基于學(xué)習(xí)進階與層級問題的初中化學(xué)氣體制取實驗教學(xué)實踐研究

黃碧云

摘要：初中化學(xué)是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的啟蒙學(xué)科，然而不同學(xué)生的心理和認知能力不同，在學(xué)習(xí)的過程中可能會遇到一些難越的“階梯”，會產(chǎn)生一些思維障礙，進而在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生挫敗感，降低學(xué)習(xí)效率。因此，筆者在初中化學(xué)氣體制取實驗中嘗試采用創(chuàng)設(shè)層級問題教學(xué)的方式，巧設(shè)學(xué)習(xí)進階，優(yōu)化課堂，幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的思維障礙，并通過層級問題誘發(fā)思維提升。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué);氣體制取;學(xué)習(xí)進階;層級問題

學(xué)習(xí)進階是近幾年美國科學(xué)教育改革中的一個新興的概念。其內(nèi)涵可理解為：是學(xué)生圍繞某一主題內(nèi)容進行由淺入深、螺旋上升式有序?qū)W習(xí)的學(xué)習(xí)路徑，以實現(xiàn)學(xué)生思維進階發(fā)展為最終目的，幫助學(xué)生理解主題概念（規(guī)律）或掌握相關(guān)技能[1]。

新課程標(biāo)準的理念是在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的過程中，既要面對全體學(xué)生，又要尊重個別差異。實驗教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的靈魂，為了使不同層次的學(xué)生在同一個課堂中能最大化地獲取知識，提升思維品質(zhì)，筆者嘗試在氣體制取實驗教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)層級問題，給學(xué)生鋪設(shè)思維階梯，讓學(xué)生順利跨越 “最近發(fā)展區(qū)”。下面以“二氧化碳制取的研究”新授課為例展開探討。

1內(nèi)容分析

2011 版《初中化學(xué)課程標(biāo)準》中提出初中生應(yīng)“初步學(xué)習(xí)運用簡單的裝置和方法制取某些氣體”。作為應(yīng)掌握的基本實驗技能，氣體制取實驗也是化學(xué)中考的必考內(nèi)容之一，在初中化學(xué)教學(xué)中的地位舉足輕重[2]。

在學(xué)習(xí)本課之前，學(xué)生已學(xué)習(xí)了“氧氣的實驗室制取”，但學(xué)習(xí)制取氧氣時，學(xué)生接觸到的知識是零散的、不系統(tǒng)的。學(xué)生能根據(jù)課本中提供的圖組裝出制取氧氣的裝置圖，但并沒有思考這個裝置圖為什么是這樣的，缺乏對相關(guān)知識之間內(nèi)在聯(lián)系的深入認識。而“二氧化碳的實驗室制取研究”進一步從反應(yīng)原理、裝置選擇、驗滿和檢驗等方面總結(jié)制取氣體的一般思路和方法，加強學(xué)生對氣體制取實驗體系的整體認識[3]。

由“表1”縱向看教材，關(guān)于氣體制取教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置是有梯度的（如圖1），從對氣體制取的初步認知，到對氣體制取原理和裝置選擇的深度認知，及設(shè)計實驗方案和評價實驗方案的高階思維發(fā)展，再到對實驗室制取氣體的原理和方法的綜合應(yīng)用，為學(xué)生鋪設(shè)了思維進階的踏腳板。

2以層級問題為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計與實施

以層級問題為導(dǎo)向的教學(xué)核心有兩點：一是圍繞教學(xué)重點有層次地構(gòu)建核心問題，通過問題探索，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、維持學(xué)習(xí)動機;二是在實際教學(xué)過程中將所設(shè)置的問題順利實施。在初中化學(xué)氣體制取實驗教學(xué)中，通過有層次地設(shè)置問題，將實驗活動與問題相融合，有利于驅(qū)動學(xué)生思維的發(fā)展，形成基本實驗技能，并提升實驗思維力。

2.1以層級問題為導(dǎo)向的教學(xué)思路

“二氧化碳的實驗室制取研究”是在學(xué)生已有知識（制取氧氣）的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生建立“反應(yīng)物的狀態(tài)、反應(yīng)條件與氣體發(fā)生裝置”、“氣體的性質(zhì)與收集裝置”、“氣體的性質(zhì)與驗滿、檢驗方法”之間的聯(lián)系，從而形成相互聯(lián)系、系統(tǒng)化的氣體制取實驗思路。而利用好“制取氧氣”的知識基礎(chǔ)，設(shè)置好層級問題，可以使學(xué)生輕松地順階而上，從新的知識層面掌握氣體制備的一般方法[4]。

2.2以層級問題為導(dǎo)向的教學(xué)實施

實踐是檢驗方法的主要途徑。以層級問題為導(dǎo)向的教學(xué)實施主要在于運用所設(shè)置的問題，達成學(xué)生思維的順利過階。在氣體制取實驗教學(xué)中，最終要實現(xiàn)學(xué)生動手能力和實驗思維的雙提升。

2.2.1 知識線一：確定反應(yīng)原理

氣體制取一般思路的第一步是確定反應(yīng)原理，作為本課層級問題的起點，鋪設(shè)的問題需要降低學(xué)生的心理難度，讓大多數(shù)學(xué)生都愿意邁出第一步，才有持續(xù)思考的可能，因此，適當(dāng)?shù)刂敢?，有利于消除學(xué)生的思維障礙，讓學(xué)生從容進入思考圈。

實施策略：通過問題1（你知道有哪些方法可以產(chǎn)生CO2嗎？）的談話式表達，以輕松自然的氣氛為思考入點，引導(dǎo)學(xué)生回憶所學(xué)的知識;進而通過問題2（以下產(chǎn)生CO2的反應(yīng)能用于實驗室制取CO2嗎？），并利用“反應(yīng)原理選擇指引”（如圖2）和結(jié)論指引（生成的氣體可能不純的是， 操作復(fù)雜，反應(yīng)條件難以達到的是） ?！睘閷W(xué)生搭建思維階梯，幫助學(xué)生順利越過思維障礙。

通過問題3（所用藥品的組成中應(yīng)該具有什么特點呢？）激發(fā)學(xué)生聯(lián)系“質(zhì)量守恒定律”中的“元素守恒”，歸納藥品組成的共同點，思維得到進一步拓展;在此基礎(chǔ)上，給出碳酸鹽能與酸反應(yīng)生成CO2的“資料提示”（如圖3），并簡單介紹藥品的狀態(tài)，為學(xué)生的進一步思考提供知識基礎(chǔ)和后面選擇裝置做知識鋪墊。

通過問題4（選擇的固體藥品和液體藥品分別是什么？）設(shè)疑，并設(shè)置“層級對照實驗”（如表3）指引學(xué)生分別探究適宜制取CO2的固體藥品和液體藥品，既能引導(dǎo)學(xué)生順利選擇藥品，又能向?qū)W生滲透有關(guān)反應(yīng)物狀態(tài)影響反應(yīng)速率的意識，環(huán)環(huán)相扣，為下面的學(xué)習(xí)搭建又一思維階梯。

2.2.2 知識線二：實驗裝置的遷移確定

氣體制取的知識核心之一是確定實驗裝置，而實驗室制取二氧化碳的裝置選擇可以實驗室制氧氣的裝置為原型，作為層級問題設(shè)置的切入點，使學(xué)生在歸納、比較已學(xué)知識的過程中，遷移到新的知識系統(tǒng)，進而順利形成新的知識體系和實驗思維。

實施策略：以問題5（根據(jù)“氧氣的制取”的裝置原型，你能選擇出實驗室制取CO2的發(fā)生裝置和收集裝置嗎？）為層級問題的起點，聯(lián)系舊知，觸發(fā)新知。

如圖4，從制備和收集氧氣的裝置原型出發(fā)，以影響因素為指引，通過確定的反應(yīng)原理為途徑，從而確定制備和收集二氧化碳的實驗裝置，并通過對萬能瓶收集二氧化碳的進氣口選擇（“a”或“b”）進行討論，實現(xiàn)實驗思維和知識遷移能力的進階提升。

2.2.3 知識線三：驗滿和檢驗的不同操作方法

氣體的檢驗與驗滿是氣體制取實驗的一部分（如圖5），它 聯(lián)系了氣體的性質(zhì)，通過氧氣和二氧化碳的不同檢驗方法，加深學(xué)生對氣體“特性”與“檢驗”之間聯(lián)系的理解;通過二氧化碳“驗滿”和“檢驗”的不同方法，提升學(xué)生對達到不同實驗?zāi)康囊扇〔煌僮鞣椒ǖ膶嶒炓庾R。

實施策略：筆者認為這部分需要突破的是“驗滿”的方法及“驗滿”與“檢驗”的區(qū)別。雖然人教版九年級化學(xué)上冊教材中，關(guān)于二氧化碳性質(zhì)的學(xué)習(xí)安排在“二氧化碳制取的研究”之后，但在學(xué)生已有的知識系統(tǒng)中，對于“CO2能使澄清石灰水變渾濁”和“CO2不支持燃燒”的性質(zhì)已經(jīng)比較熟悉，所以采用展示實驗動圖的形式，以形象直觀的方式帶領(lǐng)學(xué)生回憶已有的知識，重新認識檢驗CO2的方法與操作。

關(guān)于“驗滿”的方法，學(xué)生初學(xué)時常誤選用“石灰水”進行“驗滿”，因此，在教學(xué)過程中，教學(xué)目標(biāo)應(yīng)定為幫助不同層次的學(xué)生理解“驗滿”與“檢驗”的區(qū)別，并深層次理解“驗滿”與“檢驗”是利用二氧化碳的不同性質(zhì)。在學(xué)生思考和回答的過程中，引導(dǎo)其歸納出實驗室制取氣體的一般思路和流程，促進不同層次學(xué)生實驗思維的形成。

2.2.4 知識線四：完整的實驗操作步驟

學(xué)生動手能力的提高也是實驗教學(xué)目標(biāo)和要求的一個方面，在氣體制取實驗中，學(xué)生能動手實驗的基礎(chǔ)是——明確實驗操作步驟，從思維上形成動手操作的邏輯順序。因此，從整體上了解完整的實驗操作步驟，有利于提高學(xué)生實驗操作能力，使學(xué)生從理論層級進階到實際操作層級，提升氣體制取實驗操作能力。

實施策略：設(shè)置任務(wù)型問題8（實驗室制取CO2的操作應(yīng)如何進行？），促使不同層次的學(xué)生整理實驗室制取CO2具體的實驗步驟——連、查、裝、收、驗，并通過實驗視頻直觀內(nèi)化，讓學(xué)生初步認識實驗室制取CO2操作的邏輯順序和初步具備操作意識，為下一課時學(xué)生實驗的順利進行做好知識準備。

3評價與反思

筆者通過大膽嘗試，在“二氧化碳制取的研究”新授課中實行創(chuàng)設(shè)層級問題教學(xué)的實踐。在課程設(shè)計方面，從實驗室制取氧氣的原型出發(fā)，引出實驗室制取二氧化碳的相關(guān)知識，并在能力提升方面設(shè)計了對多功能瓶的收集二氧化碳的研究和討論;在課堂活動方面，以小組傳、幫、帶的形式促進學(xué)生的合作與思考，發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生對氣體制取的思路有了一定的認識和理解，動手能力和合作能力也有所提升，知識遷移能力和實驗認知能力方面也有一定程度的提高，但是受到課堂時間和學(xué)生本身個性的制約，仍有部分學(xué)生在課堂上未能得到充分的鍛煉，思維難以拓展，思考未能入圈，在實驗教學(xué)中，如何優(yōu)化創(chuàng)設(shè)層級問題，以求達到教學(xué)效益最大化，還需要慢慢探討。作為初中化學(xué)教師，我們應(yīng)圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)，在化學(xué)實驗課堂上實施層級問題教學(xué)，在設(shè)計教學(xué)方案時創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生認知水平的層級問題，為每個學(xué)生的發(fā)展創(chuàng)造有力條件，讓每個學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)實驗中輕松進階，達到較高層次的思維發(fā)展。

參考文獻：

[1]皇甫倩，常珊珊，王后雄. 美國學(xué)習(xí)進階的研究進展及啟示[J].外國中小學(xué)教育，2015（8）：53-59

[2]王東.氣體制取的學(xué)習(xí)內(nèi)容疑難分析和解決策略[J].化學(xué)教學(xué)，2013，（12） ：55-57.

[3]張瑞瑛.用問題引導(dǎo) 促學(xué)生思維發(fā)展——以初中化學(xué)“二氧化碳制取的研究”教學(xué)為例[J].教育與裝備研究，2018，（3）：28-31.

[4]黃恭福1，鄒海龍2.在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)[J].實驗教學(xué)與儀器，2019，（12） ：7-10.