深入挖掘知識背后的學(xué)科觀念

2011年版的義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中指出：“義務(wù)教育階段的化學(xué)教育，要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學(xué)的基本觀念?！被瘜W(xué)的教學(xué)是讓學(xué)生識記、了解更多的化學(xué)知識，還是以核心知識為載體讓學(xué)生以獲得認(rèn)識物質(zhì)世界的方法、面對實(shí)際問題的思維方法和行為習(xí)慣？化學(xué)的學(xué)習(xí)是期待化學(xué)知識量的累積還是以化學(xué)觀念為本的能力提升？答案不言而喻。讓學(xué)生終身受益的化學(xué)教學(xué)，不僅僅是具體的化學(xué)知識，更是影響學(xué)生人生觀和價值觀的化學(xué)思想觀念，幫助學(xué)生建立基本的學(xué)科觀念應(yīng)當(dāng)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的首要目標(biāo)[1]。

化學(xué)學(xué)科觀念是學(xué)生對化學(xué)學(xué)科認(rèn)識的結(jié)果在頭腦中的反映，是在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中逐步提煉概括出來的一些超越事實(shí)性知識的基本認(rèn)識。內(nèi)容涵蓋了化學(xué)學(xué)科本質(zhì)、基本規(guī)律以及化學(xué)學(xué)科價值等等，具有超越課堂的持久價值和遷移價值。它不僅能讓學(xué)生洞悉化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)屬性和內(nèi)在規(guī)律，使得學(xué)生在更高層次上統(tǒng)領(lǐng)與整合化學(xué)基礎(chǔ)知識，提高學(xué)生的認(rèn)知水平和思維能力，而且能讓學(xué)生從化學(xué)學(xué)科的視角去分析、處理與化學(xué)相關(guān)的社會生活事情，對化學(xué)學(xué)科有客觀積極的認(rèn)識，日常生活中能夠運(yùn)用這些知識和技能分析問題和解決問題，真正成為其科學(xué)素養(yǎng)的一個部分。

一、問題的提出

對于剛剛接觸化學(xué)這門學(xué)科的中學(xué)生，化學(xué)學(xué)科的知識儲備量的相對不足，導(dǎo)致他們?nèi)狈χR背后蘊(yùn)含的學(xué)科觀念與方法的領(lǐng)悟，不能把握學(xué)科知識間的內(nèi)在聯(lián)系，其學(xué)習(xí)表現(xiàn)為對事實(shí)、概念、原理的簡單記憶，對事物本質(zhì)的認(rèn)識往往浮于表面，在應(yīng)用化學(xué)知識解決實(shí)際問題時缺乏思路與方法，這對于學(xué)生的繼續(xù)學(xué)習(xí)和終身發(fā)展是不利的，所以在實(shí)際教學(xué)中就需要超越具體的學(xué)科知識，將教學(xué)重心轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)科核心知識與結(jié)構(gòu)的深層理解。只有讓學(xué)生明了化學(xué)學(xué)科的核心知識，通過對具體知識的深刻理解和反思應(yīng)用，才能在學(xué)習(xí)化學(xué)知識的過程中逐步形成化學(xué)基本觀念，同時在這種觀念的指導(dǎo)下去進(jìn)一步學(xué)習(xí)更多的知識和技能，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

在化學(xué)學(xué)科的教學(xué)中，除了讓學(xué)生掌握本學(xué)科中要掌握的知識外，還要幫助他們建立什么樣的化學(xué)觀念？怎么幫助他們建立化學(xué)觀念？如何通過化學(xué)觀念建立相關(guān)知識之間的聯(lián)系？筆者擬結(jié)合“CO2制取的研究”的教學(xué)片段探討學(xué)生化學(xué)學(xué)科觀念的培養(yǎng)。

二、教學(xué)片段及分析

1.巧設(shè)情境，于無聲處滲透化學(xué)價值觀

教學(xué)片段1：猜一猜，議一議

師：猜一猜它是什么物質(zhì)？

農(nóng)民伯伯說它是植物的糧食、大棚作物的氣肥;消防官兵贊美它是滅火先鋒;晚會導(dǎo)演更不能少了它;化工專家稱它“多才多藝”;飲料業(yè)師傅說它“夠氣夠味”;氣象學(xué)家說它能降雨;而環(huán)境學(xué)家卻指責(zé)它是溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

生：CO2

在初三學(xué)生的印象中，對CO2的情感和O2是不一樣的，通常認(rèn)為O2對人和大自然是有益的，是生命活動不可缺少的物質(zhì)，傳遞正能量，而CO2則更多是與溫室效應(yīng)、窒息等負(fù)面效應(yīng)聯(lián)系在一起。在課堂教學(xué)中，利用如謎語、游戲、故事、表演等學(xué)生喜聞樂見的形式為載體創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，可以緊緊抓住學(xué)生的心弦，吸引學(xué)生的注意，調(diào)控學(xué)生的情緒，讓學(xué)生盡快進(jìn)入學(xué)習(xí)的狀態(tài)。讓化學(xué)學(xué)科內(nèi)容與學(xué)生的生活近距離接觸，調(diào)動學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，更重要的是讓學(xué)生開始學(xué)會如何正確認(rèn)識事物，初步形成從化學(xué)學(xué)科的視角認(rèn)識觀察事物的思維習(xí)慣，形成正確的價值觀。同時，化學(xué)是一門以實(shí)驗為中心、實(shí)用性的和創(chuàng)造性的學(xué)科，它來源于生活，服務(wù)于社會，上述片段中一些鮮活的生活體驗讓學(xué)生在參與中掌握了CO2的一些物理化學(xué)性質(zhì)，也讓剛接觸化學(xué)的學(xué)生更清楚為什么要研究CO2，進(jìn)而為后面的CO2制取的研究作了鋪墊。

2.交流討論，合作探究中體驗化學(xué)方法論

教學(xué)片段2：想一想，做一做

師：在已學(xué)過的反應(yīng)中，有哪些反應(yīng)能生成CO2呢？能用于實(shí)驗室制備嗎？

學(xué)生討論，交流心得，教師點(diǎn)評后投影展示

師：很遺憾，上述反應(yīng)因為生成的氣體可能不純、反應(yīng)條件較難滿足、難控制、原料不易得、價格等原因，都沒能上榜。下面，再向同學(xué)們介紹幾個能夠生成CO2的反應(yīng)，請按照下圖所示進(jìn)行實(shí)驗后，看看能否找到適合于實(shí)驗室制取CO2氣體的？

學(xué)生分組實(shí)驗，記錄現(xiàn)象，討論。教師巡回指導(dǎo)。

師：確定實(shí)驗室制取氣體的反應(yīng)原理時，應(yīng)綜合考慮以下因素：制得的氣體較純凈;反應(yīng)條件易滿足;反應(yīng)易控制;反應(yīng)速率適中;原料價廉易得等。綜上所述，上榜的應(yīng)該是石灰石和稀鹽酸的反應(yīng)，故將該反應(yīng)確定為實(shí)驗室制取CO2氣體的反應(yīng)。

教育的本真是讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，上述片段中“議一議”環(huán)節(jié)中學(xué)生通過對已學(xué)過的能生成CO2的反應(yīng)思考，在討論交流中發(fā)表自己的見解，同時也學(xué)會傾聽他人的意見，學(xué)會從不同的角度思考問題，綜合分析問題。而“做一做”則讓學(xué)生在動手實(shí)踐中體會影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，切身體驗控制變量法這一學(xué)科思想。控制變量法是中學(xué)化學(xué)中探究問題和分析解決問題的常用方法之一，它可以使研究的問題簡單化。當(dāng)有多個因素影響時，往往先控制其他幾個因素不變，集中研究其中一個因素的變化所產(chǎn)生的影響。通過控制變量可以對影響實(shí)驗結(jié)果的多個因素逐一進(jìn)行探究，然后再綜合歸納得出結(jié)論。通過引導(dǎo)討論，對比實(shí)驗，及時小結(jié)，最終完成對實(shí)驗室制取氣體的反應(yīng)原理確定因素的完整建構(gòu)，同時使學(xué)生形成自覺的探究習(xí)慣，從中感悟到學(xué)科研究的基本策略和方法，思維品質(zhì)得到最大程度的優(yōu)化，學(xué)科觀念潛移默化中得到了鞏固和提升。

3.層層推進(jìn)，螺旋式上升形成化學(xué)實(shí)驗觀

教學(xué)片段3：

（1）相信你會思考

在前面我們已經(jīng)研究過氧氣的實(shí)驗室制備的兩種方法，請同學(xué)們回憶相關(guān)內(nèi)容，思考以下問題：第一，如何確定O2的反應(yīng)裝置？第二，如何確定O2收集裝置？

小結(jié)：讓學(xué)生體會并思考實(shí)驗室氣體制取裝置的設(shè)計思路。

（2）相信你會設(shè)計

師：現(xiàn)給出若干種實(shí)驗儀器，相信同學(xué)們一定能夠設(shè)計出合理的實(shí)驗裝置來。愿意試一試嗎？如果你還有其他的合理的實(shí)驗裝置，也可畫出實(shí)驗裝置圖。

媒體呈現(xiàn)儀器，學(xué)生點(diǎn)擊組裝。

學(xué)生互評，教師點(diǎn)評。（同時投影學(xué)生設(shè)計的其它的合理裝置）

（3）相信你會操作

師：實(shí)驗室制取一瓶二氧化碳?xì)怏w包括哪幾步呢？

學(xué)生思考并討論歸納操作步驟。實(shí)驗步驟：連、查、裝、收

學(xué)生分組實(shí)驗，教師巡回指導(dǎo)。

（4）相信你會總結(jié)

課堂小結(jié)（學(xué)科知識、方法論）

（5）相信你會實(shí)踐

家庭小實(shí)驗（課后作業(yè)）：

制備一瓶二氧化碳。下節(jié)課展示你的成果并交流實(shí)驗方案。

提示：水垢、雞蛋殼、石灰石等的主要成分是碳酸鈣，家用食醋的主要成分是醋酸。

……

以實(shí)驗為基礎(chǔ)是化學(xué)學(xué)科的最重要特征，實(shí)驗觀也是化學(xué)學(xué)科的核心觀念之一?；瘜W(xué)實(shí)驗是根據(jù)實(shí)驗?zāi)康脑谌藶樘囟ǖ膶?shí)驗條件下變革化學(xué)實(shí)驗對象的狀態(tài)或性質(zhì)，通過實(shí)驗觀察獲得各種化學(xué)學(xué)科事實(shí)的一種研究方法，是化學(xué)理論運(yùn)用于社會生產(chǎn)實(shí)踐的橋梁和中介。其意義在于研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律，從而認(rèn)識物質(zhì)和利用物質(zhì)，創(chuàng)造和合成出自然界中不存在的物質(zhì)，服務(wù)于社會?；瘜W(xué)實(shí)驗也是檢驗假設(shè)和發(fā)展假設(shè)，形成化學(xué)概念和理論的實(shí)踐基礎(chǔ)。上述片段中的幾個教學(xué)環(huán)節(jié)中知識與觀念的形成如下表。幾個環(huán)節(jié)層層推進(jìn)，學(xué)生拾級而上，實(shí)現(xiàn)由簡單模仿到靈活選擇，再自己設(shè)計并解決問題，螺旋式上升，逐漸形成自己的化學(xué)實(shí)驗觀。

三、思考與建議

布魯納曾指出：一門課程在它的教學(xué)進(jìn)展中，應(yīng)反復(fù)地回到這些基本觀念，以這些觀念為基礎(chǔ)，直到學(xué)生掌握了與這些觀念相伴隨的完全形式的體系為止[2]。現(xiàn)階段中學(xué)化學(xué)教材的編寫通常是側(cè)重學(xué)科知識，而學(xué)科觀念、學(xué)科思想方法等這些對學(xué)生終身發(fā)展有益的，較少在教材中注明，這種處理方法出發(fā)點(diǎn)是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中自己去感悟、體會，但由于學(xué)科觀念、學(xué)科思想方法的隱蔽性，我們教師尚且不能充分了解學(xué)科知識中隱藏和承載的學(xué)科觀念的全貌，更何況剛開始接觸化學(xué)的中學(xué)生。國外研究表明，顯性教學(xué)比隱性教學(xué)更有利于學(xué)科觀念的構(gòu)建，因此需要我們教師深入挖掘?qū)W科知識背后的學(xué)科觀念和思想方法，并且在課堂教學(xué)中以恰當(dāng)?shù)姆绞絺鬟f給學(xué)生。當(dāng)然學(xué)生的學(xué)科觀念并不是一蹴而就的，而是以學(xué)科知識為載體不斷深化發(fā)展的，螺旋式上升的。希望更多的化學(xué)老師關(guān)注化學(xué)學(xué)科觀念的教學(xué)，給學(xué)生提供超越事實(shí)的高水平思維空間，讓學(xué)生牢固建立起基本的學(xué)科觀念，成為終身學(xué)習(xí)的利器，提高學(xué)科素養(yǎng)，讓“葉詩文服用興奮劑‘一氧化二氫”等類似的事件不再發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]王磊.觀念建構(gòu)為本的化學(xué)教學(xué)設(shè)計研究.化學(xué)教育[J].2008（6）.

[2]魏銳，方芳，楊萌.挖掘教學(xué)內(nèi)容所蘊(yùn)含的化學(xué)基本觀念——以蠟燭燃燒的探究為例.化學(xué)教育[J].2012（2）.

（王文富，大豐市中小學(xué)教研室，224100）

責(zé)任編輯：宣麗華