基于PDEODE模式培養(yǎng)合作探究學(xué)習(xí)的化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“鈉與水反應(yīng)”為例

柳小康，何朝俊，字 敏**

(1.云南師范大學(xué)化學(xué) 化工學(xué)院，云南 昆明 650500；2.銅仁市第二中學(xué)，貴州 銅仁 554300)

1 問題的提出

化學(xué)學(xué)科離不開實(shí)驗(yàn)的支撐?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》中提出[1]：“在化學(xué)教學(xué)的過程之中應(yīng)該多開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多樣化的探究活動”。如何開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)以促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與科學(xué)態(tài)度核心素養(yǎng)，發(fā)展合作探究能力，已成為教師需要思考的問題。傳統(tǒng)的教學(xué)，由于教學(xué)任務(wù)的緊迫，加之實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒有明確的實(shí)施環(huán)節(jié)，所以對教材的實(shí)驗(yàn)部分多是運(yùn)用講授法(由教師結(jié)合考試易考點(diǎn)講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)的過程、實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)論)，學(xué)生沒有做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會。筆者在閱讀文獻(xiàn)和相關(guān)書籍中發(fā)現(xiàn)，PDEODE模式運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以有效解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)的此類問題。PDEODE教學(xué)模式，本質(zhì)上是通過預(yù)測環(huán)節(jié)，了解學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上通過小組討論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、形成解釋，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果整理，對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的結(jié)果以及自己的預(yù)測進(jìn)行討論交流，最終得到解釋。其過程與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的路徑協(xié)同，將其運(yùn)用于實(shí)際教學(xué)具有可行性。

2 PDEODE教學(xué)模式

2.1 PDEODE實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型

PDEODE教學(xué)模式，集化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵步驟，即猜想(預(yù)測+討論+解釋)-實(shí)施(觀察+討論)—得出結(jié)論(解釋)于其中。廣東省東莞市塘廈中學(xué)李健榮老師將學(xué)生自主探究型PDEODE化學(xué)課堂劃分為6個基本環(huán)節(jié):“創(chuàng)設(shè)情境—提出猜想—實(shí)驗(yàn)方案—實(shí)驗(yàn)操作—收集信息—總結(jié)歸納”[2]。通過理解文章和整理，本文提出了PDEODE策略實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型設(shè)計(jì)(圖1)。

圖1 PDEODE策略實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型

2.2 應(yīng)用于鈉與水反應(yīng)的模型架構(gòu)

借助于圖1中對PDEODE模型與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合形式，選取人教版高中化學(xué)第一冊第二章第一節(jié)中鈉與水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)展開研究。通過猜想—實(shí)施—得出結(jié)論為主體，細(xì)化PDEODE教學(xué)模式，建立可操作、易實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)模式。(由于課時(shí)限制本文教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施部分已做縮減)具體如圖2所示。

圖2 鈉與水反應(yīng)的合作探究學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

通過鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以認(rèn)識到活潑金屬與水反應(yīng)的通性。本實(shí)驗(yàn)是高中生學(xué)習(xí)鈉性質(zhì)的重要實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰, 學(xué)生分析起來也比較容易, 因此, 通過現(xiàn)象推斷產(chǎn)物也是本實(shí)驗(yàn)的一個亮點(diǎn)[3]。

教學(xué)設(shè)計(jì)是教師思考如何教，根據(jù)學(xué)習(xí)者的需要運(yùn)用系統(tǒng)方法和相關(guān)理論與技術(shù)分析教學(xué)問題，設(shè)計(jì)出解決問題的策略、試行方案，評價(jià)試行結(jié)果及對試行結(jié)果再評價(jià)、修改和完善的一系列過程[4]。對于教學(xué)設(shè)計(jì)的打磨、修改和精進(jìn)，是每一位教師成長必要基本功。好的教學(xué)設(shè)計(jì)是課堂教學(xué)有效性的前提，而融入可操作性的教學(xué)模式對于發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)具有“催化”作用。將PDEODE模式融入中學(xué)化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)中，對于以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的化學(xué)學(xué)科有一定必要性，對于學(xué)生合作探究意識也具有有效推動性。

筆者基于PDEODE模式，采用小組合作探究方式，以新課標(biāo)理念為指引，選取鈉與水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)為例，設(shè)計(jì)了教學(xué)案例，以期為教師合理運(yùn)用該模式提供借鑒。

3 基于PDEODE模式的“鈉與水的反應(yīng)”的化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 教學(xué)分析

教學(xué)分析分為課標(biāo)分析、教材分析、學(xué)情分析三部分，詳見表1。

表1 教學(xué)分析

3.2 教學(xué)目標(biāo)[5]及教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)目標(biāo)、重難點(diǎn)如表2。

表2 教學(xué)目標(biāo)、重難點(diǎn)

3.3 教學(xué)實(shí)錄(運(yùn)用PDEODE模式部分)

【導(dǎo)入】生活中通?？梢杂盟畞頊缁?那么水是否可以用來生火呢？教師進(jìn)行滴水點(diǎn)燈這個魔術(shù)。用鑷子取出實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的金屬鈉,將其包裹在干燥酒精燈的燈芯處,然后用滴管取一些燒杯當(dāng)中的水,將水滴在燈芯之上，大家都能看到酒精燈燃燒起來。播放“沈陽鈉工廠”爆炸視頻，學(xué)生觀看。

【設(shè)計(jì)意圖】運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)導(dǎo)課，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和對親自動手實(shí)驗(yàn)的渴望，為之后的實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行做準(zhǔn)備。利用真實(shí)事件視頻，對于學(xué)生的好奇心和求知欲起到推動作用。

【教師提出問題】為什么包裹鈉的燈芯遇水燃燒起來了？其中鈉發(fā)生了反應(yīng)嗎？為什么鈉工廠燃燒中還有爆炸的伴隨？

【學(xué)生獨(dú)立思考(P)】針對問題進(jìn)行預(yù)測，將可能的原因(盡可能使用化學(xué)用語)書寫在自己的課堂記錄本中。找到鈉在周期表中的位置畫出結(jié)構(gòu)示意圖(圖3)，鈉最外層有一個電子，容易失去，應(yīng)該是具有較強(qiáng)還原性。

圖3 鈉原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖

【教師追問】從結(jié)構(gòu)分析物質(zhì)性質(zhì)這個視角非常好，但對于老師上面的提問還是未能解決呀！

【學(xué)生以小組形式思考-討論并形成主要觀點(diǎn)(D-E)】學(xué)生將自己所記錄的預(yù)測觀點(diǎn)與小組成員分享，小組討論分析形成主要觀點(diǎn):①金屬鈉與水不反應(yīng)，只是單純放出了熱量，達(dá)到燈芯的著火的，使其燃燒起來。②金屬鈉與水反應(yīng)放出熱量，由其反應(yīng)物來看產(chǎn)生了堿和氧氣。③由鈉的結(jié)構(gòu)分析，鈉具有還原性，與水反應(yīng)被水氧化，結(jié)合氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)該是堿和氫氣。④爆炸應(yīng)該是由于氫氣不純導(dǎo)致。

學(xué)生小組分析發(fā)生的可能反應(yīng)(未配平)：

反應(yīng)1: Na+H2O=NaOH+O2

反應(yīng)2: Na+H2O=NaOH+H2

【教師提供支持】燒杯、試管、酒精燈、鈉單質(zhì)、酚酞

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并觀察(O)】按照小組的形式進(jìn)行鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并做好記錄。(在水中預(yù)先滴加了酚酞)學(xué)生觀察到水溶液變紅了(學(xué)生：應(yīng)該是反應(yīng)的產(chǎn)物中有堿性物質(zhì))，并且收集了所產(chǎn)生的氣體。將所收集到反應(yīng)產(chǎn)生的氣體接近酒精燈，有爆鳴聲出現(xiàn)，而且在試管的管口有水珠。

【通過實(shí)驗(yàn)、觀察，小組討論進(jìn)而解釋(D-E)】通過分組實(shí)驗(yàn)探究，小組得出一致結(jié)論，反應(yīng)的原理應(yīng)該是(小組板書呈現(xiàn))：

1)反應(yīng)現(xiàn)象：浮(將鈉投入水中鈉浮于水面)、熔(鈉塊熔化成球狀—反應(yīng)放熱且鈉熔點(diǎn)低)、游(鈉在水面上不停游動)、響(反應(yīng)劇烈有“呲呲”響聲)、紅(最終滴加酚酞的水溶液變紅了)。

2)反應(yīng)方程式：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。

3)反應(yīng)離子方程式：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑。

【回歸問題，解釋原由(E)】由于鈉與水的反應(yīng)是一個放熱的反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱使得燈芯燃燒。鈉遇水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，由于工廠氣體流通導(dǎo)致氫氣不純發(fā)生爆炸。驗(yàn)證了觀點(diǎn)③、④的正確性。

4 結(jié)語

基于PDEODE模式培養(yǎng)學(xué)生合作探究學(xué)習(xí)能力是可行的，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》[1]明確指出：“通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動, 學(xué)生能夠體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的過程, 激發(fā)學(xué)生對于化學(xué)的學(xué)習(xí)熱情, 強(qiáng)化科學(xué)探究意識, 促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變, 在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在新課標(biāo)指引之下結(jié)合PDEODE教學(xué)模式，有序合理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對于培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”等核心素養(yǎng)具有一定的促進(jìn)作用，此模式之下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視學(xué)生的自主合作，進(jìn)而能夠發(fā)展學(xué)生的合作探究能力。