以實(shí)驗(yàn)探究促進(jìn)單元整體的深度學(xué)習(xí)

張宇星

單元整體深度學(xué)習(xí)要按照《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版2020年修訂）的指導(dǎo)，緊緊圍繞“立德樹人”的根本任務(wù)開展教學(xué)，弘揚(yáng)科學(xué)精神，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。在此，筆者以“鈉及其重要化合物”為例，對重視實(shí)驗(yàn)探究且指向深度學(xué)習(xí)的高中化學(xué)單元整體教學(xué)進(jìn)行深入研究。

新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。所以，與實(shí)際生活相關(guān)聯(lián)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境是教學(xué)設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)。真實(shí)情境一方面能激發(fā)學(xué)生的興趣，更重要的一方面能讓學(xué)生從真實(shí)情境中抽提出關(guān)鍵化學(xué)問題，找出對應(yīng)的解決辦法，從而提高真實(shí)問題的解決能力。

關(guān)于“鈉及其重要化合物”的知識(shí)內(nèi)容，在單元整體教學(xué)的三課時(shí)中都創(chuàng)設(shè)了真實(shí)的問題情境。

在第一課時(shí)鈉單質(zhì)中，用《走進(jìn)科學(xué)》欄目視頻“破除迷信——揭秘‘水鬼’”作為真實(shí)問題情境，學(xué)生從中抽提出“水鬼”的真實(shí)身份——鈉。講授第二課時(shí)鈉的兩種氧化物時(shí)，用滴水生火、吹氣生火的實(shí)驗(yàn)作為真實(shí)情境，讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，水和二氧化碳在日常生活中用來滅火，在這里為什么可以生火？講授第三課時(shí)鈉的兩種鹽時(shí)，真實(shí)情境是如何區(qū)分廚房中的蘇打和小蘇打，與學(xué)生的實(shí)際生活緊密聯(lián)系。

“鈉及其重要化合物”的單元整體教學(xué)注重真實(shí)情境設(shè)置，利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)，使學(xué)生在解決問題的過程中，獲得鈉及其重要化合物的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的能力，發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

結(jié)構(gòu)性教學(xué)問題是整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的骨架，用問題串聯(lián)整個(gè)教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生參與的愿望，用任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生活動(dòng)，問題難度層層遞進(jìn)，促進(jìn)學(xué)生深度思考，讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅僅停留在實(shí)驗(yàn)操作和觀察現(xiàn)象的淺層級(jí)，還指向深度學(xué)習(xí)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的預(yù)測和探究能力。

“鈉及其重要化合物”三個(gè)課時(shí)都是以實(shí)驗(yàn)探究為核心方法的單元整體設(shè)計(jì)。每個(gè)課時(shí)的思路都是對于以下探究物質(zhì)性質(zhì)的思路的實(shí)踐：明確目的—解讀物質(zhì)—應(yīng)用原理—分析結(jié)構(gòu)—合理預(yù)測—嘗試書寫—明確現(xiàn)象—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—尋找證據(jù)—解釋現(xiàn)象—說明理由—得出結(jié)論。

第一課時(shí)鈉單質(zhì)的結(jié)構(gòu)性教學(xué)問題鏈為：由“Na”能想到什么？（從宏觀、微觀、定性、定量的角度解讀元素符號(hào)）—鈉能否與水發(fā)生反應(yīng)？（根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，預(yù)測鈉與水反應(yīng)的產(chǎn)物）—解讀鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式？—小組合作做實(shí)驗(yàn)，觀察到哪些現(xiàn)象？如何解釋？—總結(jié)實(shí)驗(yàn)探究的思路？—預(yù)測鈉在煤油和水里反應(yīng)的現(xiàn)象？→如何用科學(xué)破除迷信？（破除迷信，揭秘“水鬼”）

第二課時(shí)鈉的兩種氧化物的結(jié)構(gòu)性教學(xué)問題鏈為：鈉能否與氧氣發(fā)生反應(yīng)？（分析、預(yù)測鈉與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物，寫出化學(xué)方程式。）—氧化鈉有哪些化學(xué)性質(zhì)？（從物質(zhì)類別的角度，分析預(yù)測氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)）—鈉與氧氣在加熱條件下反應(yīng)產(chǎn)物是什么？（觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對產(chǎn)物做出猜想）—如何做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證鈉燃燒的產(chǎn)物？（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是否為氧化鈉）—觀察演示實(shí)驗(yàn)滴水生火、吹氣生火，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有哪些？如何解釋？—如何驗(yàn)證過氧化鈉與水反應(yīng)的產(chǎn)物？—過氧化鈉有什么用途？—鈉著火怎么滅火？

第三課時(shí)鈉的兩種鹽的結(jié)構(gòu)性教學(xué)問題鏈為：如何鑒別廚房中的蘇打和小蘇打？→如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案鑒別碳酸鈉與碳酸氫鈉？→小組做實(shí)驗(yàn)，觀察到什么現(xiàn)象？得出什么結(jié)論？→歸納碳酸鈉和碳酸氫鈉的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)？

“鈉及其重要化合物”三個(gè)課時(shí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的預(yù)測與對化學(xué)方程式的解讀，三課時(shí)都在延續(xù)和強(qiáng)化研究問題的思路方法。以化學(xué)方程式為核心展開實(shí)驗(yàn)研究，通過各種實(shí)驗(yàn)手段，開放性思考，開放性探究問題的設(shè)置，讓學(xué)生展開開放性的思維，應(yīng)用自己原有的知識(shí)，綜合地解決問題。

建構(gòu)主義提倡在教師指導(dǎo)下的、以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)，既強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知主體作用，又不忽視教師的指導(dǎo)作用，教師是意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者，而不是知識(shí)的傳授者與灌輸者。教師不能因?yàn)楹ε聦?shí)驗(yàn)有危險(xiǎn)而剝奪學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)的權(quán)利，應(yīng)給學(xué)生創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)探究與實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中的學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)，學(xué)生才能在經(jīng)歷化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中有所發(fā)現(xiàn)，并借助既有的化學(xué)知識(shí)、生活經(jīng)驗(yàn)等，學(xué)會(huì)分析問題與解決問題。

“鈉及其重要化合物”三個(gè)課時(shí)中都設(shè)計(jì)了學(xué)生可操作的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

第一課時(shí)鈉單質(zhì)的學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)活動(dòng)為：鈉與水的反應(yīng)，并提供了豐富的驗(yàn)證產(chǎn)物氫氧化鈉的試劑，如：石蕊溶液、酚酞溶液、pH試紙、硫酸銅溶液、氯化鐵溶液。

第二課時(shí)鈉的兩種氧化物的學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)為：學(xué)生演示滴水生火、吹氣生火；學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)探究過氧化鈉與水反應(yīng)的產(chǎn)物。

第三課時(shí)鈉的兩種鹽的學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)活動(dòng)為：鑒別碳酸鈉與碳酸氫鈉，開放度非常大，學(xué)生自主設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，提供的試劑有：碳酸鈉固體、碳酸氫鈉固體、蒸餾水、酚酞、pH試紙、稀鹽酸、氯化鈣溶液、澄清的石灰水。

尤其是第三課時(shí)，基本上屬于學(xué)生的自主探究，從預(yù)測到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案到做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證到最終得出結(jié)論，并總結(jié)碳酸鈉和碳酸氫鈉的物理化學(xué)性質(zhì)，都基本上是學(xué)生自主完成的。實(shí)現(xiàn)了學(xué)生從觀察教師的演示實(shí)驗(yàn)，單純地輸入，轉(zhuǎn)化成自主探究、自主建構(gòu)、自主總結(jié)。將被動(dòng)的“記住”研究問題的思路，轉(zhuǎn)化成自覺地應(yīng)用思路來研究問題。

分析問題、解決問題的能力中最核心的是尋找和建立思路。因此高中化學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)盡可能地將抽象的思維進(jìn)行可視化，選擇顯性化的思維工具，引導(dǎo)學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)基礎(chǔ)上獲得直觀的體驗(yàn)，再結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)探究思路進(jìn)行高度的抽象，讓探究過程中學(xué)生的思維結(jié)構(gòu)得以呈現(xiàn)出來。

“鈉及其重要化合物”單元整體設(shè)計(jì)的三個(gè)課時(shí)中都有用到顯性化的思維工具。

第一課時(shí)鈉單質(zhì)，在解讀元素符號(hào)時(shí)用到了思維導(dǎo)圖，幫助學(xué)生從宏觀、微觀、定性、定量的角度去發(fā)散思考可以根據(jù)元素符號(hào)解讀出的內(nèi)容，讓思維既發(fā)散，又有序，又直觀。在解讀化學(xué)方程式時(shí)，一開始教師并沒有提示角度，但是有的學(xué)生已經(jīng)可以遷移使用思維導(dǎo)圖的形式，從宏觀、微觀、定性、定量的角度去發(fā)散思考可以根據(jù)方程式解讀出的內(nèi)容。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生在學(xué)案上按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)藥品、實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的內(nèi)容去思考設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，使思維可視化。在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，不只是觀察，還要記錄實(shí)際觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋，實(shí)驗(yàn)報(bào)告記錄也是重要的顯性化的思維工具。還有讓學(xué)生自己總結(jié)實(shí)驗(yàn)探究思路的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生總結(jié)表達(dá)出來，思路外顯。

第二課時(shí)鈉的兩種氧化物，在預(yù)測氧化鈉的性質(zhì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證鈉燃燒的產(chǎn)物，記錄滴水生火、吹氣生火的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并解釋現(xiàn)象，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過氧化鈉與水反應(yīng)產(chǎn)物時(shí)不僅僅停留在口頭表達(dá)，而是把思維顯化，記錄在學(xué)案上。

第三課時(shí)鈉的兩種鹽，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證碳酸鈉和碳酸氫鈉時(shí)，讓對比實(shí)驗(yàn)中變量控制的思想顯化，學(xué)生不僅要考慮碳酸鈉和碳酸氫鈉二者的性質(zhì)差異，還要將哪些變量需要控制，哪些是要用來對比的現(xiàn)象分析清楚，并清晰地呈現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。在最后總結(jié)碳酸鈉和碳酸氫鈉的物理、化學(xué)性質(zhì)時(shí)，通過自主的實(shí)驗(yàn)探究，將探究出的結(jié)論總結(jié)并進(jìn)行展示，提升了學(xué)生思維的有序性。

舉一反三、遷移應(yīng)用是教學(xué)的歸宿，在教學(xué)中應(yīng)該注重遷移應(yīng)用，在實(shí)踐中促進(jìn)學(xué)生生活問題的解決，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)知識(shí)的融會(huì)貫通，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

“鈉及其重要化合物”單元整體設(shè)計(jì)的三個(gè)課時(shí)都體現(xiàn)了實(shí)踐性遷移應(yīng)用。

在第一課時(shí)鈉單質(zhì)中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)破除迷信，視頻中騙人的“水鬼”其實(shí)就是鈉單質(zhì)，所謂的“水鬼四處亂跑”其實(shí)就是鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生了氣體推動(dòng)鈉四處游動(dòng)，所謂的“水鬼最后消失了”其實(shí)是鈉全部與水反應(yīng)了。通過破除迷信，不僅遷移應(yīng)用了化學(xué)知識(shí)，還培養(yǎng)學(xué)生崇尚科學(xué)的精神。

第二課時(shí)鈉的兩種氧化物，讓學(xué)生思考過氧化鈉有什么用途，學(xué)生根據(jù)過氧化鈉的性質(zhì)，想到它可以用來做供氧劑。讓學(xué)生思考鈉著火該如何滅火，不僅整合了鈉和過氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)，還強(qiáng)調(diào)安全教育，強(qiáng)調(diào)以人為本。

第三課時(shí)鈉的兩種鹽，結(jié)尾用了侯氏制堿法的案例，不僅遷移應(yīng)用了碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質(zhì)，還增強(qiáng)學(xué)生民族自豪感，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義精神。

“鈉及其重要化合物”單元整體設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)證據(jù)意識(shí)：預(yù)測有依據(jù)、實(shí)驗(yàn)有證據(jù)、結(jié)果有根據(jù)，讓學(xué)生自己摸索出實(shí)驗(yàn)預(yù)測的方法，將實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)落到實(shí)處；強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)探究的思路，每個(gè)課時(shí)都體現(xiàn)著研究物質(zhì)性質(zhì)的思路方法，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力；還強(qiáng)調(diào)了單元的整體性，使任務(wù)層層遞進(jìn)，活動(dòng)越來越開放，學(xué)生自主性越來越高，學(xué)習(xí)的深度越來越深，讓學(xué)生從“學(xué)會(huì)”發(fā)展為“會(huì)學(xué)”。