīng)是微粒間按照一定方式相互作用的結(jié)果等幾個(gè)方面的內(nèi)涵。

對(duì)于碳酸鈉和碳酸氫鈉的教學(xué)，一位教師從以下兩個(gè)方面關(guān)注學(xué)生微粒觀的培養(yǎng)：一是在引入新課之后，先讓學(xué)生分析碳酸鈉和碳酸氫鈉的組成，讓學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)“碳酸鈉和碳酸氫鈉的陽離子相同，陰離子的組成上相差一個(gè)氫原子”，再引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)“物質(zhì)的組成決定物質(zhì)的性質(zhì)”的已有認(rèn)識(shí)，探究碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)的相似性和差異性。二是在比較碳酸鈉和碳酸氫鈉與酸反應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)中，先讓學(xué)生“在2個(gè)小藥瓶中分別放入等質(zhì)量的Na₂CO₃和NaHCO₃固體，再通過針筒注入等體積等濃度的鹽酸，觀察針筒的變化”，以獲得“NaHCO₃與鹽酸反應(yīng)更劇烈，生成氣體的體積更大”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在學(xué)生思考其中的原因時(shí)，再進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，“向加有酚酞試劑的Na₂CO₃溶液中逐滴加入鹽酸，并設(shè)問“在向Na₂CO₃溶液中滴加鹽酸時(shí)會(huì)產(chǎn)生少量氣泡，經(jīng)過振蕩氣泡會(huì)消失，這又是為什么？”然后繼續(xù)演示“在充滿二氧化碳的飲料瓶中加入碳酸鈉溶液，飲料瓶變癟”的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)播放模擬溶液中粒子結(jié)合方式的動(dòng)畫，以說明碳酸根與酸反應(yīng)是分步的，先結(jié)合一個(gè)氫離子生成碳酸氫根，再結(jié)合氫離子生成二氧化碳，從而解釋“NaHCO₃與鹽酸反應(yīng)更劇烈，生成氣體的體積更大”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

上述案例中，教師主要從對(duì)物質(zhì)微粒構(gòu)成的分析入手，用“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念指明探究物質(zhì)性質(zhì)的方向，并在促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)的同時(shí)，形成從微觀層面理解物質(zhì)性質(zhì)和變化的思維方式。

2.2通過探究多樣的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì)

物質(zhì)是不斷變化的，變化是有層次的，物質(zhì)變化的層次性隨外界條件的不同而不同，其中化學(xué)變化是化學(xué)研究的重要內(nèi)容，而且化學(xué)變化也是有—定規(guī)律可循的。按照化學(xué)變化的規(guī)律可以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化并合成所需要的新物質(zhì)，同時(shí)根據(jù)物質(zhì)在化學(xué)變化中的表現(xiàn)也可能發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的某些性質(zhì)，完善物質(zhì)的有關(guān)知識(shí)體系。

在鋁的氧化物和氫氧化物的教學(xué)中，一位教師通過兩個(gè)不同思維方向的實(shí)驗(yàn)室制備氫氧化鋁方法的探究，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)氫氧化鋁的兩性。教學(xué)過程中，首先引導(dǎo)學(xué)生由胃藥選擇氫氧化鋁作為中和胃酸過多的試劑，而不選擇氫氧化鈉或氫氧化鈣的事實(shí)，形成氫氧化鋁是一種弱堿的猜想。然后引導(dǎo)學(xué)生通過堿與可溶性鋁鹽反應(yīng)制備氫氧化鋁實(shí)驗(yàn)的探究，發(fā)現(xiàn)氫氧化鋁能溶于過量氫氧化鈉溶液而不溶于過量氨水的現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)氫氧化鋁的弱酸性以及氫氧化鈉、氨水、氫氧化鋁堿性由強(qiáng)到弱的變化規(guī)律，得出制備氫氧化鋁的較好方案之_是“可溶性鋁鹽和弱堿反應(yīng)”。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生通過酸與可溶性偏鋁酸鹽反應(yīng)制備氫氧化鋁實(shí)驗(yàn)的探究，發(fā)現(xiàn)氫氧化鋁能溶于過量鹽酸而不溶于過量碳酸的現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)氫氧化鋁的弱堿性以及鹽酸、碳酸、氫氧化鋁酸性由強(qiáng)到弱的變化規(guī)律，得出制備氫氧化鋁的又_較好方案是“可溶性偏鋁酸鹽和弱酸反應(yīng)”。這一對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備氫氧化鋁方法的探究過程，不僅幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)了氫氧化鋁的兩性，同時(shí)還有利于學(xué)生完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)中物質(zhì)分類的知識(shí)體系。

在上述案例中，教師注意從引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)有關(guān)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化人手，讓學(xué)生根據(jù)物質(zhì)在變化中的表現(xiàn)認(rèn)識(shí)新物質(zhì)的性質(zhì)，形成從轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)的思維方式。

2.3通過分析物質(zhì)的歸類，讓學(xué)生在比較中認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)

“分”、“別”、“類”等觀念，是隨著社會(huì)分工的出現(xiàn)而自然產(chǎn)生的重要觀念。分類是“根據(jù)對(duì)象的共同點(diǎn)和差異點(diǎn)，將對(duì)象區(qū)分為不同的種類，而且形成一定從屬關(guān)系的不同等級(jí)的系統(tǒng)的邏輯方法”。運(yùn)用分類觀念不僅能使有關(guān)化學(xué)物質(zhì)及其變化的知識(shí)系統(tǒng)化，還可以通過分門別類的研究，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)及其變化的規(guī)律。

關(guān)于氧化鋁的教學(xué)，一位教師從物質(zhì)的類別人手，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷了對(duì)氧化鋁的分類提出猜想、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和得出結(jié)論的探究過程。首先，通過“毛刷實(shí)驗(yàn)”的視頻引入新課，并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“毛刷實(shí)驗(yàn)”制得少量氧化鋁，在引導(dǎo)學(xué)生回憶氧化物分類的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生對(duì)氧化鋁是屬于堿性氧化物還是酸性氧化物提出猜想。然后，設(shè)問“能否嘗試設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)驗(yàn)，去探究這種由你們親手制出的白色固體究竟屬于酸性氧化物還是堿性氧化物？”在對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和調(diào)整之后，讓學(xué)生進(jìn)行氧化鋁分別與鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)氧化鋁既溶于鹽酸又溶于氫氧化鈉溶液的性質(zhì)。最后結(jié)合有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到氧化鋁既可以和強(qiáng)酸反應(yīng)生成鋁鹽，又可以和強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽，從而認(rèn)識(shí)到氧化鋁屬于兩性氧化物。

在上述案例中，教師注意從引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物質(zhì)進(jìn)行歸類分析入手，讓學(xué)生通過與同類已知物質(zhì)的比較認(rèn)識(shí)新物質(zhì)的性質(zhì)，同時(shí)形成從分類的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)和變化的思維方式。

2.4通過將學(xué)科知識(shí)聯(lián)系社會(huì)生活，讓學(xué)生真實(shí)感受化學(xué)學(xué)科的價(jià)值

本次優(yōu)秀課評(píng)比活動(dòng)所安排的4個(gè)關(guān)于金屬及其化合物的教學(xué)課題，都與生產(chǎn)、生活具有緊密的聯(lián)系。授課教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中都注意了利用這些知識(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)價(jià)值觀的培養(yǎng)，像膨松劑、鎂合金汽車、神舟飛行器、紅寶石、藍(lán)寶石、阿爾茨海默癥、斯達(dá)舒、速菲力、青磚紅磚等是本次優(yōu)秀課評(píng)比活動(dòng)中的高頻詞語。正如多位教師在反思自己的教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)所說的，化學(xué)教學(xué)要讓學(xué)生”從生活走進(jìn)化學(xué)、用實(shí)驗(yàn)探究化學(xué)、從化學(xué)走向社會(huì)”，或要讓學(xué)生感受到“生活中充滿化學(xué)，用化學(xué)看懂生活”。

隨著化學(xué)科學(xué)的發(fā)展，人們已經(jīng)逐漸體會(huì)到“迅猛發(fā)展的化學(xué)已成為生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)、信息科學(xué)等領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)，它在解決人類社會(huì)發(fā)展過程中面臨的有關(guān)問題、提高人類的生活質(zhì)量、促使人與自然和諧相處等方面發(fā)揮著重要的作用?！敝袑W(xué)化學(xué)教學(xué)為了讓學(xué)生深切地體會(huì)到學(xué)科的這一特點(diǎn)，就應(yīng)該使化學(xué)教學(xué)貼近生產(chǎn)和生活實(shí)際，讓學(xué)生感受到化學(xué)知識(shí)的實(shí)用價(jià)值。

3 基于學(xué)科觀念建構(gòu)的化學(xué)教學(xué)應(yīng)注意的幾個(gè)問題

相對(duì)于學(xué)科知識(shí)而言，中學(xué)化學(xué)課程中的學(xué)科基本觀念，除了與有關(guān)概念和原理相對(duì)應(yīng)的內(nèi)容以外，大多具有一定的隱蔽性，而且學(xué)科觀念的培養(yǎng)不是一蹴而就的。結(jié)合本次優(yōu)秀課評(píng)比活動(dòng)可以看出，基于觀念建構(gòu)的化學(xué)教學(xué)應(yīng)該注意以下幾個(gè)問題：

首先，教師要善于發(fā)現(xiàn)課程或教材中的學(xué)科觀念體系。早在1995年就有學(xué)者指出，“對(duì)于教師來說，更重要的是發(fā)現(xiàn)教材中的科學(xué)觀念體系”。因?yàn)橹挥羞@樣，教師才能全面把握學(xué)科觀念的基本內(nèi)容，明確學(xué)科觀念與學(xué)科知識(shí)的主要結(jié)合點(diǎn)，并有的放矢地進(jìn)行系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)在引導(dǎo)學(xué)生理解化學(xué)核心概念和基本原理的基礎(chǔ)上，逐步習(xí)得化學(xué)學(xué)科的有關(guān)基本觀念。

其次，化學(xué)學(xué)科基本觀念的培養(yǎng)必須以化學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)。因?yàn)橐磺杏^念都是人腦對(duì)客觀事物的概括性認(rèn)識(shí)。有關(guān)元素及其化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)是學(xué)生積累化學(xué)事實(shí)的重要途徑，教師要充分利用這些事實(shí)性知識(shí)所提供的良好契機(jī)，幫助學(xué)生從這些客觀事實(shí)中提煉出相應(yīng)的學(xué)科觀念，以實(shí)現(xiàn)形成有關(guān)化學(xué)學(xué)科的基本觀念的課程目標(biāo)。

另外，化學(xué)學(xué)科觀念的形成還需要經(jīng)歷實(shí)踐運(yùn)用等過程。為此，化學(xué)教學(xué)在實(shí)施基于觀念建構(gòu)的學(xué)科教學(xué)時(shí)，不僅要幫助學(xué)生從化學(xué)事實(shí)的學(xué)習(xí)中認(rèn)識(shí)相應(yīng)的學(xué)科基本觀念，同時(shí)還要充分利用學(xué)科觀念本身所具有的遷移價(jià)值，指導(dǎo)學(xué)生利用已有的學(xué)科觀念進(jìn)行新知識(shí)的學(xué)習(xí)和解決實(shí)際問題等實(shí)踐活動(dòng)，以促進(jìn)他們對(duì)已有學(xué)科觀念的鞏固和提升。