統(tǒng)籌知識(shí)、方法和觀念三層面教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)

摘要：提出了教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想，在此基礎(chǔ)上以“高二氧化還原反應(yīng)專題復(fù)習(xí)”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，總結(jié)了在體現(xiàn)統(tǒng)籌知識(shí)、方法和觀念“三個(gè)層面”教學(xué)內(nèi)容上的若干想法和做法。

關(guān)鍵詞：知識(shí)內(nèi)容；方法內(nèi)容；觀念內(nèi)容；教學(xué)設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1005–6629（2016）3–0049–05 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)往往只關(guān)注知識(shí)教學(xué)，忽視科學(xué)方法和科學(xué)觀念（思想）的教學(xué)，或者顧此失彼，處理不好三者的關(guān)系。近幾年，筆者帶領(lǐng)研究小組，積極響應(yīng)上海市教委教研室的號(hào)召，在教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計(jì)上作進(jìn)一步探索和研究，形成的初步成果榮獲“2014年上海市化學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會(huì)年度論文評(píng)選一等獎(jiǎng)”，并發(fā)表在《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》2015年第4期。本文以“高二氧化還原反應(yīng)專題復(fù)習(xí)”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，談?wù)勎覀冊(cè)诮y(tǒng)籌知識(shí)、方法和觀念（思想）“三個(gè)層面”教學(xué)內(nèi)容上的一些想法和做法，向同行們請(qǐng)教。

1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，立足知識(shí)內(nèi)容、方法內(nèi)容和觀念內(nèi)容三個(gè)層面展開，它們各有不同的教學(xué)要求[1]。

1.1 知識(shí)內(nèi)容努力體現(xiàn)“三度”和“二性”

核心知識(shí)呈現(xiàn)于課堂，要力求精準(zhǔn)、簡(jiǎn)約（精度），同時(shí)要體現(xiàn)出一定的縱向發(fā)展（深度）和橫向拓展（廣度）；教師要對(duì)相關(guān)的知識(shí)系統(tǒng)有全面的了解（系統(tǒng)性），在設(shè)計(jì)上要考慮課堂落實(shí)的實(shí)際效果（可行性）。

1.2 方法內(nèi)容努力體現(xiàn)本質(zhì)和價(jià)值

常規(guī)方法是基本組成，要重點(diǎn)總結(jié)其方法本質(zhì)；創(chuàng)新方法是教學(xué)探索，要重點(diǎn)考量其使用價(jià)值；實(shí)用方法是重要補(bǔ)充，要確保其實(shí)施的效果?！胺椒▋?nèi)容”要努力體現(xiàn)方法的本質(zhì)及其運(yùn)用的價(jià)值。

1.3 觀念內(nèi)容努力體現(xiàn)思想和觀念

化學(xué)學(xué)科觀念是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)化學(xué)的實(shí)踐活動(dòng)中形成的一種思維方法和思想意識(shí)。中學(xué)化學(xué)的學(xué)科觀念，反映了化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)特點(diǎn)，它包括元素觀、微粒觀、變化觀、實(shí)驗(yàn)觀等。

2 統(tǒng)籌“三個(gè)層面”教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)

下面對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)的主體部分進(jìn)行介紹和說(shuō)明。

2.1 教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)

知識(shí)與技能：掌握氧化還原反應(yīng)的知識(shí)系統(tǒng)。

過(guò)程與方法：感受運(yùn)用知識(shí)系統(tǒng)、原電池手段研究氧化還原反應(yīng)問(wèn)題的手段和方法。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)探究活動(dòng)，感受氧化還原反應(yīng)中的能量觀和守恒觀；體驗(yàn)上海白象天鵝電池有限公司的創(chuàng)新技術(shù)和工作效益，感悟化學(xué)對(duì)上海經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人類文明進(jìn)步的貢獻(xiàn)。

設(shè)計(jì)意圖：目標(biāo)設(shè)計(jì)要努力對(duì)應(yīng)內(nèi)容維度，使內(nèi)容落實(shí)有參照依據(jù)。第一，明示“知識(shí)與技能”目標(biāo)中的知識(shí)內(nèi)容。這是一節(jié)復(fù)習(xí)課，整理知識(shí)系統(tǒng)是目標(biāo)之一。用氧化還原反應(yīng)的“五對(duì)關(guān)系”，并結(jié)合原電池手段進(jìn)行簡(jiǎn)約的圖示整理（參見圖9），既體現(xiàn)了知識(shí)的精度、深度和廣度；又便于學(xué)生記憶和運(yùn)用，課堂上落實(shí)具有可行性。第二，凸現(xiàn)“過(guò)程與方法”目標(biāo)中的方法內(nèi)容。本課中“過(guò)程與方法”是教學(xué)目標(biāo)中的重點(diǎn)維度，方法內(nèi)容理應(yīng)要與之匹配，強(qiáng)化落實(shí)。本課中的方法內(nèi)容立足在創(chuàng)新方法層面，即：一種獨(dú)特的研究方法或思路的探索使用（利用“黑箱情景+原電池手段+知識(shí)系統(tǒng)”探索氧化還原反應(yīng)，參見圖4）。第三，彰顯“情感態(tài)度與價(jià)值觀”目標(biāo)中的觀念內(nèi)容。本課關(guān)注落實(shí)學(xué)科觀念層面的能量觀、守恒觀和化學(xué)價(jià)值觀。

2.2 重點(diǎn)、難點(diǎn)的設(shè)計(jì)

重點(diǎn)：運(yùn)用黑箱情景、知識(shí)系統(tǒng)和原電池手段研究氧化還原反應(yīng)問(wèn)題的手段和方法。

難點(diǎn)：恰當(dāng)利用化工素材。

設(shè)計(jì)意圖：本課教學(xué)目標(biāo)的重點(diǎn)維度是“過(guò)程與方法”，方法內(nèi)容可以進(jìn)一步體現(xiàn)在教學(xué)重點(diǎn)的文本描述中。本課化工素材較多，但要用得巧、用得好，才不會(huì)影響一堂課整體學(xué)科內(nèi)容的落實(shí)。

2.3 教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)意圖：本課采用“自主-探究”教學(xué)模式（如圖1所示），充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，體驗(yàn)探究過(guò)程，感悟?qū)W習(xí)方法。關(guān)鍵要素之一提供素材（☆標(biāo)注），即：提供高質(zhì)量的探究素材。本課提供了1號(hào)鋅錳電池、5號(hào)堿性電池作為探究活動(dòng)的載體。關(guān)鍵要素之二啟發(fā)歸納（☆標(biāo)注），即：教師要適時(shí)點(diǎn)撥和總結(jié)歸納。方法內(nèi)容的落實(shí)，一方面立足學(xué)生的主動(dòng)參與、實(shí)踐體驗(yàn)，一方面依靠教師的思想啟發(fā)和主導(dǎo)作用[2]。

2.4 教學(xué)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)意圖：本課將方法內(nèi)容重點(diǎn)體現(xiàn)在教學(xué)線索的設(shè)計(jì)中（如圖2所示）。具體線索設(shè)計(jì)為：氧化還原知識(shí)系統(tǒng)和原電池手段共同形成的研究氧化還原反應(yīng)的思路，即：（用電流計(jì)）判斷電流方向→判斷電子方向→判斷電子得失→判斷氧化反應(yīng)/還原反應(yīng)→判斷氧化劑/還原劑→進(jìn)一步推測(cè)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)。課堂的縱向結(jié)構(gòu)由兩個(gè)探究點(diǎn)組成，前者體會(huì)研究氧化還原反應(yīng)的手段和方法，后者運(yùn)用該手段和方法研究新問(wèn)題情景；橫向結(jié)構(gòu)，分別由針對(duì)問(wèn)題的探究過(guò)程組成，其中方法內(nèi)容蘊(yùn)含在兩個(gè)問(wèn)題的探究環(huán)節(jié)中[3]。

2.5 教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)

2.5.1 第一階段：感受研究氧化還原反應(yīng)的思路和方法

黑箱情景：露出兩根顏色相同的導(dǎo)線的發(fā)電裝置（內(nèi)置銅鋅原電池裝置，如圖3所示）。

演示討論：連接電流計(jì)，使指針偏轉(zhuǎn)。然后，以問(wèn)題群的形式提問(wèn)并組織討論，逐步形成如下的研究思路。

總結(jié)思路：

（1）判斷電流方向（用電流計(jì)。依據(jù)：指針偏向的一端為正極）。endprint

（2）判斷電子流向（電子方向和電流方向相反）。

（3）判斷電子得失（電子流出的一端，失去電子；電子流進(jìn)的一端，得到電子）。

（4）判斷（推測(cè)）氧化還原反應(yīng)（失去電子，氧化反應(yīng)；得到電子，還原反應(yīng)）。

（5）判斷（推測(cè)）氧化劑、還原劑（失去電子，還原劑；得到電子，氧化劑）。

簡(jiǎn)化思路（投影，如圖4所示）：

設(shè)計(jì)意圖：第一階段用時(shí)約8分鐘。通過(guò)創(chuàng)設(shè)黑箱情景，教師演示、提問(wèn)，組織學(xué)生討論等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生感受用原電池手段研究氧化還原反應(yīng)的思路和方法。其中，提出的問(wèn)題群一定要配合后續(xù)的教師總結(jié)。最后，將思路和方法用圖示簡(jiǎn)化并投影。在這里，融入創(chuàng)新成分的方法內(nèi)容第一次進(jìn)行詮釋，并讓學(xué)生感受、領(lǐng)悟。

2.5.2 第二階段：運(yùn)用思路和方法研究新的問(wèn)題情景1——1號(hào)鋅錳電池

黑箱情景1：1號(hào)鋅錳電池（如圖5所示）。

學(xué)生探究：測(cè)定電流方向，運(yùn)用前面的問(wèn)題群和思路初步判斷正負(fù)極、電子流向，氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)。

黑箱情景2：剝?nèi)ヨF皮后的1號(hào)鋅錳電池（圖略）。

學(xué)生探究：再次測(cè)定電流方向，進(jìn)一步推測(cè)正極為碳棒，負(fù)極為金屬筒。通過(guò)提問(wèn)“作為負(fù)極的金屬得還是失電子”等問(wèn)題，確認(rèn)失去電子的金屬為鋅。

黑箱情景3：剝?nèi)ヤ\皮后的1號(hào)鋅錳電池（如圖6所示）。

提示點(diǎn)撥：誰(shuí)得電子？可能是NH4Cl溶液（用淀粉調(diào)制成的白色、潮濕的糊狀物），也可能是黑色粉末二氧化錳。如果是氯化銨溶液得電子，那么會(huì)發(fā)生怎樣的化學(xué)反應(yīng)呢？（提示：從鹽類水解的角度考慮）。

總結(jié)歸納：Zn+2NH4Cl→ZnCl2+2NH3↑+H2↑（氯化銨水解、鹽酸與鋅反應(yīng)，兩個(gè)化學(xué)方程式的疊加結(jié)果）。得電子的是NH4Cl溶液，而歸根到底是H2O得電子。

提示點(diǎn)撥：產(chǎn)生的氫氣不安全，并會(huì)使電池外形鼓起，怎么辦？二氧化錳好像還未發(fā)揮作用，放在這里什么目的？

總結(jié)歸納：H2+2MnO2→Mn2O3+H2O（阻止氫氣產(chǎn)生。此反應(yīng)不需要學(xué)生書寫，只需作為信息提供。）

思考：鋅筒作為負(fù)極，隨著電池的不斷使用，會(huì)發(fā)生怎樣的不好的后果？

小結(jié)、過(guò)渡：隨著電池的使用、反應(yīng)的進(jìn)行，會(huì)產(chǎn)生漏液現(xiàn)象。那么，有沒有辦法克服這個(gè)弊端呢？接下來(lái)，我們來(lái)探究另一節(jié)電池。

設(shè)計(jì)意圖：第二階段用時(shí)約15分鐘。通過(guò)創(chuàng)設(shè)三個(gè)黑箱情景，組織學(xué)生充分開展探究。實(shí)踐活動(dòng)；在學(xué)生碰到困難時(shí)，教師及時(shí)提示、點(diǎn)撥，引導(dǎo)探究活動(dòng)不斷深入；最后，總結(jié)歸納了1號(hào)電池中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)及氧化劑、還原劑。此階段的探究活動(dòng)，目的是將第一階段學(xué)到的創(chuàng)新方法運(yùn)用到實(shí)踐中，解決新情景下的同類問(wèn)題，強(qiáng)化方法內(nèi)容的落實(shí)。

2.5.3 第三階段：運(yùn)用思路和方法研究新的問(wèn)題情景2——5號(hào)堿性電池

黑箱情景1：5號(hào)堿性電池（如圖7所示）。

學(xué)生探究：探究活動(dòng)同1號(hào)電池。

黑箱情景2：剝?nèi)ヨF皮后的5號(hào)堿性電池（圖略。注意：5號(hào)電池的金屬筒外形和1號(hào)電池不一樣，5號(hào)電池為凸形：；1號(hào)電池為凹形：）。

學(xué)生探究：探究活動(dòng)同1號(hào)電池。初步結(jié)論，正極為金屬外殼；負(fù)極為底部金屬片。

提示點(diǎn)撥：金屬外殼是正極，得電子嗎？（不能，金屬只能失去電子）底部的金屬片是負(fù)極，失電子嗎？（不能，否則金屬片被氧化、損壞）怎么辦？（打開電池）。

問(wèn)題：5號(hào)堿性電池打開底部金屬片后的界面圖（如圖8所示）。

提示點(diǎn)撥：根據(jù)界面圖，失電子的物質(zhì)是哪個(gè)？（只能是鋅）誰(shuí)得電子？（可能是KOH溶液，也可能是二氧化錳）如果是KOH溶液得電子，那么生成什么物質(zhì)呢？（提示：鋅、鋁和氫氧化鉀溶液反應(yīng)相似）。

總結(jié)歸納：Zn+2KOH+2H2O→K2[Zn（OH）4]+ H2↑（此反應(yīng)不需要學(xué)生書寫，只需作為信息提供）得電子的是KOH溶液，而歸根到底是H2O得電子。

提示點(diǎn)撥：那么，為何要加MnO2？

總結(jié)歸納：H2+2MnO2→Mn2O3+H2O（同1號(hào)電池，阻止氫氣產(chǎn)生。）

思考：相比1號(hào)鋅錳電池，5號(hào)堿性電池的設(shè)計(jì)有何優(yōu)點(diǎn)？

小結(jié)：5號(hào)堿性電池不會(huì)漏液，安全、環(huán)保。

設(shè)計(jì)意圖：第三階段用時(shí)約10分鐘。通過(guò)創(chuàng)設(shè)2個(gè)黑箱情景、1個(gè)問(wèn)題，組織學(xué)生開展探究活動(dòng)，教師適時(shí)進(jìn)行提示、點(diǎn)撥，最后總結(jié)歸納。相比前兩個(gè)階段，這個(gè)階段的探究活動(dòng)學(xué)生的自主程度進(jìn)一步增強(qiáng)，教師的主導(dǎo)作用進(jìn)一步減弱。方法內(nèi)容，在這里進(jìn)一步得到了回應(yīng)和落實(shí)。

小結(jié)：氧化還原反應(yīng)原理轉(zhuǎn)變成電池產(chǎn)品，有幾個(gè)思想方法值得我們借鑒：（1）還原劑、氧化劑、負(fù)極、正極的外形變化；（2）電解質(zhì)溶液的形態(tài)改變（不一定是液體，可以吸收在隔膜材料中或調(diào)制成糊狀）；（3）方便使用（體積小，便于攜帶）；（4）安全、環(huán)保（不會(huì)爆炸、不要漏液）。

設(shè)計(jì)意圖：這里的小結(jié)，不僅是對(duì)前期探究活動(dòng)的總結(jié)；同時(shí)，也在揭示、體現(xiàn)另一種“思想內(nèi)容”：反應(yīng)原理和使用需求的結(jié)合才是化工生產(chǎn)的意義和價(jià)值。endprint

2.5.4 第四階段：運(yùn)用思路和方法研究新的問(wèn)題情景3——?dú)溲跞剂想姵?/p>

演示實(shí)驗(yàn)：使用氫氧燃料電池實(shí)驗(yàn)裝置，讓電解水產(chǎn)生的氫氣、氧氣在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生電流使小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。

學(xué)生探究：用前面的思路、方法開展完全自主探究，確定發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)，以及誰(shuí)是氧化劑、還原劑。

師生互動(dòng)：氫氧燃料電池有什么好處？（更加綠色、環(huán)保的產(chǎn)品）能量的轉(zhuǎn)化形式是怎樣的？（化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能、熱能等形式，但總能量守恒）。

設(shè)計(jì)意圖：第四階段用時(shí)約5分鐘。設(shè)計(jì)氫氧燃料電池的探究活動(dòng)，一方面是在檢驗(yàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效果，另一方面是在拓展對(duì)氧化還原知識(shí)的了解（即：提升了知識(shí)廣度）。同時(shí)，對(duì)能量觀、守恒觀、化學(xué)價(jià)值觀等觀念內(nèi)容進(jìn)行了恰當(dāng)?shù)捏w現(xiàn)和巧妙的落實(shí)；其中在綠色、環(huán)保觀念上的提醒，是對(duì)觀念內(nèi)容之化學(xué)價(jià)值觀的進(jìn)一步補(bǔ)充和完善。

總結(jié)：本堂課整理了氧化還原反應(yīng)的知識(shí)系統(tǒng)，以及將原電池作為手段，研究了新情境下的氧化還原反應(yīng)，包括白象天鵝電池有限公司產(chǎn)品中的氧化還原反應(yīng)，以及體現(xiàn)在產(chǎn)品工藝中的創(chuàng)意設(shè)計(jì)。其中蘊(yùn)涵的研究思路和方法，是本堂課學(xué)習(xí)的最大價(jià)值。

投影（如圖9所示）：

設(shè)計(jì)意圖：課堂總結(jié)用時(shí)約2分鐘。五對(duì)關(guān)系是對(duì)氧化還原知識(shí)系統(tǒng)（即：知識(shí)內(nèi)容）的最終文本總結(jié)強(qiáng)化；結(jié)合原電池符號(hào)的整個(gè)圖示，是對(duì)創(chuàng)新方法（即：利用“黑箱情景+原電池手段+知識(shí)系統(tǒng)”探索氧化還原反應(yīng)）的另一種形式的表達(dá)和總結(jié)。同時(shí)，提到了白象天鵝電池公司的產(chǎn)品，也在進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)化學(xué)知識(shí)的最終價(jià)值在于為人類的文明進(jìn)步服務(wù)。課堂總結(jié)，盡管簡(jiǎn)短、概括，但這是對(duì)三個(gè)層面教學(xué)內(nèi)容落實(shí)的全面回顧，可以起到畫龍點(diǎn)睛的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛東海，陸惠蓮，呂成鋼.關(guān)于中學(xué)化學(xué)學(xué)科內(nèi)涵的幾點(diǎn)思考[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2015，（4）：15～18.

[2]毛東海.試論化學(xué)課堂“有效教學(xué)”的“環(huán)節(jié)”與“方法”[J].化學(xué)教學(xué)，2012，（1）：7～10.

[3]毛東海.化學(xué)課堂“有效教學(xué)”的線索和結(jié)構(gòu)[J].化學(xué)教育，2012，（10）：23～25.endprint