基于觀念形成的初中化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“水的化學(xué)性質(zhì)”為例

◎ 沈 健

一、基于觀念形成的初中化學(xué)課堂教學(xué)背景

立足發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的立場，不僅僅要關(guān)注學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握，還要重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生從化學(xué)視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)及變化的思維方式，形成化學(xué)觀念以解決實(shí)際問題的能力，更要關(guān)注培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)造力、愛國主義情懷等共通性素養(yǎng)，充分彰顯化學(xué)學(xué)科的育人功能。

“化學(xué)觀念”作為初中化學(xué)核心素養(yǎng)之一，在《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》（以下簡稱《2022 版課標(biāo)》）中具體闡述為“人類探索物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途、變化及其規(guī)律所形成的基本觀念，是化學(xué)概念、原理和規(guī)律的提煉和升華，也是解決實(shí)際問題的基礎(chǔ)”，包含分類觀、物質(zhì)觀、元素觀、微粒觀、變化觀、能量觀等。［1］學(xué)生只有樹立了正確的化學(xué)觀念，才能有效提升化學(xué)知識(shí)遷移運(yùn)用的能力。

由于剛剛接觸和學(xué)習(xí)化學(xué)，學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備尚不豐富，主要依靠生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)表現(xiàn)為對概念、原理的機(jī)械記憶，容易割裂且孤立地看待細(xì)碎的知識(shí)點(diǎn)，對現(xiàn)象的解釋往往浮于表面，未能追本溯源，無法調(diào)用所學(xué)知識(shí)解決真實(shí)情境中的問題，欠缺系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)思路和方法。只有引導(dǎo)學(xué)生深刻感悟所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，有意識(shí)地將學(xué)生的理解系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化地納入觀念形成的框架內(nèi)，逐步形成化學(xué)基本觀念，才能在核心觀念統(tǒng)攝下提升化學(xué)學(xué)習(xí)的效率。

在化學(xué)教育的啟蒙階段，教師由表及里地揭示化學(xué)觀念，幫助學(xué)生逐步形成物質(zhì)及其變化的認(rèn)識(shí)思路和視角是至關(guān)重要的。以滬教版《化學(xué)》九年級(jí)第一學(xué)期第三單元“水的化學(xué)性質(zhì)”這一課題為例，以“探究雪碧成分”“揭秘自熱火鍋”“鑒別無水酒精”三項(xiàng)貼近學(xué)生生活的任務(wù)情境為主線，分別與水和二氧化碳、氧化鈣、硫酸銅反應(yīng)的原理依次對應(yīng)，激發(fā)學(xué)生的探究欲望和學(xué)習(xí)動(dòng)力，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)與生活、生產(chǎn)之間的聯(lián)系，體會(huì)科學(xué)利用物質(zhì)的性質(zhì)對提高人們的生活品質(zhì)具有重要意義，樹立性質(zhì)決定用途、制備條件、檢驗(yàn)方法、保存方式的化學(xué)觀念。

二、基于觀念形成的初中化學(xué)課堂教學(xué)分析

（一）學(xué)情分析

在學(xué)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容前，學(xué)生通過氧氣性質(zhì)的學(xué)習(xí)已經(jīng)初步了解研究物質(zhì)性質(zhì)的視角和一般思路：已有事實(shí)→猜想假設(shè)→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→得出結(jié)論→解釋應(yīng)用，即結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法研究物質(zhì)的組成、性質(zhì)、變化、用途等。但是初中化學(xué)涉及的物質(zhì)性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)的知識(shí)相對分散，僅僅依靠實(shí)驗(yàn)是難以建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和認(rèn)識(shí)方式的。因此，規(guī)劃教學(xué)過程時(shí)，教師要圍繞化學(xué)基本觀念的形成，對教學(xué)內(nèi)容和素材進(jìn)行整合處理；要設(shè)計(jì)多樣化的實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供利于主動(dòng)思維、積極應(yīng)用的平臺(tái)，促進(jìn)化學(xué)觀念的形成；要注重討論歸納學(xué)習(xí)一類物質(zhì)的思想方法，引導(dǎo)學(xué)生基于化學(xué)觀念將知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，形成結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)性的知識(shí)。

（二）目標(biāo)設(shè)定

基于學(xué)情分析，“水的化學(xué)性質(zhì)”一課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定如下。

（1）準(zhǔn)確書寫水和二氧化碳、氧化鈣、硫酸銅反應(yīng)的化學(xué)方程式；描述現(xiàn)象，解釋相關(guān)的實(shí)際問題，體會(huì)水在生活中的重要作用，形成科學(xué)的物質(zhì)觀和轉(zhuǎn)化觀。

（2）能運(yùn)用對照實(shí)驗(yàn)的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明二氧化碳與水的反應(yīng)；依據(jù)資料，從微觀視角分析二氧化碳與水的反應(yīng)，進(jìn)一步鞏固微粒觀。

（3）通過觀察生石灰和水的反應(yīng)現(xiàn)象，感受化學(xué)變化中伴隨的能量變化；能依據(jù)氫氧化鈣的化學(xué)性質(zhì)驗(yàn)證生成物是否為氫氧化鈣，形成合理利用化學(xué)變化為人類服務(wù)的化學(xué)觀念。

（4）通過對久置生石灰粉末、硫酸銅粉末“異?，F(xiàn)象”的分析，感悟藥品密封保存的重要性，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，形成合理使用化學(xué)品的學(xué)科觀念。

（三）目標(biāo)解析

為了使教學(xué)目標(biāo)更加明確、更易觀察檢測、充分保證學(xué)生的主體性，目標(biāo)的設(shè)定依據(jù)課標(biāo)要求，細(xì)化采用準(zhǔn)確書寫、描述、解釋、觀察、感受、設(shè)計(jì)等一系列指向?qū)W生的行為動(dòng)詞，保障教學(xué)的有效性，以免刻意拔高低要求水平的知識(shí)，增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)。

由于知識(shí)技能、思維方法、情感價(jià)值三個(gè)層面的教學(xué)目標(biāo)之間相互作用、聯(lián)系、交融，最終統(tǒng)一并促進(jìn)人的發(fā)展和成長，因此教學(xué)目標(biāo)的制定不再從三維目標(biāo)的三個(gè)方面分別列舉，而是對知識(shí)的多重價(jià)值進(jìn)行挖掘，將三維目標(biāo)整合化、功能化，整體規(guī)劃為素養(yǎng)立意的教學(xué)目標(biāo)。以知識(shí)為載體，將化學(xué)觀念內(nèi)化、凝練為學(xué)生自身的素養(yǎng)，轉(zhuǎn)化為問題解決的關(guān)鍵能力和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格，將以化學(xué)知識(shí)為本的教學(xué)轉(zhuǎn)向真正以人為本的化學(xué)教育。

三、基于觀念形成的初中化學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐

（一）課堂導(dǎo)入：回顧舊知，引出觀念

導(dǎo)入新課作為課堂教學(xué)的第一環(huán)節(jié)，至關(guān)重要。利用溫故知新的方法，教師通過回顧已學(xué)的舊知識(shí)，引起學(xué)生對新知識(shí)的認(rèn)知需求，既符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，又能激發(fā)求知欲望。在學(xué)習(xí)“水的化學(xué)性質(zhì)”一課時(shí)，新課導(dǎo)入從展示紅糖水的配制過程入手，讓學(xué)生思考討論變化類型及水的用途，引導(dǎo)學(xué)生形成初步的物質(zhì)的性質(zhì)決定用途的化學(xué)觀念，探新再連舊，就很自然地導(dǎo)入了新課。

（二）核心環(huán)節(jié)：聚焦性質(zhì)，提煉觀念

基于學(xué)生對已有化學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，依據(jù)教材和“水的化學(xué)性質(zhì)”一課的學(xué)習(xí)要求，從觀念形成的視角確定了如下教學(xué)任務(wù)。

1.任務(wù)一：探究雪碧成分

選擇學(xué)生熟悉且喜愛的雪碧作為切入點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)了一定的生活情境。從情境中抽提出本環(huán)節(jié)的核心任務(wù)：引導(dǎo)學(xué)生利用產(chǎn)物碳酸的性質(zhì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二氧化碳和水生成酸性物質(zhì)這一無明顯現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)一步鞏固化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成這一變化觀念。

完成初步驗(yàn)證后，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注教材內(nèi)容提到的關(guān)鍵詞——“少量”碳酸。通過資料卡2 補(bǔ)充說明后，分析出溶液中的微粒（見圖1）。教師提供相應(yīng)的藥品和儀器作為支架，學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)排除二氧化碳分子和水分子的干擾（見圖2）。歷經(jīng)整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究過程，學(xué)生切身感受到研究化學(xué)反應(yīng)必須考慮到試劑的量，充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)論證的嚴(yán)密性和嚴(yán)謹(jǐn)性，樹立了求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度，同時(shí)進(jìn)一步鞏固了“分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一種微?！边@一微粒觀。

圖1 二氧化碳?xì)怏w通入水中形成溶液的微粒

圖2 對照實(shí)驗(yàn)排除二氧化碳分子的干擾

為了契合新課標(biāo)將STSE［科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、社會(huì)（Society）、環(huán)境（Environment）的英文縮寫］理念貫穿到底的教學(xué)理念，將雪碧這一素材所承載的化學(xué)知識(shí)——影響氣體溶解性的外界因素、碳酸受熱易分解，進(jìn)行深入挖掘；與碳酸飲料的制備條件以及雪碧中的氣泡、打嗝等生活中習(xí)以為常的相關(guān)現(xiàn)象相結(jié)合，并親自動(dòng)手實(shí)踐檢驗(yàn)，有利于促進(jìn)學(xué)生的思維品質(zhì)，發(fā)展證據(jù)推理及預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)的思維能力，樹立物質(zhì)的性質(zhì)決定用途、檢驗(yàn)方法、制備方式等方面的化學(xué)觀念，提升解決實(shí)際問題和知識(shí)遷移的能力，感受化學(xué)在解決生活生產(chǎn)問題、推動(dòng)社會(huì)發(fā)展方面的獨(dú)特貢獻(xiàn)。

2.任務(wù)二：揭秘自熱火鍋

本環(huán)節(jié)以趣味性問題“水能否用于煮熟食物”為切口調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。部分學(xué)生很快聯(lián)想到了自熱火鍋，接著教師展示發(fā)熱包的配料成分，順勢引導(dǎo)學(xué)生回憶教材第一章的體驗(yàn)化學(xué)變化的實(shí)驗(yàn)中生石灰與水的反應(yīng)原理及現(xiàn)象，借助溫度傳感器這一現(xiàn)代信息化技術(shù)賦能，直觀感受化學(xué)變化中伴隨的能量變化（能量觀），深刻體會(huì)到信息技術(shù)對促進(jìn)化學(xué)研究證據(jù)支持的便利性，同時(shí)依據(jù)無色酚酞變紅這一鮮明現(xiàn)象進(jìn)一步深化物質(zhì)性質(zhì)決定檢驗(yàn)方法的化學(xué)觀念（見圖3）。

圖3 探究生石灰和水的反應(yīng)

“虎門銷煙”這一素材不僅滲透了愛國主義情懷的熏陶，還有利于促進(jìn)學(xué)生積極思考，自主構(gòu)建物質(zhì)性質(zhì)與用途之間的關(guān)系，即放出的熱量可以使鴉片中的嗎啡在高溫條件下溶于水，無法通過空氣進(jìn)入人們的呼吸道而失效；同時(shí)生成的氫氧化鈣溶液顯強(qiáng)堿性，有利于破壞鴉片膏中的纖維素，使鴉片膏徹底被摧毀。運(yùn)用該素材將性質(zhì)與用途有機(jī)融合，深化了學(xué)生對物質(zhì)觀內(nèi)涵的理解。

3.任務(wù)三：鑒別無水酒精

本環(huán)節(jié)以貼近生活的真實(shí)問題“鑒別無水酒精”激發(fā)學(xué)生的探究欲望，抓住學(xué)生的好奇心，并提供支持方案，鼓勵(lì)學(xué)生現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用、當(dāng)場實(shí)踐（見圖4），充分發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)的“實(shí)證性”功能，提升證據(jù)意識(shí)，極大地賦予了學(xué)生積極的情緒體驗(yàn)。鮮明直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更有助于學(xué)生感受用硫酸銅粉末檢驗(yàn)水的合理性和簡約性，進(jìn)一步鞏固了物質(zhì)的性質(zhì)決定檢驗(yàn)方法的化學(xué)觀念。

圖4 鑒別無水酒精

同時(shí)，教師以《本草綱目》《天工開物》兩本典籍為資源庫，節(jié)選內(nèi)容展示了對“膽礬”這一俗稱的描述，彰顯了中華文明的博大精深，源遠(yuǎn)流長。在化學(xué)課堂的教學(xué)環(huán)節(jié)采用資料卡展示中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化相關(guān)內(nèi)容，旨在滲透中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的精神內(nèi)涵，增強(qiáng)學(xué)生對中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的自信心和民族自豪感的同時(shí)，深化對俗稱的理解和記憶。關(guān)于膽礬受熱分解的反應(yīng)原理教師并未直接告訴學(xué)生，而是引導(dǎo)學(xué)生通過親自實(shí)踐，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中的白色固體、無色液滴與生成物硫酸銅、水建立對應(yīng)聯(lián)系，進(jìn)一步鞏固和發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理及預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)的思維能力。

4.任務(wù)四：解析異常現(xiàn)象

承接任務(wù)三的情境，以久置硫酸銅粉末顯淡藍(lán)色作為鋪墊引發(fā)學(xué)生的思考，學(xué)生很快聯(lián)想到空氣中水蒸氣是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因；再拋出久置生石灰粉末遇水不放熱的問題，學(xué)生就有了思考的角度和抓手。貼近實(shí)際情境的設(shè)置，層層深入，使“學(xué)科綜合知識(shí)”和“學(xué)科育人價(jià)值”兩條主線有機(jī)融合，既提升了學(xué)生知識(shí)遷移和科學(xué)思維能力，更引導(dǎo)他們形成學(xué)以致用的思想，強(qiáng)化學(xué)科價(jià)值認(rèn)識(shí)，樹立性質(zhì)決定保存方式的學(xué)科觀念，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、合理保存使用化學(xué)品的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，充分彰顯了化學(xué)學(xué)科的育人功能。［2］

（三）課堂小結(jié)：回顧性質(zhì)，總結(jié)觀念

帶領(lǐng)學(xué)生回顧板書（見圖5），主板書脈絡(luò)清晰地呈現(xiàn)出本節(jié)課的核心知識(shí)——水的三條化學(xué)性質(zhì)，而副板書部分則將本節(jié)課的核心觀念在任務(wù)的解決過程中逐步滲透和鞏固。

圖5 主板書和副板書

四、基于觀念形成的初中化學(xué)課堂教學(xué)亮點(diǎn)

（一）精選情境素材，夯實(shí)觀念建構(gòu)

“水的化學(xué)性質(zhì)”一課以“探究雪碧成分”“揭秘自熱火鍋”“鑒別無水酒精”三項(xiàng)真實(shí)的生活情境貫穿始終，無時(shí)無刻不在滲透實(shí)驗(yàn)觀。通過對“二氧化碳通入水中形成溶液”的成分分析，利用對比思想證實(shí)是碳酸分子而非二氧化碳分子使紫色石蕊變紅等相關(guān)知識(shí)的同時(shí)，強(qiáng)化學(xué)生的微粒觀和定量觀。在對產(chǎn)物碳酸、氫氧化鈣進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，提煉定性到定量等多角度認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的方法，實(shí)現(xiàn)元素觀、分類觀、變化觀的形成。從微粒的角度追溯化學(xué)變化的本質(zhì)，感悟化學(xué)在提升生活品質(zhì)、推動(dòng)社會(huì)發(fā)展等方面的實(shí)用價(jià)值和意義，無形之間建構(gòu)學(xué)生的化學(xué)價(jià)值觀。

（二）重組教材順序，推進(jìn)觀念整合

“水的化學(xué)性質(zhì)”屬于第三單元“溶液”3.1節(jié)的內(nèi)容。為了充分挖掘水和二氧化碳反應(yīng)這條化學(xué)性質(zhì)的價(jià)值，讓學(xué)生樹立性質(zhì)決定物質(zhì)制備條件的化學(xué)觀念，將3.2 節(jié)溶液所涉及影響氣體物質(zhì)溶解性的外界因素融合到對水的性質(zhì)的認(rèn)識(shí)，結(jié)合擰開瓶蓋后“雪碧瓶中冒出大量氣泡”、喝下雪碧“打嗝”兩種現(xiàn)象，得出高壓和低溫條件有利于二氧化碳?xì)怏w的溶解。對于兩條化學(xué)性質(zhì)中涉及的新物質(zhì)碳酸和氫氧化鈣，則利用3.3 節(jié)溶液的酸堿性涉及的酸堿指示劑石蕊和酚酞進(jìn)行檢驗(yàn)。

從核心素養(yǎng)培育的視角重新審視和重組教材，這樣的處理方式將碎片化的知識(shí)進(jìn)行了高效整合，通過引導(dǎo)學(xué)生對事實(shí)性知識(shí)背后的化學(xué)學(xué)科方法和觀念進(jìn)行思考、分析、討論等活動(dòng)，加強(qiáng)學(xué)生對化學(xué)學(xué)科知識(shí)的整體性理解，體會(huì)事實(shí)性知識(shí)背后的化學(xué)學(xué)科觀念。

（三）挖掘性質(zhì)內(nèi)涵，升華觀念形成

本節(jié)課隸屬于新課標(biāo)“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”主題，該主題充分體現(xiàn)化學(xué)的應(yīng)用價(jià)值，可以從中了解到元素化合物知識(shí)在生活生產(chǎn)、科技發(fā)展等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?！?022 版課標(biāo)》將“物質(zhì)性質(zhì)的廣泛應(yīng)用及化學(xué)品的合理使用”作為其下的模塊提出，主要有三個(gè)原因：第一，突出物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用的關(guān)系，使學(xué)生體會(huì)科學(xué)利用物質(zhì)性質(zhì)對人類生活品質(zhì)的促進(jìn)作用；第二，強(qiáng)調(diào)合理安全使用并保存藥品的重要意義；第三，通過對氧氣、水等知識(shí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)資源的寶貴，將科學(xué)態(tài)度與責(zé)任顯性化。［3］本節(jié)課引導(dǎo)學(xué)生將水的性質(zhì)放在科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境等領(lǐng)域下綜合認(rèn)知，升華性質(zhì)決定用途、制備條件、檢驗(yàn)方法、保存方式等化學(xué)觀念。

（四）拓展教材文本，促進(jìn)觀念延伸

“資料卡片”是初中化學(xué)教材的重要欄目之一，具有較強(qiáng)的知識(shí)性、科普性和拓展性，是培育學(xué)生獲取和處理信息能力這一化學(xué)素養(yǎng)不可多得的教學(xué)資源。本節(jié)課合理應(yīng)用資料卡片，設(shè)計(jì)有趣味性的化學(xué)探究活動(dòng)，增強(qiáng)化學(xué)和生活實(shí)際的聯(lián)系，鍛煉學(xué)生研讀資料、互動(dòng)討論、總結(jié)歸納等學(xué)習(xí)能力，從而促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)知識(shí)的深度探究。例如，在介紹“酸堿指示劑中紫色石蕊的來源”時(shí)，讓學(xué)生感受化學(xué)家從自然界提取資源的智慧；通過“碳酸飲料的制備條件”的講解，樹立學(xué)生“物質(zhì)性質(zhì)決定制備條件”的化學(xué)觀念；閱讀《本草綱目》《天工開物》等典籍，既是對民族精神的回溯，也是對中華傳統(tǒng)文化的感悟。資料卡2 對教材中“少量”碳酸中的“少量”一詞做了具體的展開，明確了具體的占比，有助于學(xué)生從微粒的視角全面看待二氧化碳通入水中形成的溶液，進(jìn)一步鞏固微粒觀。教師引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷自主閱讀、分析、提煉價(jià)值信息解決實(shí)際問題，嚴(yán)密論證出使紫色石蕊變紅的原因，感悟“分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的微粒之一”這一學(xué)科觀念。