例談基于學(xué)習(xí)進階理解化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的教學(xué)實踐研究

李雪慧

摘要：基于學(xué)習(xí)知識是一個有序的過程，以“二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)”為例，以書本簡單實驗引導(dǎo)學(xué)生將反應(yīng)由“無現(xiàn)象”向“有現(xiàn)象”過渡。采用進階式教學(xué)模式，將“看不見”變成“看得見”，可促進學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)深度理解;通過進階式教學(xué)多維度培養(yǎng)學(xué)生“學(xué)”“做”“研”能力，促進化學(xué)核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

關(guān)鍵詞：進階式教學(xué);化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì);核心素養(yǎng)

學(xué)科知識和學(xué)科活動是學(xué)科核心素養(yǎng)形成的主要載體和主要路徑[1]，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中不斷的構(gòu)建化學(xué)學(xué)科概念模型，促進學(xué)科素養(yǎng)水平提升。以學(xué)生學(xué)習(xí)的認知規(guī)律為標準，對課程內(nèi)容進行再次設(shè)計，將“學(xué)”“做”“研”融為一體;以學(xué)生的認知水平為基礎(chǔ)，采用進階式教學(xué)模式進行教學(xué)。本文以“探究二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)”為例，采用“有序構(gòu)建逐步完善”進階式課堂教學(xué)模式，促進學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)深度學(xué)習(xí)，對培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)進行初步的嘗試。

1 化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的理解

“化學(xué)是一門在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的基礎(chǔ)自然科學(xué)，其特點是研究物質(zhì)和創(chuàng)造物質(zhì)。”[2]這可以理解為，化學(xué)是研究物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的科學(xué)，這過程中涉及物質(zhì)的化學(xué)變化，即化學(xué)變化的本質(zhì)。在初中階段，化學(xué)變化的本質(zhì)可以從兩個層面理解，宏觀層面，指“新物質(zhì)生成”;微觀層面，指“分子分裂成原子，原子再結(jié)合成新的分子”;

2 進階式教學(xué)在初中化學(xué)課堂教學(xué)的必要性

學(xué)習(xí)進階是學(xué)生在一個時間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和探究某一主題時，依次進階、逐級深化的思維方式的描述，在具體教學(xué)實踐中已得到廣泛應(yīng)用。[3]隨著初中化學(xué)學(xué)習(xí)的不斷深入，對于化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的理解，從概念進階看“化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)”有不同的層次要求。從宏觀辨識的角度解析化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)--有新物質(zhì)生成，伴隨著學(xué)習(xí)的深入，通過探析分子、原子性質(zhì)，思維方法由宏觀實驗現(xiàn)象感知--想象微觀世界進階，初步構(gòu)建從宏觀辨識到微觀探析的認知模式，學(xué)會從原子、分子水平理解化學(xué)變化的本質(zhì)，這是一個循序漸進的認識過程。通過“有序構(gòu)建逐步完善”的進階式教學(xué)策略，能有效實現(xiàn)“化學(xué)變化實質(zhì)”主題知識的認知發(fā)展。

3 基于進階式教學(xué)理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)的實踐

在復(fù)習(xí)課設(shè)計的時候，根據(jù)教材內(nèi)容的有序性，將化學(xué)學(xué)科本質(zhì)和學(xué)科思維方法提煉出來，運用到整個教學(xué)過程，把相關(guān)的知識由簡單到復(fù)雜串聯(lián)起來，讓學(xué)生對知識點的理解從特殊到一般，由點形成面，最后把物質(zhì)間的共性總結(jié)成規(guī)律;比如：對于沒有明顯實驗現(xiàn)象的實驗，如何證明物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（如CO2與NaOH反應(yīng)）實質(zhì)是探究化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)。人教版九年級《化學(xué)（下冊）》只是簡單的提了CO2能NaOH與發(fā)生反應(yīng)（給出化學(xué)方程式），并沒有進行探究實驗。因此本文以“探究CO2與NaOH是否反應(yīng)”為例，對如何將化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)進行進階式教學(xué)進行闡述。

3.1回憶書本實驗，拋出主題問題

先讓學(xué)生回憶人教版上冊實驗，如圖1所示：

如上圖所示：上冊的實驗先讓學(xué)生從宏觀辨識的角度認識化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，如：物質(zhì)顏色的改變（鐵絲燃燒、碳還原氧化銅等）;生成氣體（硫粉燃燒等）;生成沉淀（CO2與澄清石灰水反應(yīng)等）;根據(jù)學(xué)生掌握知識的有序性，對于無現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)進行實驗設(shè)計，如：測定空氣中氧氣含量、二氧化碳溶解性實驗，借助壓強差將“看不到”的實驗現(xiàn)象變成“看得到”。利用該原理，拋出研究主題，對于同類型無明顯現(xiàn)象的實驗也可以利用同種原理將反應(yīng)變成“可視”的實驗，讓學(xué)生動手設(shè)計實驗方案，驗證猜想。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的有序性，課堂上實施進階式教學(xué)，逐步提升學(xué)生的認知和思維水平。

3.2根據(jù)實驗原理，設(shè)計探究實驗

學(xué)生活動：提供實驗藥品及器材，選擇合適的藥品設(shè)計實驗方案（4人一組），并驗證實驗方案的可行性。通過實驗，學(xué)生將“理論--實踐”結(jié)合在一起，直觀感受實驗效果，使在復(fù)習(xí)課中學(xué)生只“動腦、動口”的習(xí)慣向“動腦、動口、動手”轉(zhuǎn)變，提升課堂趣味性的同時再次激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的熱情。

3.2.1從反應(yīng)物減少的角度理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)

引導(dǎo)學(xué)生回憶上冊書本第六單元證明“二氧化碳溶于水的實驗--往充滿CO2的軟塑料瓶里加水，振蕩，發(fā)現(xiàn)塑料瓶變扁”，學(xué)生模仿該實驗，將水換成NaOH溶液進行實驗，大部分學(xué)生塑料瓶變扁就認為兩者發(fā)生反應(yīng)，這說明這部分學(xué)生的認知水平處于第1階段。小組的同學(xué)通過討論發(fā)現(xiàn)，CO2溶于水也能使塑料瓶變扁，在此基礎(chǔ)上增加了一組對比實驗--“往充滿CO2的塑料瓶中加入等量的水”，通過對比實驗，排除了水對實驗的干擾，由此看出學(xué)生的認知水平處于第2階段。通過實驗，可以從反應(yīng)物減少的角度判斷反應(yīng)是否發(fā)生--即CO2是否減少（如圖1所示）。

進一步讓學(xué)生學(xué)會“氣體減少產(chǎn)生壓強差”這一思維方法的遷移，鼓勵學(xué)生從該角度繼續(xù)設(shè)計對比實驗（如圖3所示）;

讓學(xué)生學(xué)會由“簡單”到“復(fù)雜”，由“特殊”到一般的進階式學(xué)習(xí)，此時學(xué)生的認知水平達到第3階段，使其思維能力達到更高的層次，既掌握書本的基礎(chǔ)知識，又拓寬認識的廣度。

3.2.2從新物質(zhì)生成的角度理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)

從宏觀辨識上理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是“有新物質(zhì)產(chǎn)生”，表現(xiàn)為顏色的改變、放出氣體、有沉淀生成;隨著知識面的拓展，學(xué)生對化學(xué)變化本質(zhì)的理解，從宏觀辨識到微觀探析進階，即從分子、原子的水平進行探討。隨著知識面的拓展，從分子、原子的視角向離子的視角理解化學(xué)變化的本質(zhì)，采取依次進階，逐級深化課堂教學(xué)模式。如：CO2與NaOH反應(yīng)，由反應(yīng)物減少角度到生成新物質(zhì)的角度進行探討，即檢驗是否有Na2CO3生成，間接檢驗是否含有CO32-。根據(jù)這個原理，學(xué)生經(jīng)過討論得到了以下的實驗方案證明新物質(zhì)Na2CO3的生成，如表1所示：

通過實驗，學(xué)生學(xué)會從反應(yīng)物減少和新物質(zhì)生成的兩個角度進行判斷，培養(yǎng)思維能力的同時使學(xué)生的認知水平達到第4階段。教學(xué)進行到此時，學(xué)生對化學(xué)本質(zhì)的理解已經(jīng)從宏觀到微觀進行探析，但對化學(xué)本質(zhì)進行驗證實驗時還是單獨進行，可將單獨的實驗鏈接起來進行驗證，即實現(xiàn)實驗的一體化。學(xué)生通過查閱資料，設(shè)計了如圖3所示的一體化實驗：

實驗一體化：如圖 3 所示，本實驗利用“三通管”將CO2的制取，證明CO2減少，證明生成Na2CO3 這三個獨立實驗整合在一起，使實驗結(jié)果清晰簡潔。

實驗操作：如圖4所示，關(guān)閉K3，打開K1、K2將3mL稀鹽酸注入到3mL碳酸鈉粉末中，推動注射器生成37mL二氧化碳。旋轉(zhuǎn)三通閥，關(guān)閉K2，將收集的37mL二氧化碳注入3mL氫氧化鈉溶液中，振蕩，觀察現(xiàn)象。

實驗現(xiàn)象：本實驗發(fā)現(xiàn)，③號注射器最終刻度為3mL，即加入3mL氫氧化鈉溶液，氣體消耗了37mL，證明了二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)使壓強減小，也將傳統(tǒng)的定性實驗發(fā)展成定量實驗。

本實驗利用“三通管”將CO2的制取，證明CO2減少，證明生成Na2CO3這三個獨立實驗整合在一起，實現(xiàn)了實驗現(xiàn)象的可視化，將定性的實驗向定量的實驗進階;學(xué)生把碎片化的知識整合，形成規(guī)律，其認知水平達到第5階段，實現(xiàn)了思維廣度的進階;同時本實驗相對常規(guī)實驗本藥品的用量少，節(jié)約實驗藥品，實現(xiàn)微型化，可培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和創(chuàng)新意識，對往后從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈工作時，對在生產(chǎn)過程中成本的優(yōu)化進行銜接。

3.3抓住本質(zhì)問題，實現(xiàn)思維進階

教師引導(dǎo)學(xué)生對碎片的知識進行整合，應(yīng)用隱藏的觀念和方法引導(dǎo)學(xué)生主動構(gòu)建知識與思維體系，引導(dǎo)學(xué)生可從反應(yīng)物減少和有新物質(zhì)生成的角度對知識的理解進行遷移，讓學(xué)生學(xué)會舉一反三，如：中和反應(yīng)也是無明顯現(xiàn)象的實驗，除了借助指示劑，能否通過已學(xué)知識進行驗證;根據(jù)剛剛所學(xué)知識，學(xué)生很快就從反應(yīng)物減少及有新物質(zhì)生成的角度設(shè)計實驗。在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生學(xué)會舉一反三，實現(xiàn)思維水平的進階，從而達到第6階段。

學(xué)生容易忽略化學(xué)變化在生成新物質(zhì)的同時伴隨著能量的變化。引導(dǎo)學(xué)生從燃燒放熱進行思考，在設(shè)計實驗時，可從能量變化的角度設(shè)計實驗。此時，從反應(yīng)物消失，新物質(zhì)生成，能量變化的角度理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)的知識體系已構(gòu)建完畢，建構(gòu)整體觀，達到認知水平的最高層次，即第7階段，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)--變化觀念。

最后，跟隨時代發(fā)展步伐，運用一種新方法--“手持技術(shù)”，探究CO2與NaOH反應(yīng)，開闊學(xué)生視野。

學(xué)生的認知水平發(fā)展趨勢如圖5所示：

3.4評價反思提升

3.4.1學(xué)以致用，檢測復(fù)習(xí)效果

用練習(xí)來檢測學(xué)生課堂的復(fù)習(xí)效果，學(xué)以致用。

【設(shè)計意圖】尋找解題的關(guān)鍵點，幫助學(xué)生更好掌握探究化學(xué)本質(zhì)的方法，培養(yǎng)學(xué)生實驗素養(yǎng)和創(chuàng)新意識，提升思維水平。

3.4.2總結(jié)歸納，反思提升

最后，讓學(xué)生對本節(jié)課的知識、方法進行總結(jié)歸納，重構(gòu)知識和思維體系，實現(xiàn)知識維度、思維維度的進階

在課堂教學(xué)中，融合多學(xué)科知識，利于進階式培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與社會責任”。從對化學(xué)本質(zhì)“反應(yīng)物減少與新物質(zhì)生成”深度理解后，將這種原理應(yīng)用到CO2與NaOH的反應(yīng)，進而將該種原理運用到同樣是無現(xiàn)象的反應(yīng)中，并將所學(xué)知識運用到生產(chǎn)生活中。近年的化學(xué)中考試題中，常常引入一些新信息，要求學(xué)生對信息進行分析處理，學(xué)科的能力由知識線向能力線發(fā)展，進階式的課堂教學(xué)模式可以通過對課堂知識的深度理解，進一步培養(yǎng)學(xué)生的信息分析處理能力，從而提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)水平。

參考文獻：

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