基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的中學(xué)化學(xué)主題教學(xué)研究

胡天嬌 王后雄 張平

摘? ? 要：“鐵及其化合物”是中學(xué)化學(xué)的重要組成部分，貫穿整個(gè)中學(xué)化學(xué)，但不同階段的內(nèi)容要求、能力要求并不一樣，具有層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣、螺旋上升等特點(diǎn)。教師可依據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，系統(tǒng)分析課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和學(xué)情，統(tǒng)整主題知識(shí)、設(shè)置教學(xué)梯度，圍繞不同學(xué)段學(xué)習(xí)中所要達(dá)到的知識(shí)、認(rèn)識(shí)、模型及素養(yǎng)等要求，構(gòu)建“鐵及其化合物”學(xué)習(xí)進(jìn)階框架，既實(shí)現(xiàn)緊密高效的銜接，又體現(xiàn)由宏觀到微觀、由易到難的學(xué)科思想。具體教學(xué)策略是：整合教學(xué)內(nèi)容，注重跨級(jí)設(shè)計(jì);基于素材情境，提升學(xué)科素養(yǎng);關(guān)注知識(shí)形成，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程;圍繞核心內(nèi)容，形成學(xué)習(xí)模式。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)進(jìn)階;鐵及其化合物;主題教學(xué)

一、“鐵及其化合物”知識(shí)特點(diǎn)、教學(xué)問(wèn)題及學(xué)習(xí)進(jìn)階

（一）知識(shí)特點(diǎn)

分階段學(xué)習(xí)：初中階段已開(kāi)始接觸生活中常見(jiàn)的金屬元素化合物，高中階段繼續(xù)從不同角度和側(cè)重點(diǎn)學(xué)習(xí)“鐵及其化合物”。

與各部分知識(shí)聯(lián)系緊密：高中階段“鐵及其化合物”的學(xué)習(xí)，是在初中化學(xué)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步系統(tǒng)化、復(fù)雜化、精細(xì)化，是對(duì)前面氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等的鞏固和應(yīng)用，既有利于加深學(xué)生對(duì)先前知識(shí)的理解，又為化學(xué)平衡、電化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)等的學(xué)習(xí)作了鋪墊。

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)含量較高：“鐵及其化合物”主題包含鐵和鐵的化合物的制備、性質(zhì)與用途，金屬的腐蝕與防護(hù)，溶液中的離子平衡，原子結(jié)構(gòu)與元素周期律等內(nèi)容，對(duì)拓展學(xué)生的化學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生未來(lái)適應(yīng)社會(huì)、處理復(fù)雜問(wèn)題所需的關(guān)鍵能力和必備品格等都有極大的促進(jìn)作用，是核心素養(yǎng)含量較高的課程主題。

（二）教學(xué)問(wèn)題

由于“鐵及其化合物”的學(xué)習(xí)幾乎貫穿整個(gè)中學(xué)化學(xué)，不少教師在講授相應(yīng)內(nèi)容時(shí)，沒(méi)有意識(shí)到教材編寫(xiě)者在不同板塊安排有關(guān)內(nèi)容的真正意圖及所要滲透的核心素養(yǎng)，導(dǎo)致授課只是簡(jiǎn)單地重復(fù)，而沒(méi)有厘清知識(shí)間的內(nèi)在邏輯關(guān)系。存在的主要問(wèn)題有：沒(méi)有整體統(tǒng)一的規(guī)劃，初中和高中必修階段教授知識(shí)的難度超出課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，增加了學(xué)生的負(fù)擔(dān)，挫傷了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和信心;在選擇性必修階段，既沒(méi)有引導(dǎo)學(xué)生對(duì)前面所學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行整合梳理并形成相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，將新課上成了復(fù)習(xí)課，又沒(méi)有滲透課程標(biāo)準(zhǔn)所要達(dá)到的核心素養(yǎng)[1]。

（三）學(xué)習(xí)進(jìn)階

2012年，美國(guó)新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)前期框架《K-12科學(xué)教育的框架：實(shí)踐、交叉觀念和核心概念》指出，課程設(shè)計(jì)應(yīng)符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，以利于學(xué)生深入理解核心概念。而以學(xué)習(xí)進(jìn)階的形式呈現(xiàn)學(xué)科核心概念，可使學(xué)生形成良好的學(xué)科核心素養(yǎng)。學(xué)習(xí)進(jìn)階描述學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中呈現(xiàn)出的發(fā)展性、過(guò)程性動(dòng)態(tài)變化，這種動(dòng)態(tài)變化有助于學(xué)生深入理解學(xué)科知識(shí)和學(xué)科核心概念，形成科學(xué)實(shí)踐力。

鐵和鐵的化合物在生產(chǎn)生活中用途廣泛，通過(guò)該主題學(xué)習(xí)，可讓學(xué)生感知化學(xué)在生產(chǎn)生活中的重要作用以及化學(xué)與生活的密切聯(lián)系，培育學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任等核心素養(yǎng)。為了解決上述問(wèn)題，突破重難點(diǎn)主題，筆者在分析課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和學(xué)情的基礎(chǔ)上，構(gòu)建學(xué)習(xí)進(jìn)階框架，以期為教師進(jìn)行更加科學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)、開(kāi)展更加精準(zhǔn)的教學(xué)提供參考。

二、“鐵及其化合物”主題的學(xué)習(xí)進(jìn)階研究

（一）基于課程標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)階研究

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》與《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》對(duì)學(xué)生在不同階段學(xué)習(xí)“鐵及其化合物”這一核心主題提出了相應(yīng)要求，詳見(jiàn)表1。

由表1可知，初中化學(xué)強(qiáng)調(diào)基于學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，從化學(xué)入門(mén)的角度初步建立鐵的元素化合物知識(shí)，粗略感知鐵和鐵的化合物的相關(guān)性質(zhì)。高中化學(xué)必修階段，強(qiáng)調(diào)深入物質(zhì)性質(zhì)，要求學(xué)生能夠從物質(zhì)分類(lèi)及其轉(zhuǎn)化、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等角度建立鐵和鐵的化合物之間的內(nèi)在邏輯關(guān)聯(lián)。高中化學(xué)選修階段，注重進(jìn)一步從鐵和鐵的化合物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)與用途的角度學(xué)習(xí)該主題，要求學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)與人類(lèi)生產(chǎn)生活的聯(lián)系。筆者按照以下思路層層進(jìn)階該主題的學(xué)習(xí)：基于生活經(jīng)驗(yàn)的初步了解—基于化學(xué)知識(shí)的性質(zhì)學(xué)習(xí)—基于物質(zhì)性質(zhì)的用途展示—基于學(xué)科理論的性質(zhì)解釋—基于性質(zhì)、用途、轉(zhuǎn)化及原因的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。

（二）基于化學(xué)教材的進(jìn)階研究

教材是學(xué)科知識(shí)的載體。筆者以人教版義務(wù)教育教科書(shū)《化學(xué)》九年級(jí)，人教版普通高中教科書(shū)《化學(xué)》必修第一冊(cè)、選擇性必修1、選擇性必修2為研究對(duì)象，分析了“鐵及其化合物”相關(guān)知識(shí)在這些教材中的分布情況：初中側(cè)重于從學(xué)生的日常生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，寬泛地介紹鐵和鐵的化合物的基本性質(zhì)，內(nèi)容偏向于了解層面;高中必修階段側(cè)重于從已學(xué)習(xí)的化學(xué)原理出發(fā)，強(qiáng)調(diào)元素化合物學(xué)習(xí)的分類(lèi)觀和轉(zhuǎn)化觀;高中選修階段側(cè)重于物質(zhì)的應(yīng)用層面以及宏微結(jié)合的原理探析。這些知識(shí)層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣，基本上體現(xiàn)了螺旋上升、由宏觀到微觀、由易到難的學(xué)科思想。

（三）基于學(xué)生認(rèn)知的進(jìn)階研究

“鐵及其化合物”知識(shí)在中學(xué)階段具有跨度廣、難度大、知識(shí)點(diǎn)多等特點(diǎn)，學(xué)生在認(rèn)知結(jié)構(gòu)方面存在較多問(wèn)題。首先，學(xué)生獲得學(xué)科知識(shí)不是一蹴而就的，需要在學(xué)習(xí)的過(guò)程中逐漸獲取新的理念和知識(shí)以促進(jìn)新知識(shí)的學(xué)習(xí)。課程標(biāo)準(zhǔn)或教材編排不能完全撇開(kāi)課程結(jié)構(gòu)框架，體現(xiàn)了一個(gè)階段內(nèi)學(xué)習(xí)知識(shí)的發(fā)展過(guò)程，更強(qiáng)調(diào)知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)，描述的是科學(xué)概念的發(fā)展過(guò)程，但是學(xué)生會(huì)受到知識(shí)基礎(chǔ)與認(rèn)知體驗(yàn)的影響，因此幫助學(xué)生建立在特定學(xué)習(xí)進(jìn)階層級(jí)的思考方式相當(dāng)重要。其次，零散和孤立的知識(shí)點(diǎn)不容易被學(xué)生記住，更不能長(zhǎng)久儲(chǔ)存于大腦中，當(dāng)然也不可能對(duì)學(xué)生后期的學(xué)習(xí)和生活帶來(lái)較大影響，而圍繞核心概念學(xué)習(xí)并掌握學(xué)科大概念，就能夠?qū)W(xué)生產(chǎn)生比較深遠(yuǎn)的影響。因此，對(duì)同一核心主題在不同學(xué)段的連貫性進(jìn)行整合，有利于學(xué)生更好地掌握知識(shí)，學(xué)以致用。

三、基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的“鐵及其化合物”教學(xué)策略

（一）“鐵及其化合物”學(xué)習(xí)進(jìn)階框架構(gòu)建

王磊等學(xué)者認(rèn)為學(xué)習(xí)進(jìn)階研究的關(guān)鍵是一段時(shí)間內(nèi)“概念本體”“學(xué)習(xí)表現(xiàn)”“認(rèn)識(shí)層級(jí)”3個(gè)模型的刻畫(huà)[2]。筆者梳理文獻(xiàn)，結(jié)合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生圍繞“鐵及其化合物”主題在不同學(xué)段學(xué)習(xí)中所要達(dá)到的水平，以及教師在不同水平所側(cè)重的教學(xué)內(nèi)容與方法進(jìn)行歸納整理，確定“鐵及其化合物”的學(xué)習(xí)進(jìn)階過(guò)程，詳見(jiàn)表2。

從表2中不難發(fā)現(xiàn)，“鐵及其化合物”知識(shí)在整個(gè)中學(xué)階段整體呈螺旋上升趨勢(shì)，基本符合學(xué)生的認(rèn)知和思維發(fā)展規(guī)律。初三從生活經(jīng)驗(yàn)入手，介紹了鐵的常見(jiàn)性質(zhì)，幫助學(xué)生初步了解鐵元素及其性質(zhì)。高中必修第一冊(cè)主要從知識(shí)層面形成元素化合物知識(shí)的基本學(xué)習(xí)方法，知識(shí)難度和要求比初中高很多。高中選擇性必修1側(cè)重于應(yīng)用層面，要求用“鐵及其化合物”知識(shí)分析和解決問(wèn)題。高中選擇性必修2則是從微觀解釋層面，即原子核外電子的排布特點(diǎn)和金屬晶體理論出發(fā)，學(xué)習(xí)鐵為什么會(huì)具備這些性質(zhì)。由此可見(jiàn)，從初三到高三，教師要認(rèn)識(shí)到該主題雖然不斷出現(xiàn)，但其知識(shí)點(diǎn)不是簡(jiǎn)單堆砌，而是從生活到化學(xué)、從化學(xué)到生產(chǎn)、從知識(shí)到應(yīng)用、從宏觀到微觀、從現(xiàn)象到原因，這符合科學(xué)概念的建立過(guò)程，教學(xué)中要遵循這一規(guī)律。

（二）“鐵及其化合物”知識(shí)、模型、認(rèn)識(shí)及素養(yǎng)進(jìn)階的構(gòu)建

在“鐵及其化合物”教學(xué)過(guò)程中，統(tǒng)整不同階段的知識(shí)、認(rèn)識(shí)及能力等要素，融合梯度化活動(dòng)，設(shè)置單元教學(xué)進(jìn)階，有利于促進(jìn)知識(shí)的系統(tǒng)化和科學(xué)化。筆者參考上官慶景等人的研究成果[3]，結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況，構(gòu)建不同學(xué)段“鐵及其化合物”知識(shí)、模型、認(rèn)識(shí)及素養(yǎng)的進(jìn)階學(xué)習(xí)，詳見(jiàn)圖1。

需要說(shuō)明的是，圖1針對(duì)的是該主題在不同階段側(cè)重培育的核心素養(yǎng)，與學(xué)段并不是嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，可能在同一時(shí)期培育了多種核心素養(yǎng)。

（三）“鐵及其化合物”教學(xué)策略

基于“鐵及其化合物”的課程標(biāo)準(zhǔn)梳理、學(xué)習(xí)進(jìn)階構(gòu)建、內(nèi)容特點(diǎn)呈現(xiàn)及教學(xué)問(wèn)題分析，筆者提出了如下教學(xué)策略：一是針對(duì)此內(nèi)容跨度大的特點(diǎn)，要注重跨級(jí)整合;二是針對(duì)此內(nèi)容核心素養(yǎng)占比大的特點(diǎn)，應(yīng)注重在情境中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、思考、培養(yǎng)能力、提升核心素養(yǎng);三是針對(duì)此內(nèi)容貫穿中學(xué)化學(xué)，層層遞進(jìn)、螺旋上升的特點(diǎn)，應(yīng)關(guān)注各部分知識(shí)的形成過(guò)程，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì);四是針對(duì)此內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)多且分散的特點(diǎn)，要圍繞核心內(nèi)容，幫助學(xué)生形成學(xué)習(xí)模式。

1.整合教學(xué)內(nèi)容，注重跨級(jí)設(shè)計(jì)

盡管在授課過(guò)程中會(huì)受到教材編排、內(nèi)容呈現(xiàn)順序、學(xué)校及上級(jí)部門(mén)進(jìn)度安排等條件的制約，但是作為一線(xiàn)化學(xué)教師，自己應(yīng)該對(duì)所教主題有清晰的認(rèn)知。只有在一個(gè)相互密切聯(lián)結(jié)的整體中，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)才能發(fā)揮自身更大的價(jià)值?！拌F及其化合物”的學(xué)習(xí)是層層遞進(jìn)、螺旋上升、持續(xù)進(jìn)行的，在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)該系統(tǒng)分析教學(xué)內(nèi)容，突出教學(xué)設(shè)計(jì)的整體性和層次性，把握教學(xué)序列的跨學(xué)段設(shè)計(jì)，并且在學(xué)習(xí)后面的知識(shí)時(shí)，應(yīng)該想辦法將前面的知識(shí)滲透進(jìn)來(lái)，提升學(xué)生的理解能力，達(dá)到“常學(xué)常新”的效果[4]。

例如，在學(xué)習(xí)“構(gòu)造原理、能量最低原理、洪特規(guī)則”等內(nèi)容時(shí)，教師就可順勢(shì)提問(wèn)學(xué)生，從核外電子排布的角度思考，亞鐵離子和三價(jià)鐵離子哪個(gè)更穩(wěn)定？學(xué)生知道“半充滿(mǎn)”更穩(wěn)定的規(guī)則后，就知道三價(jià)鐵離子更穩(wěn)定，也能夠理解高一所學(xué)的鐵鹽和亞鐵鹽的性質(zhì)了。又如，學(xué)習(xí)了鹽類(lèi)水解的影響因素之后，學(xué)生知道了“越熱越水解”，就明白了為什么制備氫氧化鐵膠體時(shí)要將鐵離子溶液滴加到沸水中了。

2.基于素材情境，提升學(xué)科素養(yǎng)

鐵和鐵的化合物與人類(lèi)生產(chǎn)生活息息相關(guān)，教師要注意積累有關(guān)鐵和鐵的化合物的真實(shí)素材，圍繞核心教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)真實(shí)、有一定挑戰(zhàn)性的問(wèn)題情境，使學(xué)生在問(wèn)題解決的過(guò)程中學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，收獲學(xué)習(xí)的興趣，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)、思維、能力、核心素養(yǎng)的發(fā)展進(jìn)階[5]。例如，在學(xué)習(xí)鐵和鐵的化合物的性質(zhì)時(shí)，教師可從“麥片中加入還原鐵粉”新聞出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生思考怎樣檢驗(yàn)麥片是否含鐵，明確鐵的部分物理性質(zhì)。從麥片中為什么含鐵，還可啟發(fā)學(xué)生深刻理解亞鐵和三價(jià)鐵的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知核心素養(yǎng)。

3.關(guān)注知識(shí)形成，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程

基于學(xué)習(xí)進(jìn)階對(duì)教材及學(xué)情進(jìn)行分析是教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)的前提。因此，設(shè)計(jì)前教師就要做好以下事情：（1）構(gòu)建“鐵及其化合物”主題學(xué)習(xí)進(jìn)階框架;（2）明確內(nèi)容所處的進(jìn)階位置，確定學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)和所要達(dá)到的進(jìn)階目標(biāo);（3）根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的性質(zhì)及所處的層級(jí)水平，確定學(xué)生已有的科學(xué)思維水平、實(shí)驗(yàn)探究能力及期望達(dá)到的水平;（4）分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可能出現(xiàn)的迷思概念和認(rèn)知節(jié)點(diǎn)。

例如，可將“鐵離子檢驗(yàn)”的學(xué)習(xí)調(diào)整到“鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉(zhuǎn)化”的學(xué)習(xí)之后，設(shè)計(jì)問(wèn)題“某工廠(chǎng)由于疏忽，將亞鐵鹽暴露于空氣中，為了避免浪費(fèi)，請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)幫助檢驗(yàn)產(chǎn)品的氧化程度”。這就更符合學(xué)生心理和認(rèn)知發(fā)展過(guò)程，使知識(shí)學(xué)習(xí)前后連貫、學(xué)以致用、鞏固提升，促進(jìn)學(xué)生深度高效學(xué)習(xí)并形成高階思維。

4.圍繞核心內(nèi)容，形成學(xué)習(xí)模式

元素化合物知識(shí)教給學(xué)生的是研究元素及其化合物的基本思路與方法，因此教材只呈現(xiàn)了幾種典型的金屬和非金屬元素。在該部分學(xué)習(xí)中，對(duì)于一些細(xì)枝末節(jié)的知識(shí)，教師要充分相信并培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力，將重點(diǎn)放在關(guān)注學(xué)習(xí)方法構(gòu)建和科學(xué)思維培養(yǎng)上。在進(jìn)行某種典型的物質(zhì)學(xué)習(xí)時(shí)，教師要讓學(xué)生經(jīng)歷分析預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、物質(zhì)制備、性質(zhì)檢驗(yàn)、物質(zhì)轉(zhuǎn)化等過(guò)程，形成研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法，以此指導(dǎo)其他元素化合物的學(xué)習(xí)，真正培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，從而實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)—線(xiàn)—面”的能力進(jìn)階。因此，在初中階段學(xué)習(xí)該主題時(shí)，教師可多布置課外活動(dòng)，例如調(diào)查你身邊哪些物質(zhì)含鐵、了解鐵的物理性質(zhì)等任務(wù)。高中必修階段，教師可給出鐵和鐵的化合物的“價(jià)-類(lèi)”二維圖，引導(dǎo)學(xué)生自行完善圖中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，鞏固基本知識(shí)，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。高中選修階段，教師可設(shè)置綜合性問(wèn)題，包括實(shí)驗(yàn)、檢驗(yàn)、反應(yīng)、原理、解釋、應(yīng)用等問(wèn)題，使學(xué)生真正做到知識(shí)系統(tǒng)化、方法靈活化，提高能力、提升素養(yǎng)。

學(xué)習(xí)進(jìn)階理論在課程和教學(xué)等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用，只是運(yùn)用在課程領(lǐng)域和教學(xué)領(lǐng)域時(shí)，劃分的進(jìn)階梯度大小有所不同。圍繞核心概念構(gòu)建學(xué)習(xí)進(jìn)階模型，對(duì)教師的教和學(xué)生的學(xué)都具有重要意義。在教師層面，它有助于促進(jìn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，避免根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、感覺(jué)設(shè)計(jì)帶來(lái)的隨意性，使教學(xué)設(shè)計(jì)更注重體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)心理的整體性和知識(shí)的連貫性。在學(xué)生層面，它有明確的路徑安排和指向，能促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的深刻理解，有效提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。[□][◢]

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