“素養(yǎng)為本”視角下化學(xué)理論性知識(shí)教學(xué)實(shí)踐與思考

杜林存

摘要：以“化學(xué)反應(yīng)的方向”為例，介紹了在“素養(yǎng)為本”視角下化學(xué)理論性知識(shí)教學(xué)的幾個(gè)環(huán)節(jié)。用教師教學(xué)方式的改變促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，從而達(dá)到落實(shí)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);化學(xué)反應(yīng)方向;理論性知識(shí);教學(xué)

文章編號(hào)：1008-0546（2019）06-0031-03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.06.009

一、教學(xué)背景

化學(xué)知識(shí)是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體，而發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，要求教師積極開展“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)實(shí)踐，主動(dòng)探索“素養(yǎng)為本”的有效課堂教學(xué)模式和策略?；瘜W(xué)理論性知識(shí)在中學(xué)化學(xué)課程體系中有著非常重要的作用。學(xué)生通過學(xué)習(xí)化學(xué)理論能夠從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，掌握物質(zhì)之間內(nèi)在的聯(lián)系及其變化的規(guī)律。這對(duì)學(xué)生后續(xù)新知的學(xué)習(xí)，實(shí)際問題的解決以及學(xué)科核心素養(yǎng)的形成有積極的引領(lǐng)和推進(jìn)作用。

然而在實(shí)際教學(xué)過程中，針對(duì)化學(xué)理論性知識(shí)抽象晦澀，教學(xué)難度大的特點(diǎn)，教師往往采用“灌輸”的方式，平鋪直敘地告知學(xué)生原理，并通過例題講解強(qiáng)化訓(xùn)練加以記憶。這樣的課堂看似高效，實(shí)則忽略了學(xué)生已有的認(rèn)知與體驗(yàn)，無法形成矛盾沖突，使得課堂索然無味。這樣的課堂也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，機(jī)械性地背誦、記憶規(guī)律，無法靈活地運(yùn)用原理去分析和解決實(shí)際問題，不利于學(xué)生核心素養(yǎng)的形成。

筆者選取蘇教版《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊中“化學(xué)反應(yīng)的方向”一課，嘗試在“素養(yǎng)為本”視角下進(jìn)行理論性知識(shí)的教學(xué)實(shí)踐，愿與大家交流探討。

二、課堂教學(xué)實(shí)踐

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)真實(shí)可感的教學(xué)情境，感性認(rèn)知“方向性”

一個(gè)真實(shí)可感的情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺(tái)，而理論性知識(shí)學(xué)習(xí)的第一階段即為感性認(rèn)識(shí)。因此，我們要?jiǎng)?chuàng)設(shè)與學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)相匹配的教學(xué)情境，讓學(xué)生喚醒所要學(xué)習(xí)知識(shí)相關(guān)的具體例證或感性經(jīng)驗(yàn)。筆者借助三個(gè)例子讓學(xué)生感知自然界中的“方向性”。

設(shè)計(jì)意圖：借助學(xué)生熟悉的“瀑布從高處流向低處”這一自然現(xiàn)象，喚醒學(xué)生對(duì)自然變化方向性的感性認(rèn)知，再通過讓學(xué)生感受橡皮筋的拉伸和收縮，加深對(duì)于自然變化“自發(fā)”和“非自發(fā)”的理解，最后讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思考如何借助外界幫助能夠讓非自發(fā)的反應(yīng)發(fā)生。整個(gè)過程以自然變化為著手點(diǎn)，最終回歸到化學(xué)變化，三個(gè)例子層層遞進(jìn)，環(huán)環(huán)相扣，再結(jié)合教材中的“交流與討論”，落實(shí)“自發(fā)反應(yīng)”的概念。

環(huán)節(jié)二：從感性到理性，自發(fā)反應(yīng)條件初探

概念形成的第二階段就是要從感性認(rèn)識(shí)提升到理性認(rèn)知的階段。該過程需要學(xué)生對(duì)獲得的已有感性經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析、對(duì)比、辨別，找出這些經(jīng)驗(yàn)中的共同特征，再對(duì)這些特征進(jìn)行抽象與概括，從而形成概念，這也是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。據(jù)此，筆者首先讓學(xué)生小組討論這過程能自發(fā)進(jìn)行的可能原因。學(xué)生積極討論并歸納出：

并且總結(jié)得出規(guī)律：反應(yīng)放熱，體系能量下降，有利于自發(fā)。反應(yīng)放熱越多，體系能量降低得越多，反應(yīng)越完全。

設(shè)計(jì)意圖：從對(duì)自然變化自發(fā)性的感性認(rèn)識(shí)上升到理性分析歸納出這些變化過程中所呈現(xiàn)的能量特點(diǎn)，再演繹到絕大多數(shù)放熱反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行。規(guī)律的得出都是學(xué)生根據(jù)已有的生活經(jīng)驗(yàn)加以分析對(duì)比得出的，這不僅使課堂氛圍更加積極活躍，也讓學(xué)生在課堂上學(xué)會(huì)分析問題與解決問題，在自我建構(gòu)中不斷提升，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。

環(huán)節(jié)三：疑惑與解惑，明確反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行條件

筆者認(rèn)為在化學(xué)課堂上如果學(xué)生始終處于“不假思索地對(duì)答如流”狀態(tài)，無法真正提升學(xué)生的思維品質(zhì)，因?yàn)樗麄冃枰幸欢巍俺聊钡乃季S碰撞期。此外，如果在概念課中引入實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特價(jià)值，也對(duì)全面發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有著極為重要的作用。

據(jù)此，在環(huán)節(jié)二的基礎(chǔ)之上，筆者提出“放熱過程能自發(fā)進(jìn)行，那是不是意味著吸熱過程就不能自發(fā)進(jìn)行了？”這一問題使得整個(gè)教室異常的寂靜。這個(gè)問題與前一環(huán)節(jié)得出的結(jié)論在學(xué)生的腦海里形成了極強(qiáng)的認(rèn)知沖突，思維的火花也由此碰撞出來——反應(yīng)放熱是影響反應(yīng)自發(fā)性的一個(gè)因素但不是唯一因素。在學(xué)生百思不得其解之時(shí)，順勢(shì)安排了三個(gè)活動(dòng)：

三個(gè)活動(dòng)帶給學(xué)生“生活印象”“視覺”“觸覺”上強(qiáng)烈的沖擊，更引發(fā)學(xué)生的頭腦風(fēng)暴“這些變化都是吸熱的過程，為何還能自發(fā)進(jìn)行？”學(xué)生帶著疑問通過觀察這三個(gè)過程的化學(xué)表達(dá)以及小組討論，得出這些變化都使得體系變得更加混亂，并結(jié)合書本關(guān)于混亂度的闡述得出結(jié)論：化學(xué)反應(yīng)的熵變?cè)酱?，越有利于自發(fā)。熵變與焓變一樣也是影響反應(yīng)自發(fā)性的一個(gè)重要因素。

體系能量降低和混亂度增大都有促進(jìn)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的傾向。因此，要正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行，必須綜合反應(yīng)的焓變和熵變。于是讓學(xué)生思考以下反應(yīng)的焓變熵變以及反應(yīng)自發(fā)的條件。

設(shè)計(jì)意圖：通過有目的的設(shè)問，讓學(xué)生形成“認(rèn)知沖突”，再通過精心設(shè)計(jì)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)，以及實(shí)驗(yàn)過程的化學(xué)表達(dá)，將抽象內(nèi)容可視化，宏微觀結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化的本質(zhì)和規(guī)律，明確除了焓變之外，熵變也是影響反應(yīng)自發(fā)性的一個(gè)重要因素。并通過列舉、分析典型的化學(xué)反應(yīng)歸納出焓變、熵變、溫度與反應(yīng)自發(fā)性的關(guān)系。這一階段也是形成概念的關(guān)鍵階段。

環(huán)節(jié)四：概念的明確與應(yīng)用，加深對(duì)化學(xué)理論的理解

這一階段就是進(jìn)一步明確概念，需要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一些概念的變式練習(xí)，通過對(duì)不同變式進(jìn)行比較，突出概念的最為關(guān)鍵的特征。這樣能使學(xué)生更為精確、有效地把握概念，能夠?qū)Ω拍钸M(jìn)行靈活熟練的運(yùn)用。

從焓變與熵變來判斷，該反應(yīng)在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行。但筆者在課堂上追問了一句：那么你媽媽的鉆石戒指有沒有變成石墨？聽到這個(gè)問題的時(shí)候，教室里的學(xué)生哄堂大笑，被提問者立馬改口說不能自發(fā)進(jìn)行，但是又與剛剛所學(xué)知識(shí)相沖突，苦惱不已。其他同學(xué)也普遍流露出疑惑的表情。筆者順勢(shì)解釋學(xué)習(xí)反應(yīng)自發(fā)性的意義：首先是尋求一種客觀理論判斷依據(jù)，判斷一個(gè)反應(yīng)能否發(fā)生，預(yù)期一個(gè)新反應(yīng)，減小代價(jià)。其次反應(yīng)的自發(fā)性只用于判斷反應(yīng)的方向，不能確定反應(yīng)是否發(fā)生或者發(fā)生過程中的速率。學(xué)生聽完也是恍然大悟，對(duì)反應(yīng)自發(fā)性有了更深一步的理解。

變式三：1791年人們?cè)诮鸺t石的礦物（主要成分TiO2，含量95%）中發(fā)現(xiàn)了鈦元素，而第一次制得純凈的鈦卻是在1910年。從下列提供的方程式分析鈦元素的發(fā)現(xiàn)到金屬鈦的制備為什么經(jīng)歷了這么長(zhǎng)的時(shí)間？后來為什么又能夠成功制備？

學(xué)生通過所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)原始反應(yīng)吸熱且熵減，在任何溫度下均不能自發(fā)進(jìn)行，因此，從發(fā)現(xiàn)鈦元素到獲得鈦元素經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的時(shí)間。而引入石墨與氧氣的反應(yīng)之后，綜合反應(yīng)轉(zhuǎn)化為放熱且熵增的反應(yīng)，在任何溫度下均可以自發(fā)進(jìn)行。以此讓學(xué)生體會(huì)到化學(xué)反應(yīng)方向判斷的價(jià)值。

設(shè)計(jì)意圖：將抽象的化學(xué)理論放到實(shí)際問題中進(jìn)行分析、對(duì)比，三個(gè)變式既有迷思概念的干擾，又有概念之間的聯(lián)系與區(qū)別，更有概念的深入與發(fā)展，使得整個(gè)課堂氛圍達(dá)到了一個(gè)高潮。

上述四個(gè)環(huán)節(jié)是以“素養(yǎng)為本”視角下化學(xué)理論性知識(shí)教學(xué)的探索，總體來說還是比較成功的，課堂中既有追求知識(shí)的歡聲笑語，也有遇到問題的一片沉默，更有進(jìn)發(fā)思維火花的柳暗花明。那么在今后的教學(xué)中能否把化學(xué)理論性知識(shí)的教學(xué)形成一個(gè)體系，筆者將繼續(xù)探索。