促進(jìn)學(xué)生核心概念理解的化學(xué)教學(xué)研究
——以《富集在海水中的元素——氯》教學(xué)為例

吳殿更 趙建宏

（北京市大興區(qū)第七中學(xué) 北京師范大學(xué)大興附屬中學(xué)）

一、研究目的及意義

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。學(xué)生開始學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情比較高漲，就是由于對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣所致，但隨著學(xué)習(xí)過程的逐步深入，尤其是在接觸到一些抽象概念和煩瑣的知識(shí)后，相當(dāng)一部分同學(xué)開始出現(xiàn)畏難情緒。若遇到思想傳統(tǒng)的教師教學(xué)中采用講授式、滿堂灌的教學(xué)方式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生死記硬背、題海戰(zhàn)術(shù)，往往致使學(xué)生暈頭轉(zhuǎn)向、不能真正理解概念知識(shí)，逐漸失去了學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，給后續(xù)的化學(xué)學(xué)習(xí)造成嚴(yán)重的障礙。

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，核心概念的教學(xué)是學(xué)生學(xué)好化學(xué)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。美國課程專家H.林恩·艾里克森（H.Lynn Erickon）經(jīng)過多年的研究和實(shí)踐，提出了“概念為本的課程與教學(xué)”。她認(rèn)為：“學(xué)科核心概念就是那些居于學(xué)科中心，具有超越課堂之外的持久價(jià)值和遷移價(jià)值的關(guān)鍵性概念、原理或方法?！蔽覈酢⒏咧行碌摹痘瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》也將化學(xué)學(xué)科核心概念的教學(xué)作為中學(xué)化學(xué)教育的重要目標(biāo)；新的課程標(biāo)準(zhǔn)的課程理念以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨，使學(xué)生通過中學(xué)化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，掌握適應(yīng)現(xiàn)代生活及未來社會(huì)所必需的化學(xué)知識(shí)、技能和方法。在新課改的背景下，我國許多化學(xué)研究專家、學(xué)者都對(duì)以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)的教學(xué)給予了許多關(guān)注，如全國知名學(xué)者宋心琦教授（清華大學(xué)）、吳國慶教授（北京師范大學(xué)）、畢華林教授（山東師范大學(xué)）、周玉芝教授與何彩霞教授（北京教育學(xué)院）等專家都對(duì)化學(xué)核心知識(shí)、核心概念教學(xué)進(jìn)行了大量的理論研究與實(shí)踐，給廣大中學(xué)化學(xué)教師在中學(xué)化學(xué)教學(xué)過程中進(jìn)行核心概念的教學(xué)實(shí)踐起了較大的促進(jìn)和引領(lǐng)作用。

元素化合物內(nèi)容屬于化學(xué)事實(shí)性知識(shí)教學(xué)，是學(xué)生需掌握的中學(xué)化學(xué)知識(shí)構(gòu)成的基礎(chǔ)， 密切聯(lián)系化學(xué)基本概念及基礎(chǔ)理論，是認(rèn)識(shí)化學(xué)物質(zhì)、利用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際化學(xué)問題的關(guān)鍵。因此，元素化合物知識(shí)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)體系中處于非常重要的地位，把握好元素化合物的知識(shí)教學(xué)，對(duì)于學(xué)生全面學(xué)好中學(xué)化學(xué)有著非常重要的意義。在傳統(tǒng)的元素化合物知識(shí)教學(xué)中，教師上課偏向于羅列化學(xué)反應(yīng)實(shí)事， 學(xué)生多局限于死記硬背化學(xué)方程式，對(duì)所學(xué)基本知識(shí)的來龍去脈不能真正理解、了然于胸，結(jié)果往往會(huì)使學(xué)生感到元素化合物知識(shí)繁亂與瑣碎，不但學(xué)習(xí)花費(fèi)的時(shí)間長，而且學(xué)習(xí)效率低、學(xué)習(xí)效果差。若教師對(duì)元素及其化合物相關(guān)知識(shí)進(jìn)行梳理，以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)進(jìn)行化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)，并采取一些針對(duì)性教學(xué)措施，嘗試從教和學(xué)兩方面改變傳統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀，不但能夠切實(shí)減輕學(xué)生記憶負(fù)擔(dān)、促進(jìn)學(xué)生有效學(xué)習(xí)，還能進(jìn)一步提升學(xué)生對(duì)于關(guān)鍵知識(shí)內(nèi)容的理解力，以期達(dá)到課堂的有效教學(xué)，同時(shí)影響學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生自我建構(gòu)學(xué)科核心概念，掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，形成主動(dòng)探究的意識(shí)，提高自學(xué)能力、合作交流的能力，以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求。

二、元素及其化合物知識(shí)核心概念的梳理

學(xué)生對(duì)元素及其化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)，金屬及其化合物集中在人教版必修I第三章，非金屬及其化合物集中在人教版必修I第四章，若能對(duì)元素及其化合物知識(shí)的核心概念進(jìn)行梳理研究，并以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，采取針對(duì)性教學(xué)措施進(jìn)行有效教學(xué)，在促進(jìn)教學(xué)效率、學(xué)生學(xué)習(xí)能力提升等方面一定會(huì)起到重要的作用。見圖1，對(duì)金屬、非金屬元素及其化合物知識(shí)單元核心概念進(jìn)行梳理：

三、促進(jìn)中學(xué)生化學(xué)核心概念理解的《富集在海水中的元素——氯》教學(xué)設(shè)計(jì)

1．課標(biāo)要求

課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的要求是“通過實(shí)驗(yàn)了解氯及其重要化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識(shí)其在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響?！睆?qiáng)調(diào)合理利用學(xué)習(xí)資源，在掌握離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等原理性知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過相關(guān)氯氣的化學(xué)實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化學(xué)習(xí)氯氣的性質(zhì)。同時(shí)，通過對(duì)典型非金屬單質(zhì)氯氣的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步掌握學(xué)習(xí)、研究非金屬類物質(zhì)的思路和方法。

2．教材分析

本節(jié)知識(shí)內(nèi)容為人民教育出版社出版的全日制普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《 化學(xué)1（必修）》第四章第二節(jié)《富集在海水中的元素——氯》的第一課時(shí)教學(xué)。由于氯是學(xué)生在中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)過程中所遇到的一種非常典型、重要的非金屬元素，學(xué)生對(duì)氯氣的物理、化學(xué)性質(zhì)及用途等知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行較為全面的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生在了解典型非金屬及其化合物性質(zhì)的同時(shí)，幫助其全面認(rèn)識(shí)化學(xué)元素，特別是學(xué)習(xí)其他非金屬及其化合物的性質(zhì)時(shí)，利于形成正確的元素知識(shí)框架，促進(jìn)掌握科學(xué)的化學(xué)學(xué)習(xí)方法。

3．學(xué)情分析

學(xué)生通過初中化學(xué)的學(xué)習(xí)，知道了一種非金屬單質(zhì)氧氣的物理和化學(xué)性質(zhì)，對(duì)氯元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖及一些含氯的物質(zhì)（NaCl等）也有些了解，但對(duì)海水資源的知識(shí)及氯氣的性質(zhì)還幾乎不知。在本節(jié)課知識(shí)學(xué)習(xí)以前，學(xué)生已經(jīng)初步掌握了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作及方法、常見物質(zhì)的分類方法、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)和常見金屬（Mg、Al、Fe等）單質(zhì)及其化合物的知識(shí)。初步具備了基本的實(shí)驗(yàn)操作能力、基本的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和一定的綜合分析問題的能力。學(xué)習(xí)本課內(nèi)容的可能障礙：

學(xué)生比較難以理解的是氯原子結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的核心概念。學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)誤與誤解是：在實(shí)驗(yàn)探究過程中，觀察還不夠有序、不夠全面，記錄不夠規(guī)范，歸納小結(jié)時(shí)表達(dá)不夠清晰明了。對(duì)氯氣反應(yīng)時(shí)的產(chǎn)物判斷及電子轉(zhuǎn)移情況易出現(xiàn)錯(cuò)誤。

4．教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能：了解氯氣是一種非?；顫姷姆墙饘伲怀醪秸莆章葰獾奈锢硇再|(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。

過程與方法：以現(xiàn)實(shí)實(shí)例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；通過演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生觀察、歸納、總結(jié)能力，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)把握其核心概念。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過氯氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題的能力及自主、合作、探究精神，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和科學(xué)思維方法的養(yǎng)成。

5．重點(diǎn)和難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：氯氣與金屬、非金屬的反應(yīng)；觀察實(shí)驗(yàn)和記錄現(xiàn)象、整理分析得出結(jié)論、歸納總結(jié)核心概念。

教學(xué)難點(diǎn)：從物質(zhì)分類和原子結(jié)構(gòu)的角度整體認(rèn)識(shí)氯氣的化學(xué)性質(zhì)；本節(jié)核心概念的總結(jié)歸納。

6．本節(jié)教學(xué)的核心概念及表述

通過對(duì)氯氣相關(guān)性質(zhì)的學(xué)習(xí)，學(xué)生在掌握氯氣的強(qiáng)氧化性、氯離子的弱還原性及氯原子結(jié)構(gòu)等基本概念的基礎(chǔ)上，總結(jié)出“氯元素原子最外層含有7個(gè)電子，決定了其單質(zhì)具有較強(qiáng)的氧化性”的核心概念，繼而深刻體會(huì)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”的核心概念。具體參見圖2：氯氣的基本概念和核心概念。

圖2 氯氣的基本概念和核心概念

7．教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)與分析

在本節(jié)課堂教學(xué)過程中，教師主要通過閱讀觀察法、實(shí)驗(yàn)探究法、分組討論法、梳理歸納總結(jié)，使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用觀察現(xiàn)象、查閱資料、研討交流、共享成果等多種方式、方法獲取有效的信息，并實(shí)時(shí)運(yùn)用分類、歸納、概括、總結(jié)、提升等方法對(duì)其進(jìn)行整合。強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作探究能力，促進(jìn)學(xué)生歸納總結(jié)能力及實(shí)驗(yàn)探究能力的進(jìn)一步提升。具體教學(xué)過程如下：

情景導(dǎo)入，提高學(xué)習(xí)興趣。播放大海場景視頻，投影圖片展示海水資源組成及氯的應(yīng)用實(shí)例，引導(dǎo)由于氯氣應(yīng)用廣泛，氯氣泄漏也有可能發(fā)生在身邊，如何應(yīng)對(duì)事故？引出課題。

創(chuàng)設(shè)情境，培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力。展示新聞圖片，使學(xué)生了解氯氣泄漏事故的應(yīng)急處理方法，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)氯氣的物理性質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)探究，掌握事實(shí)知識(shí)。以播放實(shí)驗(yàn)錄像和教師學(xué)生配合共同進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)等方式，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析原理，逐步掌握氯氣的基本化學(xué)性質(zhì)。

問題研討，激發(fā)學(xué)生求知欲。提出問題“通過氯氣與金屬和非金屬的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，你對(duì)燃燒的條件及其本質(zhì)有什么新的認(rèn)識(shí)”“從氧化還原反應(yīng)的角度，分析總結(jié)氯氣的性質(zhì)特點(diǎn)”“從化合價(jià)變化的角度分析總結(jié)氯氣及其高價(jià)化合物的性質(zhì)特點(diǎn)”和“從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋氯氣具有的典型化學(xué)性質(zhì)”，引導(dǎo)學(xué)生多角度逐步分析總結(jié)解釋氯氣具有的典型化學(xué)性質(zhì)，為核心概念的總結(jié)做鋪墊。

總結(jié)歸納，掌握核心概念。通過對(duì)氯氣性質(zhì)的多角度分析，你能用一句話概括你對(duì)氯原子結(jié)構(gòu)與氯氣、次氯酸、二氧化氯、氯酸鉀等物質(zhì)的性質(zhì)關(guān)系的理解嗎？引導(dǎo)學(xué)生歸納構(gòu)建完整的氯元素核心概念。

練習(xí)反饋，鞏固提高。通過練習(xí)比較氯氣與硫的性質(zhì)，用原子結(jié)構(gòu)理論解釋溴（Br）與氯同屬“鹵族”元素，其核電荷數(shù)為35，你能根據(jù)氯的性質(zhì)對(duì)溴的性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測嗎？引導(dǎo)學(xué)生利用核心概念推論驗(yàn)證，達(dá)到鞏固提高的目的。

回顧導(dǎo)入，提升問題解決能力?；仡檶?dǎo)入氯氣泄漏事件情境，演示氯氣與水、氫氧化鈉溶液的反應(yīng)，總結(jié)化學(xué)處理方法。

8．教學(xué)過程設(shè)計(jì)

教學(xué)過程設(shè)計(jì)具體見圖3：教學(xué)流程圖

圖3 教學(xué)流程圖

四、教學(xué)反思

在傳統(tǒng)的元素及其化合物的教學(xué)中，學(xué)生記住的是基本物質(zhì)的性質(zhì)、用途，形成的是平面的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，只能解決一些簡單的與其相關(guān)的習(xí)題。而促進(jìn)中學(xué)生化學(xué)核心概念理解的教學(xué)設(shè)計(jì)，則是以核心概念為統(tǒng)領(lǐng)設(shè)計(jì)教學(xué)?？v觀整個(gè)教學(xué)過程，學(xué)生通過氯氣與金屬、非金屬的反應(yīng)事實(shí)，在掌握元素及其化合物的基本性質(zhì)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生逐步從氧化還原反應(yīng)的角度、從化合價(jià)變化的角度及從原子結(jié)構(gòu)的角度分析總結(jié)解釋所具有的典型化學(xué)性質(zhì)，議論研討、歸納總結(jié)與教師精講點(diǎn)撥結(jié)合，逐步梳理掌握相關(guān)的概念，從而歸納其核心概念：氯元素原子結(jié)構(gòu)（最外層7個(gè)電子），決定了其在反應(yīng)中易得電子，趨向于形成-1價(jià)化合物，呈現(xiàn)強(qiáng)的氧化性。提高了學(xué)生觀察、思考、多角度分析、提煉、歸納、總結(jié)的能力，并為促進(jìn)后續(xù)的學(xué)習(xí)及靈活應(yīng)用其所掌握的核心概念奠定良好的基礎(chǔ)。本節(jié)教學(xué)課后反思改進(jìn)為，可把實(shí)驗(yàn)錄像省略，全部進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)而進(jìn)一步提升課堂的時(shí)效性，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)降低污染，強(qiáng)化綠色化學(xué)理念。

（備注：本文為北京市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃校本研究專項(xiàng)課題《提升教師教學(xué)領(lǐng)導(dǎo)力的校本培訓(xùn)策略研究》和北京教育學(xué)院市級(jí)學(xué)科帶頭人及骨干教師培訓(xùn)―化學(xué)學(xué)科項(xiàng)目周玉芝工作室階段成果之一。）