CASES-T模型在“硅酸鹽礦物與硅酸鹽產(chǎn)品”教學(xué)中的應(yīng)用

許如意

（浙江省紹興市新昌中學(xué) 浙江紹興 312500）

一、研究背景

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》中每一主題的課程內(nèi)容由“內(nèi)容要求”“教學(xué)提示”“學(xué)業(yè)要求”等三個(gè)部分構(gòu)成，其中“教學(xué)提示”又包括“教學(xué)策略“”學(xué)習(xí)活動(dòng)建議”“情境素材建議”，鄭長(zhǎng)龍教授對(duì)該設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行深入分析后提煉出了CASES-T模型，以此解釋課程內(nèi)容呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

CASES-T模型是化學(xué)課堂教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造模型，“內(nèi)容”回答學(xué)什么的問(wèn)題， “活動(dòng)”回答怎么學(xué)的問(wèn)題，“情境”回答在什么氛圍下學(xué)的問(wèn)題， “評(píng)價(jià)”回答學(xué)得怎么樣的問(wèn)題，“策略”回答如何使學(xué)生學(xué)得更有效的問(wèn)題。這5個(gè)要素只有作為整體發(fā)揮作用， 才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能， 達(dá)成系統(tǒng)的“目標(biāo)”。[1]

對(duì)于“硅酸鹽礦物與硅酸鹽產(chǎn)品”一課，結(jié)合資料查閱以及之前的日常教學(xué)聽(tīng)課觀察所得，我發(fā)現(xiàn)本課內(nèi)容少，知識(shí)要求低。現(xiàn)階段本課的教學(xué)主要分為兩種類型：第一類是在進(jìn)行課堂教學(xué)時(shí)大多只是對(duì)本課的基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，基本以圖片或?qū)嵨飦?lái)展示日常生活中常見(jiàn)的硅酸鹽產(chǎn)品（玻璃、水泥、陶瓷），并提出“硅在地殼中的含量”“硅在自然界中的主要存在形式”等問(wèn)題進(jìn)入硅酸鹽產(chǎn)品的一系列教學(xué)學(xué)習(xí)；第二類是以文化視角進(jìn)行設(shè)計(jì)，深挖化學(xué)史，對(duì)硅酸鹽產(chǎn)品的演變歷史進(jìn)行詳細(xì)介紹，充分體現(xiàn)人文內(nèi)涵，彌補(bǔ)化學(xué)文化的缺失。

但在新課程標(biāo)準(zhǔn)背景下，利用CASES-T模型進(jìn)行本堂課的教學(xué)在前人的課堂教學(xué)研究中并沒(méi)有出現(xiàn)，因此本文旨在運(yùn)用新課程理念中的CASES-T模型進(jìn)行“硅酸鹽礦物與硅酸鹽產(chǎn)品”的課堂教學(xué)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，圍繞化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展設(shè)計(jì)和實(shí)施教學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)、認(rèn)知思路和核心觀念的建構(gòu)。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)

以蘇教版“硅酸鹽礦物與硅酸鹽產(chǎn)品”的教學(xué)為例，呈現(xiàn)運(yùn)用CASES-T模型進(jìn)行的高中化學(xué)課堂教學(xué)。

首先基于課程標(biāo)準(zhǔn)中課程內(nèi)容對(duì)該部分相關(guān)要求與建議的理解，呈現(xiàn)如下：

（一）目標(biāo)（Target）

“硅酸鹽礦物與硅酸鹽產(chǎn)品”位于蘇教版化學(xué)1專題3第三單元第1課時(shí)，教學(xué)內(nèi)容主要包括硅酸鹽的表示方法、Na2SiO3水溶液的性質(zhì)和三大傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品等，屬于元素化合物知識(shí)范疇，為下一節(jié)課“二氧化硅與信息材料”的學(xué)習(xí)作鋪墊。在專題一二的學(xué)習(xí)中已學(xué)習(xí)了物質(zhì)分類觀念和Na2CO3的性質(zhì)，所學(xué)知識(shí)可以服務(wù)于本節(jié)課Na2SiO3的性質(zhì)教學(xué)，高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生綜合素質(zhì)的具體體現(xiàn)，需要在教學(xué)過(guò)程中滲透化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展，因此設(shè)置了基于核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)，具體如下：

（二）內(nèi)容（Content）

學(xué)業(yè)要求可以指導(dǎo)教學(xué)方向與內(nèi)容，故結(jié)合本節(jié)課的學(xué)業(yè)要求，可以設(shè)計(jì)如下的教學(xué)內(nèi)容：

[環(huán)節(jié)一]神秘“寶衣”—設(shè)置歷史故事東漢時(shí)有一件神秘“寶衣”可以“以火浣衣”這一真實(shí)情境，在此情景下設(shè)置問(wèn)題鏈揭開(kāi)神秘“寶衣”的面紗，從宏觀走向微觀的組成與結(jié)構(gòu)，從硅酸鹽的最基本結(jié)構(gòu)Si-O四面體出發(fā)，理解由石棉制成的“寶衣”不怕火，并加熱石棉網(wǎng)加以驗(yàn)證；由結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，探究結(jié)構(gòu)相似的Na2SiO3溶液的耐火性，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，總結(jié)科學(xué)探究解決問(wèn)題的一般方法；進(jìn)一步提出問(wèn)題“寶衣”可能怕什么，引到結(jié)構(gòu)相似的Na2SiO3溶液性質(zhì)探究，給出方法導(dǎo)引—“學(xué)習(xí)化合物性質(zhì)的一般方法”。

結(jié)合與Na2CO3性質(zhì)相似，預(yù)測(cè)性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)探究，最后揭曉“寶衣”的廬山真面目。

[環(huán)節(jié)二]硅酸鹽產(chǎn)品—性質(zhì)決定應(yīng)用，硅酸鹽性質(zhì)穩(wěn)定，應(yīng)用廣泛，介紹像“寶衣”一樣以硅酸鹽礦物為原料制成的其他硅酸鹽產(chǎn)品，結(jié)合高爐煉鐵中產(chǎn)生爐渣的反應(yīng)推斷制備玻璃的反應(yīng)原理，進(jìn)而學(xué)習(xí)水泥與陶瓷以及其他新型硅酸鹽產(chǎn)品如分子篩。

[環(huán)節(jié)三]認(rèn)知模型—總結(jié)與核心素養(yǎng)相關(guān)的認(rèn)知模型并布置“硅作為古老而具有青春活力的元素”在現(xiàn)代信息技術(shù)上創(chuàng)造的價(jià)值，留下懸念。

（三）活動(dòng)（Activity）

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的核心組成部分，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，培養(yǎng)高階思維，本課在環(huán)節(jié)一中利用問(wèn)題鏈設(shè)置了實(shí)驗(yàn)，例如：

（1）如何驗(yàn)證Na2SiO3溶液耐火？

學(xué)生活動(dòng)：利用火柴棒、石棉網(wǎng)、酒精燈、蒸餾水、Na2SiO3溶液，討論并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

[生]考慮到對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則，故將兩根相同的火柴棒，一支浸入蒸餾水，一支浸入Na2SiO3溶液，吸濕浸透后取出，同時(shí)置于石棉網(wǎng)上加熱，觀察現(xiàn)象。

表1 Na2SiO3溶液耐火性實(shí)驗(yàn)

圖2 Na2SiO3溶液耐火性實(shí)驗(yàn)

總結(jié)形成科學(xué)探究解決問(wèn)題的一般方法：提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)探究、收集證據(jù)、解釋結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：滲透結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的學(xué)科思想，將認(rèn)識(shí)思路結(jié)構(gòu)化，進(jìn)一步對(duì)Na2SiO3溶液耐火的性質(zhì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，診斷并發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的水平，發(fā)展科學(xué)探究的意識(shí)。

（2）討論并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究Na2SiO3可能有的化學(xué)性質(zhì)？

[生]由于Na2SiO3與Na2CO3性質(zhì)相似，預(yù)測(cè)Na2SiO3溶液可能呈堿性，可加酚酞檢驗(yàn)，再者可以加酸如鹽酸觀察現(xiàn)象。

表2 Na2SiO3的水溶液性質(zhì)探究

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)學(xué)習(xí)化合物性質(zhì)的一般方法，對(duì)Na2SiO3溶液的性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)與探究，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的探究水平和認(rèn)識(shí)的水平，同時(shí)在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注重實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性與細(xì)節(jié)性的指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

[師]發(fā)現(xiàn)一瓶久置的Na2SiO3溶液下面有一層白色凝膠狀沉淀，未曾向其中加試劑，猜想可能的原因？

[生]空氣中的CO2溶于水生成H2CO3，與Na2SiO3反應(yīng)產(chǎn)生H2SiO3。

[生]書(shū)寫(xiě)方程式—Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3↓ + Na2CO3

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)發(fā)現(xiàn)久置的Na2SiO3溶液中白色凝膠狀沉淀，書(shū)寫(xiě)CO2通入Na2SiO3溶液的方程式，將“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征有機(jī)融合，讓學(xué)生的思維能力從單一水平向關(guān)聯(lián)水平發(fā)展。

（四）情境（Situation）

創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境，以問(wèn)題為導(dǎo)向，建立宏觀與微觀的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)化、認(rèn)識(shí)思路結(jié)構(gòu)化，在過(guò)程中滲透化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，建立認(rèn)知模型，開(kāi)展建構(gòu)學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)。

[情境]東漢桓帝時(shí)，大將軍梁冀有一件“寶衣”。一天，他與朋友吃飯，不小心在“寶衣”上灑了油跡，遂“以火浣衣”，當(dāng)取出“寶衣”時(shí)，發(fā)現(xiàn)油跡消失了，“寶衣”更亮了，沒(méi)有任何損傷，大家都很疑惑“寶衣”為什么不怕火呢？

在此情境下以問(wèn)題為導(dǎo)向進(jìn)行教學(xué)，具體如下：

（五）評(píng)價(jià)（Evaluation）

新課標(biāo)倡導(dǎo)及時(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生在不同學(xué)習(xí)階段學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成情況，實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、評(píng)”一體化，使每個(gè)學(xué)生的核心素養(yǎng)得到發(fā)展，過(guò)程與結(jié)果都予以評(píng)價(jià)，診斷并發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。

本節(jié)課的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方式包括以下幾種：

（1）課堂提問(wèn)的設(shè)計(jì)應(yīng)有意識(shí)的關(guān)注素養(yǎng)的達(dá)成及診斷。例如：寶衣是由石棉制成的？引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注其微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而了解其性質(zhì)及應(yīng)用；Na2SiO3可能有的性質(zhì)？引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)的性質(zhì)，預(yù)測(cè)其化學(xué)性質(zhì)并進(jìn)行探究。

（2）課堂點(diǎn)評(píng)應(yīng)有的放矢，增強(qiáng)核心素養(yǎng)的指導(dǎo)性。例如，通過(guò)對(duì)Na2SiO3溶液耐火的探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的交流與點(diǎn)評(píng)，診斷并發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的水平（定性水平、系統(tǒng)水平）；通過(guò)對(duì)Na2SiO3溶液性質(zhì)的預(yù)測(cè)與探究，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的探究水平和認(rèn)識(shí)物質(zhì)的水平（孤立水平、系統(tǒng)水平）；從學(xué)科本原出發(fā)啟發(fā)學(xué)生進(jìn)一步概括出結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用間的認(rèn)知模型，將認(rèn)識(shí)思路和核心觀念結(jié)構(gòu)化。

（3）發(fā)揮課堂練習(xí)與課后作業(yè)對(duì)發(fā)展核心素養(yǎng)的重要功能。根據(jù)學(xué)業(yè)要求精選課堂練習(xí)與作業(yè)，及時(shí)評(píng)價(jià)與反饋，同步實(shí)施，形成合力，促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展。

（六）策略（Strategy）

結(jié)合學(xué)業(yè)要求與教學(xué)目標(biāo)，本課的教學(xué)策略如下：

（1）“教”的策略—?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，問(wèn)題導(dǎo)向。設(shè)置合適真實(shí)的教學(xué)情境，促進(jìn)學(xué)生體會(huì)化學(xué)學(xué)科的價(jià)值與魅力。本文設(shè)置的神秘寶衣這一歷史故事背景真實(shí)，在中國(guó)周代就已用石棉制作織物，因沾污后經(jīng)火燒即潔白如新，故有“火浣布”之稱，在此情境下，設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈和實(shí)施教學(xué)，開(kāi)展探究學(xué)習(xí)，引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)硅酸鹽的世界，體會(huì)化學(xué)科學(xué)對(duì)人類的意義。

（2）“學(xué)”的策略—實(shí)驗(yàn)探究，建構(gòu)模型。實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的重要組成部分，開(kāi)展一系列實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到完善再到實(shí)施的這個(gè)過(guò)程，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)與技能，有效發(fā)展自身核心素養(yǎng)；并總結(jié)科學(xué)探究解決問(wèn)題的一般方法，建構(gòu)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用的認(rèn)知模型。

（3）“評(píng)”的策略—多維評(píng)價(jià)、外顯思維。緊緊圍繞核心素養(yǎng)與學(xué)業(yè)要求制定學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)目標(biāo)，開(kāi)展多維評(píng)價(jià)，外顯學(xué)生的思維過(guò)程，進(jìn)行有效診斷。

三、教學(xué)反思

本課在新課程標(biāo)準(zhǔn)背景下運(yùn)用CASES-T模型進(jìn)行教學(xué)，設(shè)計(jì)并重構(gòu)了“硅酸鹽礦物與硅酸鹽產(chǎn)品”的教學(xué)內(nèi)容，凸顯了核心素養(yǎng)，避免教學(xué)內(nèi)容的科普化，單調(diào)化，突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，深刻認(rèn)識(shí)到該模型對(duì)化學(xué)教學(xué)實(shí)踐的指導(dǎo)作用。

在CASES-T模型的指導(dǎo)下從知識(shí)角度，我們以石棉制成的“寶衣”可以“以火浣衣”的案例探究了硅酸鹽的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，又從結(jié)構(gòu)出發(fā)理解了硅酸鹽的性質(zhì)以及應(yīng)用與制備，逐漸建立結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用，應(yīng)用反映性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)的認(rèn)知模型。從素養(yǎng)角度，我們將宏觀與微觀結(jié)合，進(jìn)行科學(xué)探究，并進(jìn)一步進(jìn)行證據(jù)推理，解決問(wèn)題在這個(gè)過(guò)程中感受化學(xué)對(duì)人類文明的貢獻(xiàn)，從生活走進(jìn)化學(xué)，從化學(xué)走進(jìn)生活，培養(yǎng)科學(xué)的態(tài)度與社會(huì)責(zé)任，發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)。