指向思維結(jié)構(gòu)化的任務(wù)型教學(xué)設(shè)計(jì)

施秀美 張賢金

摘要：初中化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)是以學(xué)生化學(xué)知識(shí)建構(gòu)過(guò)程為明線，以學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)展過(guò)程為暗線，發(fā)展學(xué)生多維度的高階思維，形成縱橫交錯(cuò)、立體式的結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)方式。以探秘石頭紙為載體，以生成性資源為抓手，通過(guò)設(shè)計(jì)漸進(jìn)式的學(xué)習(xí)任務(wù)，建構(gòu)物質(zhì)鑒別的一般模型，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的完整過(guò)程，促進(jìn)化學(xué)思維結(jié)構(gòu)化的發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”化學(xué)核心素養(yǎng)的落地生根。

關(guān)鍵詞：思維結(jié)構(gòu)化;任務(wù)型教學(xué);物質(zhì)鑒別思維模型

文章編號(hào)：1008-0546（2020）09-0041-03

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

基于素養(yǎng)為本的化學(xué)課堂，需要搭建知識(shí)與能力的橋梁，而“結(jié)構(gòu)化”是實(shí)現(xiàn)知識(shí)向素養(yǎng)轉(zhuǎn)化的有效途徑。初中化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)是以學(xué)生化學(xué)知識(shí)建構(gòu)過(guò)程為明線，以學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)展過(guò)程為暗線，發(fā)展學(xué)生多維度的高階思維，形成縱橫交錯(cuò)、立體式的結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)方式。而任務(wù)型教學(xué)是一種發(fā)展學(xué)生思維結(jié)構(gòu)化的有效教學(xué)方法、手段或形式，可以為學(xué)生提供在真實(shí)情境中主動(dòng)探索，解決問(wèn)題的機(jī)會(huì)，從而實(shí)現(xiàn)自身的全面發(fā)展。本課例在教學(xué)過(guò)程中，以真實(shí)情境為背景，設(shè)置由淺入深，因疑到證的學(xué)習(xí)任務(wù)，以科學(xué)探究為方法，幫助學(xué)生建構(gòu)物質(zhì)鑒別的方法，同時(shí)培養(yǎng)他們有序的思維習(xí)慣，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S邏輯和質(zhì)疑的思維方式，形成知識(shí)結(jié)構(gòu)化向思維結(jié)構(gòu)化的發(fā)展，為“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”化學(xué)核心素養(yǎng)落到課堂上提供實(shí)踐參考。

一、教學(xué)流程與設(shè)計(jì)思路

“物質(zhì)的鑒別”是初中化學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)，也是重要考點(diǎn)，它在教材中的呈現(xiàn)形式卻以碎片化的知識(shí)滲透在元素化合物的內(nèi)容中，如氧氣和二氧化碳?xì)怏w的鑒別，酸、堿、鹽中溶液的鑒別，有機(jī)物中天然纖維和合成纖維等鑒別，沒(méi)有獨(dú)立的專題學(xué)習(xí)，通常以選擇題多種物質(zhì)鑒別的判斷和填空的形式考查。大部分學(xué)生只能通過(guò)已掌握的部分物質(zhì)的特殊性質(zhì)加以鑒別，還未形成從各物質(zhì)成分不同出發(fā)，尋找物質(zhì)物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不同點(diǎn)，設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同作為證據(jù)，多角度有序地探討物質(zhì)鑒別方法。

因此，本課例圍繞物質(zhì)的鑒別展開(kāi)專題復(fù)習(xí)，在教學(xué)中，以探秘石頭紙為線索，設(shè)計(jì)引導(dǎo)性學(xué)習(xí)任務(wù)，以學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及探究為核心，通過(guò)對(duì)初中系列知識(shí)的有序重組與整合，實(shí)施了遇見(jiàn)石頭紙-初識(shí)石頭紙-鑒別石頭紙-再探石頭紙-重識(shí)石頭紙五個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，教學(xué)過(guò)程中，設(shè)計(jì)了5個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)中承載著不同的功能與價(jià)值。其中在鑒別真假石頭紙的學(xué)習(xí)任務(wù)中，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究，并以實(shí)驗(yàn)中的“異?，F(xiàn)象”作為生成性資源，拓展由疑求證的學(xué)習(xí)任務(wù)。幫助學(xué)生建立物質(zhì)性質(zhì)的知識(shí)結(jié)構(gòu)化，同時(shí)建構(gòu)物質(zhì)鑒別的思維結(jié)構(gòu)化模型，發(fā)展“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”化學(xué)核心素養(yǎng)。

二、教學(xué)目標(biāo)

（1）了解木漿紙與石頭紙的成分、性質(zhì)及用途。復(fù)習(xí)碳酸鹽的檢驗(yàn)，并根據(jù)物質(zhì)的特性多角度設(shè)計(jì)物質(zhì)鑒別的實(shí)驗(yàn)方案。

（2）初步學(xué)會(huì)提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、獲取證據(jù)、形成結(jié)論和交流評(píng)價(jià)等科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)會(huì)物質(zhì)鑒別的方法和實(shí)驗(yàn)探究的一般思路，培養(yǎng)有序的思維習(xí)慣，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S邏輯和質(zhì)疑的思維方式。

（3）建立結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途間聯(lián)系的學(xué)科思想，通過(guò)質(zhì)疑和求證的實(shí)驗(yàn)探究解決問(wèn)題的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生推理與論證科學(xué)思維。樹(shù)立垃圾分類和環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。

三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)：設(shè)計(jì)物質(zhì)鑒別的實(shí)驗(yàn)方案。培養(yǎng)科學(xué)探究中實(shí)證意識(shí)和發(fā)展思維結(jié)構(gòu)化。

難點(diǎn)：建構(gòu)物質(zhì)鑒別思維模型和實(shí)驗(yàn)探究的一般思路。

四、課堂主要教學(xué)過(guò)程

1.創(chuàng)設(shè)情境，引入新課一遇見(jiàn)石頭紙

【學(xué)習(xí)任務(wù)1】教師從快遞包裝箱的主要成分是木漿紙出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生討論傳統(tǒng)造紙工藝的弊端，需要消耗大量的木材，造成森林資源的過(guò)度采伐，使全球森林資源匱乏等環(huán)境問(wèn)題，因此，新型的低碳石頭紙應(yīng)運(yùn)而生，我們就遇見(jiàn)了石頭紙。

設(shè)計(jì)意圖：此任務(wù)基于學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)水平設(shè)計(jì)，知識(shí)內(nèi)容源于生活，創(chuàng)設(shè)的情境對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)具有思考性和真實(shí)性;利用該情境，從化學(xué)視角提煉出有價(jià)值的化學(xué)研究問(wèn)題，容易引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

2.呈現(xiàn)資料，尋找啟示一初識(shí)石頭紙

【學(xué)習(xí)任務(wù)2】視頻展示木漿紙和石頭紙生產(chǎn)的工業(yè)流程，提出任務(wù)：請(qǐng)預(yù)測(cè)石頭紙可能具有哪些性質(zhì)？并提供相關(guān)證據(jù)？

【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生觀看資料在線視頻，了解木漿紙和石頭紙的成分、性質(zhì)、用途等信息。分析木漿紙與石頭紙的成分和性質(zhì)的差異性，基于學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)事實(shí)預(yù)測(cè)石頭紙的性質(zhì)如表1所示。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生利用多種渠道獲取資源支持學(xué)習(xí)任務(wù)，比如基于學(xué)生已有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)或事實(shí)，在學(xué)生預(yù)測(cè)石頭紙的性質(zhì)的過(guò)程，追問(wèn)學(xué)生預(yù)測(cè)的證據(jù)，幫助學(xué)生建立物質(zhì)成分、性質(zhì)及用途間的關(guān)系，建立知識(shí)間的關(guān)聯(lián)性與結(jié)構(gòu)化。同時(shí)，學(xué)生通過(guò)收集證據(jù)，分析推理，預(yù)測(cè)新物質(zhì)的性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)預(yù)測(cè)性質(zhì)的質(zhì)疑和評(píng)價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生批判性地接收和學(xué)習(xí)新知識(shí)，也是落實(shí)證據(jù)推理化學(xué)核心素養(yǎng)的有效途徑。

3.討論方案，初構(gòu)模型一鑒別石頭紙

【學(xué)習(xí)任務(wù)3】教師展示兩張大小相同的白色紙張，組織學(xué)生開(kāi)展鑒別真假石頭紙的學(xué)習(xí)任務(wù)，由各個(gè)小組設(shè)計(jì)、匯報(bào)實(shí)驗(yàn)方案，預(yù)測(cè)相關(guān)現(xiàn)象，并評(píng)價(jià)或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案;初步構(gòu)建物質(zhì)鑒別模型，并能用模型解決相關(guān)問(wèn)題。

【學(xué)生活動(dòng)1】交流研討：①依據(jù)石頭紙的性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案;②各小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)方案如表2所示，并預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。③各小組相互交流和評(píng)價(jià)，并完善實(shí)驗(yàn)方案。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行物質(zhì)鑒別的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，思路從基于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)角度到結(jié)合物質(zhì)特性視角轉(zhuǎn)變，初步建構(gòu)物質(zhì)鑒別的思維模型。同時(shí)對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行歸類整合，方案1-4是利用物質(zhì)物理性質(zhì)的差異性，而其他方案是利用物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不同的角度來(lái)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生利用分類觀來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)和鑒別物質(zhì)的有序的思維習(xí)慣。

【學(xué)生活動(dòng)2】各小組根據(jù)設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)施方案，記錄現(xiàn)象，得出結(jié)論，并分析、討論“異?！睂?shí)驗(yàn)現(xiàn)象，歸納總結(jié)物質(zhì)鑒別需要操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯等基本原則，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中不斷嘗試和驗(yàn)證，完善物質(zhì)鑒別思維模型如圖1。

設(shè)計(jì)意圖：以鑒別石頭紙的真實(shí)情境為背景，通過(guò)體驗(yàn)科學(xué)探究一般過(guò)程，初步學(xué)會(huì)提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、獲取證據(jù)、形成結(jié)論和交流評(píng)價(jià)等實(shí)驗(yàn)方法探究的一般思路，建立和完善物質(zhì)鑒別的思維模型。

4.分析異常，應(yīng)用模型——再探石頭紙

【學(xué)習(xí)任務(wù)4】引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際現(xiàn)象與預(yù)測(cè)現(xiàn)象異常的情況進(jìn)行分析，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生的“異?！爆F(xiàn)象進(jìn)行質(zhì)疑再探究，同時(shí)修正物質(zhì)鑒別方案。

【學(xué)生活動(dòng)】“異?，F(xiàn)象”如表3所示，應(yīng)用物質(zhì)鑒別思維模型推理，解析現(xiàn)象“異?！保赡苁怯晌镔|(zhì)的組成成分決定的，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)木漿紙和石頭紙成分的再探究，拓展延伸對(duì)石頭紙和木漿紙工業(yè)生產(chǎn)流程的深度學(xué)習(xí)，工業(yè)生產(chǎn)石頭紙是將碳酸鈣研磨成超細(xì)微粒后，吹塑成紙，并經(jīng)涂布工藝特殊加工，將聚乙烯包裹在碳酸鈣表面，所以出現(xiàn)了①和②方案中“異?！爆F(xiàn)象。而木漿紙制漿工業(yè)流程中加入堿性溶液如燒堿等，主要成分有部分碳酸鹽殘留，所以加鹽酸后會(huì)有氣泡產(chǎn)生。同時(shí)，原因的解析也能從初始石頭紙的環(huán)節(jié)找到相關(guān)證據(jù)。

設(shè)計(jì)意圖：“異?！爆F(xiàn)象再探究，是對(duì)物質(zhì)鑒別思維模型的逆推應(yīng)用，同時(shí)，基于真實(shí)情境的“異?！狈治觯c學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生激烈的沖突，從而激發(fā)學(xué)生解決真實(shí)新問(wèn)題的欲望，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S邏輯和質(zhì)疑、求證的思維方式。

5.辯證認(rèn)識(shí)，分類回收——重識(shí)石頭紙

【學(xué)習(xí)任務(wù)5】從辯證的角度了解石頭紙的應(yīng)用與前景，再次引起學(xué)生對(duì)垃圾分類的關(guān)注，樹(shù)立環(huán)保意識(shí)。

【學(xué)生活動(dòng)】通過(guò)視頻了解石頭紙隨意丟棄會(huì)造成一定的環(huán)境問(wèn)題，需要進(jìn)行分類回收再利用。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生從辯證角度認(rèn)識(shí)化學(xué)物質(zhì)，讓垃圾分類理念真正有效地內(nèi)化為學(xué)生的基本素養(yǎng)。幫助學(xué)生再次樹(shù)立環(huán)境保護(hù)的意識(shí)，有效落實(shí)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感的核心素養(yǎng)。

五、教學(xué)反思及建議

1.以真實(shí)情境為背景，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、求證的思維方式

化學(xué)思維結(jié)構(gòu)化的建構(gòu)，需要以化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)為載體。情境教學(xué)的倡導(dǎo)者Brown，Collin，Duguid認(rèn)為：“知識(shí)只有在它們產(chǎn)生及應(yīng)用的情境中才能產(chǎn)生意義。所以，學(xué)習(xí)知識(shí)的最好方法就是在情境中進(jìn)行?！蓖瑫r(shí)，2017版《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》則進(jìn)一步明確指出“真實(shí)、具體的問(wèn)題情境是學(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)。”因此，以真實(shí)情境為背景的教學(xué)，更容易發(fā)展學(xué)生解決問(wèn)題和深度思維能力。在教學(xué)過(guò)程中，從探秘石頭紙的真實(shí)情境出發(fā)，以任務(wù)型教學(xué)為手段，通過(guò)鑒別真假石頭紙的環(huán)節(jié)，引發(fā)學(xué)生對(duì)物質(zhì)鑒別的探究，教師再利用學(xué)生在探究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的“異?，F(xiàn)象”的真實(shí)情境，以生成性資源為抓手，再探石頭紙，進(jìn)一步引發(fā)學(xué)生尋找證據(jù)進(jìn)行推理。當(dāng)真實(shí)的現(xiàn)象情境與學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生了沖突，促使學(xué)生批判性地接收和學(xué)習(xí)新知識(shí)，建立知識(shí)間的相互聯(lián)系，從而引發(fā)學(xué)生使用分析、類比、推理等思維方法來(lái)形成并修正科學(xué)解釋，培養(yǎng)了學(xué)生質(zhì)疑、求證的思維方式。

2.以科學(xué)探究為方法，幫助學(xué)生建構(gòu)、應(yīng)用思維模型

思維模型的建構(gòu)是內(nèi)隱的，需要外顯的科學(xué)探究過(guò)程做平臺(tái)。在教學(xué)過(guò)程中，設(shè)計(jì)了環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)的科學(xué)探究活動(dòng)。首先，通過(guò)鑒別石頭紙來(lái)體驗(yàn)科學(xué)探究一般過(guò)程，初步學(xué)會(huì)提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、獲取證據(jù)、形成結(jié)論和交流評(píng)價(jià)等實(shí)驗(yàn)方法探究的一般思路。其次，建立物質(zhì)鑒別的思維模型，物質(zhì)成分不同導(dǎo)致物質(zhì)性質(zhì)不同，物質(zhì)性質(zhì)不同，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同，從而完成物質(zhì)的鑒別。接著，以科學(xué)探究過(guò)程中出現(xiàn)的“異?！爆F(xiàn)象進(jìn)行探究活動(dòng)，注重依據(jù)事實(shí)進(jìn)行思維模型的應(yīng)用和逆推，通過(guò)查閱資料、實(shí)驗(yàn)等多種手段對(duì)證據(jù)進(jìn)行收集、推理和驗(yàn)證，最終解析異常現(xiàn)象的緣由，促進(jìn)學(xué)生對(duì)模型建構(gòu)和應(yīng)用的理解。最后，培養(yǎng)了學(xué)生有序的思維習(xí)慣，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S邏輯和質(zhì)疑的思維方式，形成知識(shí)結(jié)構(gòu)化向思維結(jié)構(gòu)化的發(fā)展，為“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”化學(xué)核心素養(yǎng)落地生根提供課堂實(shí)踐的參考。