基于結構化單元設計下的課時教學初探

阮群

摘要：元素及其化合物結構化教學單元中蘊含著豐富的發(fā)展學科核心素養(yǎng)的要素，其框架下的課時教學承載著落實核心素養(yǎng)的重擔。文章以“鋁及其化合物”教學為例闡述根據(jù)學情與教學內容的特點，站在培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)的高度，適當?shù)刂亟M教學內容，創(chuàng)造性地設計學習活動，以鋁片表面氧化膜為載體，充分利用實驗激發(fā)學生探究欲，提升判斷力、質疑力、創(chuàng)新力，讓學生在活動中實現(xiàn)知識的自我建構和品格的有效提升。

關鍵詞：核心素養(yǎng)；結構化單元設計；課時教學；氧化膜；建構

文章編號：1008-0546（2017）06-0034-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.010

目前高中化學課堂教學絕大多數(shù)仍是按教材順序分章節(jié)實施教學，偏重教學內容的知識點及考點，形成以應試為中心的教學模式。這樣的教學忽略了知識間的內在聯(lián)系，學生獲得的往往是碎片化的知識，無法形成適應個人終身發(fā)展和社會需要的必備品格和關鍵能力，核心素養(yǎng)呼喚課堂的根本轉型——從“知識的傳遞”到“知識的建構”轉型，而這種轉型很大程度上依賴于結構化的單元教學設計，這就要求教師結合學情與教學內容的特點，充分領會教材編寫意圖，站在培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)的高度，從整體上把握高中化學教學內容，有計劃地、分步驟地把科學認知、化學實驗和科學探究能力培養(yǎng)、科學知識社會屬性和價值的教育融為一體，運用科學的方式實施教學。當然這也決定了與之相適應的課時教學必須精心設計，在結構化單元設計的指引下，適當?shù)刂亟M教學內容，創(chuàng)造性地設計學習活動，激發(fā)學生探究欲，提升判斷力、質疑力、創(chuàng)新力，讓學生在活動中實現(xiàn)知識的自我建構和品格的有效提升。

“鋁及鋁合金”、“鋁的氧化物及氫氧化物”是蘇教版《化學1》專題3第一單元中第一課時和第二課時的教學內容，在知識內容的安排上它位于氯、溴、碘及其化合物和鈉、鎂及其化合物之后，學生已初步構建非金屬元素和金屬元素的學習方法，實驗的觀察、分析、推理能力也有所加強，這些為學習介于金屬與非金屬交界線的鋁元素奠定了基礎，也為今后學習元素周期律作好鋪墊。同時，圍繞本節(jié)內容的實驗操作簡單，獨特的實驗現(xiàn)象有利引發(fā)思考，是發(fā)揮實驗魅力，培養(yǎng)學生證據(jù)推理、科學探究與創(chuàng)新意識的良機。下面結合“鋁及其化合物”的教學，談談在元素及其化合物的教學中，通過實驗活動培養(yǎng)化學核心素養(yǎng)方面所做的一些探索與嘗試，不當之處，敬請批評指正。

一、創(chuàng)設情境，引起認知沖突

眾所周知，理想的導入應該是在學生學習過程中始終都能發(fā)揮引起、維持和促進作用。氧化鋁是連接鋁及其氫氧化鋁的橋梁，自然成為貫穿整堂課的主角，將學生實驗——鋁條與CuSO4溶液置換反應作為課的引入較好地體現(xiàn)了以上的三個作用，具體如下：鋁條放入硫酸銅溶液沒有銅析出卻有氣泡冒出的事實沖擊學生的習慣思維；任務驅動化學法去除氧化膜，帶領學生認識鋁、氧化鋁、氫氧化鋁重要的化學共性；思維激蕩環(huán)節(jié)中鋁的氧化膜溶于鹽酸而不溶于硫酸溶液的實驗事實促進學生“多元思維”的發(fā)展。

教學片段一

【導入】回顧金屬活動性順序表，分析鋁的金屬活動性，設問常見比較金屬Al和Cu活動性的方法（置換反應）。

【學生實驗一】試劑與用品：鋁條、CuSO4溶液、砂紙（不用其它試劑）

【交流分享】小組分享實驗結果……

【設計思想】學生若直接用鋁條與CuSO4溶液反應，實驗結果同預測的不一致激發(fā)思維沖突，砂紙或許成為引導學生發(fā)現(xiàn)的橋梁。讓學生真切感受氧化膜的存在是此實驗的主要目的，同時實驗中冒出的氣泡會讓學生了解物質之間的反應沒有想象的簡單，要善于觀察、大膽猜想，養(yǎng)成嚴謹求實的科學態(tài)度，此外老師更要抓住契機，引導感興趣的學生再研究，實現(xiàn)課堂向課外延伸。

二、任務驅動，開啟探索之旅

建構主義認為：所謂“學習”是“參與學習的學習者自身有意識地建構知識”的過程，建構主義的學習設計不是制定教師“講授”的教學內容，而是思考“學習”的設計。教師作為學生學習的促進者，設計學習活動時必須瞻前顧后，有全局意識，注意以舊引新，關注知識的前后聯(lián)系，選擇適切的途徑幫助學生了解知識發(fā)展的脈絡，形成結構化的知識體系。鑒于鋁及其鋁的化合物氧化鋁、氫氧化鋁化學性質的共性，我將課時1、課時2教學內容重新整合，選擇任務驅動的方式，以化學法去除鋁片表面的氧化膜為切入口，引導學生開啟實驗探索之旅，在猜想、驗證、類比、假設、再驗證的過程中，深刻理解所要學習的知識，自主構建知識鏈。與此同時讓學生在實驗中了解化學特有的探究學習的一般過程和方法，逐步培養(yǎng)學生科學探究能力和嚴密的邏輯推理能力。

教學片段二

【任務驅動】 如何用化學方法去除鋁片表面的氧化膜？

【學生回答】利用Al2O3與酸反應。

【教師點撥】呈現(xiàn)元素周期表，與學生一起分析鋁的位置——介于鎂與硅（即金屬與非金屬）之間，設問去除氧化膜是否能嘗試新的方法？通過什么途徑驗證？

【學生實驗二】試劑：鋁片、6mol·L-1鹽酸、6mol·L-1 NaOH溶液或20mol·L-1 NaOH溶液

【交流分享】小組分享實驗結果……

【設計思想】充分依托學生知識的生長點，以鋁的氧化膜為載體，根據(jù)鋁介于金屬與非金屬之間這一特殊位置猜測去除氧化膜的方法，使學生對“構、位、性”三者初步進行關聯(lián)；學生實驗二暗藏玄機，是對學生的證據(jù)推理能力的一次挑戰(zhàn)：鋁片與鹽酸反應有氣泡，學生根據(jù)已有經(jīng)驗輕松作出解釋，氫氣來源于鋁與鹽酸的反應，說明氧化膜已被鹽酸去除；而要得出鋁片與NaOH溶液反應的氣泡來源于鋁與NaOH溶液的反應，學生必須首先攻克難關——氧化鋁與NaOH溶液反應不可能產生氣體；從知識目標達成度看，學生實驗二在實現(xiàn)顯性目標——鹽酸、NaOH溶液均能去除氧化膜，為引出兩性氧化物設下伏筆（此處故意設計缺陷）的同時，自然達成隱性目標，學生發(fā)現(xiàn)了鋁與酸、堿的反應，有效提高學生的判斷力與學習效率。

教學片段三

【任務驅動】Al（OH）3是否為兩性氫氧化物？請用AlCl3溶液制備盡可能多的Al（OH）3。

【學生實驗三】 試劑：AlCl3溶液、6mol·L-1 NaOH溶液或20mol·L-1 NaOH溶液、6mol·L-1 NH3·H2O

【原因分析】同樣是AlCl3溶液與NaOH溶液的反應，不同小組為什么觀察到不一樣的現(xiàn)象呢？原來問題在于所給NaOH溶液的濃度不同。

【設計思想】通過鋁鹽制備氫氧化鋁，親身體驗氫氧化鋁的兩性，明確兩性物質對酸、堿的強弱的要求，進一步理解實驗室制備氫氧化鋁選擇氨水的原因；通過AlCl3溶液與不同濃度NaOH溶液反應現(xiàn)象的不一致，巧妙呈現(xiàn)鋁鹽與過量NaOH溶液反應的現(xiàn)象，在解釋實驗“失敗”原因的同時，達到知識的靈活遷移，使學生進一步洞悉化學實驗方案的設計與具體操作。

三、實驗反思，培養(yǎng)“多元思維”

沒有批判，就不會有創(chuàng)新；沒有挑戰(zhàn)，就不會有思維的發(fā)展。戴安邦教授說：“只重視傳授化學知識和技術的教學不是全面的化學教育。全面的化學教育要求化學教學既要傳授化學知識與技術，更要訓練科學方法和思維，還應培養(yǎng)科學精神與品德?！彼越處熢谡n堂中創(chuàng)設引起學生反思、質疑或爭論的情境，引導學生進行深層思維，發(fā)現(xiàn)結論中的不足，體會學習之路的曲折，有助于培養(yǎng)學生的批判能力、創(chuàng)新能力、科學思維和科學精神，而這種“多元思維”的發(fā)展又能產生新的理解力（包括反思能力的增強，宏觀學習方略及人文理性的獲得、新的信念的形成，價值觀與態(tài)度的優(yōu)化以及情緒狀態(tài)的改善等），使學生不斷提高解決實際問題的能力，達到學會學習的目的。

教學片段四

【思維激蕩】

①Al2O3粉末加入6 mol·L-1 NaOH溶液

固體緩慢溶解

②Al2O3粉末加入6 mol·L-1 H2SO4溶液

固體緩慢溶解

③鋁條插入6 mol·L-1 H2SO4溶液

久置無現(xiàn)象

④鋁條插入12 mol·L-1 HCl溶液

鋁條表面有氣泡

猜想②③現(xiàn)象不一致的原因（閱讀課本P67資料卡） ，追問鋁條插入12 mol·L-1 HCl溶液時氧化膜能去除可能的原因 。

【設計思想】 演示實驗①②源于對教材不安排實驗證明Al2O3是兩性氧化物的好奇，可在潛移默化中培養(yǎng)學生帶著批判的眼光閱讀教材；解釋實驗②③的不同現(xiàn)象，能有效訓練學生對信息的獲取能力與演繹推理能力，此時此刻寂靜的教室與高速轉動的思維一起營造出真實的課堂，沒有經(jīng)歷黎明前的黑暗，就不會有柳暗花明又一村的驚喜，在集體智慧的碰撞中學生了解到Al2O3有不同的結構，鋁條表面的氧化膜結構致密，不溶于酸，進而更正對Al2O3（氧化膜）是兩性氧化物的不妥說法，此外學生在交流分享中不斷體會合作學習的重要性，團隊合作意識得以加強；最后通過比對實驗③④，反思鋁條插入12 mol·L-1 HCl溶液時氧化膜去除可能的原因，逐步培養(yǎng)學生敢于質疑、勇于挑戰(zhàn)的科學態(tài)度，有序提升思考力，增強創(chuàng)新意識。

四、總結提升，促進知識的自我建構

歸納、總結是“學會學習”的重要環(huán)節(jié)。如果善于歸納和總結，能使碎片化的知識間建立聯(lián)系，有利于找出其中顯性和隱性的規(guī)律，從而指引推測方向，催生新知識。在課的最后環(huán)節(jié)要求學生按實驗順序對知識進行歸納整理（流程見下圖），首先找出Al、 Al2O3、Al （OH）3化學性質中的共性并連線，從中發(fā)現(xiàn)Al3+、 AlO2-所在溶液的酸堿性特點，總結鋁及其化合物的轉化規(guī)律；然后受AlCl3溶液制備Al（OH）3的多樣化的實驗現(xiàn)象的啟發(fā)，構建Al3+→ AlO2-直接與間接兩種轉化方式，在此基礎上引導學生運用逆向思維猜想AlO2-→Al3+的轉化和驗證方法，最終通過NaAlO2溶液中滴加鹽酸和向NaAlO2溶液中通過量的CO2兩個學生演示實驗進行證實，輕松搭建物質間的關系網(wǎng)，實現(xiàn)知識的自我建構。

元素及其化合物結構化教學單元中蘊含著豐富的發(fā)展學科核心素養(yǎng)的要素：從教學內容的編排看，圍繞化學核心知識在生產生活的應用，兼顧周期表的族和周期展開，教學時要努力促進學生對化學學科價值的認同，滲透可持續(xù)發(fā)展思想；從教材具體內容呈現(xiàn)的基本思路看：提出問題→猜想假設→制定計劃→進行實驗→收集證據(jù)→結論解釋→反思評價，它側重學生的自主探究和自主體驗，更多地依靠學生自身在實踐中的摸索、積累和體悟，從自主活動中了解科學探究的一般方法與過程；從知識點學習方法看，教學時要引導學生牢牢抓住結構決定性質這一核心要素，認識物質的性質、用途與制法……結構化教學單元框架下的課時教學承載著落實學科核心素養(yǎng)的重擔，教師應站在培養(yǎng)核心素養(yǎng)的高度，精心創(chuàng)設凸顯學生為主體的學習活動，用任務驅動學生在真實的情境中主動學習，有計劃地分級培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，最終實現(xiàn)科學認知、實驗和科學探究、化學科學與人文的有機融合。

參考文獻

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