基于核心素養(yǎng)的導(dǎo)引體驗式教學(xué)
——以“物質(zhì)成分探究”為例

陳志英，劉文西，胡小兵

(寶雞文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，陜西 寶雞 721013)

傳統(tǒng)教學(xué)過程側(cè)重于教師輸出，學(xué)生很少參與，很大程度上影響學(xué)生對知識的掌握和理解。如何提高初中化學(xué)教學(xué)效果，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量效率的關(guān)鍵。導(dǎo)引體驗式教學(xué)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和提高學(xué)習(xí)積極性，對教學(xué)效果有重大意義。

1 化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

《義務(wù)教育化學(xué)課程標準(2022版)》提出化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括化學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究與實踐、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，展現(xiàn)化學(xué)課程學(xué)習(xí)對學(xué)生發(fā)展的教育育人價值，“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”是其為促進學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展為導(dǎo)向而設(shè)置的5個學(xué)習(xí)主題之一，“物質(zhì)成分的探究”是該主題的大概念導(dǎo)引課[1]。教學(xué)設(shè)計運用化學(xué)史為教學(xué)情境，將核心素養(yǎng)滲透到教學(xué)過程中，運用原子結(jié)構(gòu)示意圖、微課視頻等方式實現(xiàn)微觀世界可視化，以豐富學(xué)生對微觀世界的想像和認識，進一步形成物質(zhì)成分的微觀視角[2]。

2 導(dǎo)引體驗式教學(xué)

導(dǎo)引體驗式教學(xué)是指教師教學(xué)過程中，通過對學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)生理解程度的把握，進行課堂設(shè)計，讓學(xué)生親自參與實踐、探索和學(xué)習(xí)，實現(xiàn)知識掌握的一個過程[3]。導(dǎo)引體驗式教學(xué)的基本流程：教師引導(dǎo)—學(xué)生體驗—討論探究—分析解決問題—歸納總結(jié)。在核心素養(yǎng)的背景下，運用導(dǎo)引體驗式教學(xué)，能改變傳統(tǒng)教學(xué)模式教師輸出，學(xué)生被動接受學(xué)習(xí)，課堂效率低下的現(xiàn)狀，也能使學(xué)生主體地位得到提升，通過教師引導(dǎo)，學(xué)生體驗的過程，增強學(xué)生感性認識，激發(fā)多層次多角度求知欲，培養(yǎng)科學(xué)探索的精神。導(dǎo)引體驗式教學(xué)能充分發(fā)揮化學(xué)學(xué)科的優(yōu)勢?；瘜W(xué)史是化學(xué)學(xué)科的優(yōu)勢，其與導(dǎo)引體驗式教學(xué)結(jié)合，通過感受科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物質(zhì)成分的歷程，體會其曲折發(fā)展，能加強學(xué)生對知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題、解決問題的能力。筆者設(shè)計教學(xué)設(shè)計時遵循學(xué)生主體性原則、知識體系化原則、課堂延展性原則[4]

3 教學(xué)設(shè)計

本節(jié)課選自義務(wù)教育人教版九年級化學(xué)第三單元[5]，是物質(zhì)構(gòu)成奧秘的導(dǎo)引課。在課程開始前，學(xué)生通過前面的學(xué)習(xí)，一直是從宏觀視角認識物質(zhì)世界。到第三單元，要從宏觀轉(zhuǎn)入微觀層面學(xué)習(xí)，對于感知微觀世界經(jīng)驗很少的學(xué)生來說難度很大。學(xué)生難以信服原子、質(zhì)子等微觀粒子的存在。如何使學(xué)生信服、接納、領(lǐng)會微觀粒子的存在，是本節(jié)課的重難點?，F(xiàn)階段的學(xué)生抽象思維尚未成熟、理解微觀世界能力不足。本節(jié)課先從宏觀視角，使學(xué)生理解概念；從微觀視角，進行證據(jù)推理感受科學(xué)家探索世界的歷程；通過宏微結(jié)合，初步建立模型認知；最后青蒿素應(yīng)用，知識遷移實際生活。導(dǎo)引課作為物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)主題的第一節(jié)課，價值在于引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)認識物質(zhì)成分的宏微視角，體會化學(xué)家探索物質(zhì)成分的歷程和學(xué)科思維方式，對化學(xué)史的學(xué)習(xí)初步建立模型認知的核心素養(yǎng)。

3.1 教學(xué)目標設(shè)計

1)通過理解波義耳和拉瓦錫有關(guān)物質(zhì)成分的探究史實，初步建立對宏觀元素的認識和辨析科學(xué)家的觀點，形成科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

2)通過對道爾頓和阿伏伽德羅有關(guān)物質(zhì)成分的探究史實，初步形成微觀粒子的認識，建立微觀粒子模型，理解物質(zhì)是由原子和分子構(gòu)成，體會物質(zhì)成分探究的學(xué)科思維方式。

3)通過體會物質(zhì)成分探究的發(fā)展歷程，知道人類對物質(zhì)世界的探索是不斷發(fā)展的。

4)通過對青蒿素結(jié)構(gòu)式進行分析，辨識其宏觀微觀成分，體會科學(xué)家的艱辛付出，培養(yǎng)民族自豪感。

3.2 教學(xué)流程 (如圖1)

圖1 教學(xué)流程

3.3 教學(xué)過程

1)宏觀視角，理解概念

[教師引入]物質(zhì)是由什么組成的？科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)物質(zhì)成分？物質(zhì)成分是如何不斷被人類探索？本節(jié)課教師就帶大家體驗物質(zhì)成分探究的發(fā)展歷程。

[學(xué)生]觀看微課視頻

英國化學(xué)家波義耳在1661年出版《懷疑派化學(xué)家》一書中，提出元素是指化學(xué)變化中不能分解的物質(zhì)，把化學(xué)看成一門獨立的科學(xué)，并認為科學(xué)不存在憑空的假說，必須以實驗和觀察為基礎(chǔ)。

[教師引導(dǎo)]波義耳的科學(xué)思想對化學(xué)發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響，使化學(xué)得以被確立為科學(xué)?；诓x耳對元素的定義可得，物質(zhì)是由元素組成的，如何判斷一種物質(zhì)是否為化學(xué)元素？

[活動1]閱讀素材1、小組討論思考對拉瓦錫元素分類表的看法。

[資料卡1]

表1 拉瓦錫的元素分類表

[學(xué)生1]石灰可以分成氧和鈣，石灰不是元素。

[學(xué)生2]鎂土、鋇土、鋁土、硅土不是元素、這些能再分。

[教師過渡]化學(xué)物質(zhì)是否能用實驗方法再分作為當時判斷元素的依據(jù)。由于當時的化學(xué)實驗分析技術(shù)水平有限，用已知技術(shù)還不能分解的物質(zhì)都被人們誤解為元素。19世紀初，英國科學(xué)家道爾頓發(fā)現(xiàn)了利用元素說無法解釋的問題，開始將物質(zhì)成分的探究轉(zhuǎn)入微觀層面視角。

2)微觀視角，證據(jù)推理

[學(xué)生]觀看微課

1803年，英國氣象學(xué)、物理學(xué)家道爾頓提出原子論，認為物質(zhì)是由原子構(gòu)成，原子是不可分割微小的實心球體，在化學(xué)變化中原子不可分。

[教師旁白]道爾頓提出的原子論，解決了當時元素說無法解決的問題，人們逐漸意識到，原子是構(gòu)成物質(zhì)的一種成分，這標志著化學(xué)家們對物質(zhì)成分的認識逐漸由宏觀層次步入到微觀層次。道爾頓提出原子論不久后，便有人提出與道爾頓相矛盾的假說。

[資料卡2]如圖2[6][7]。

圖2 蓋·呂薩克“半個原子“、阿伏伽德羅分子學(xué)說示意圖

圖3 原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

[教師提問]蓋·呂薩克基于道爾頓原子論通過實驗發(fā)現(xiàn)“半個原子”的情況存在，同學(xué)們根據(jù)其推測，完成圖2微觀模型模擬過程。道爾頓反駁其觀點，為什么？

[學(xué)生]因為原子不可分。

[教師引導(dǎo)]蓋·呂薩克與道爾頓對“半個原子”的說法各執(zhí)己見。直到阿伏伽德羅提出分子學(xué)說，“半個原子”矛盾才得以解決。

[學(xué)生活動2]閱讀資料卡2 推測其微觀模型模擬過程。

[教師提問]閱讀資料卡2能得到什么結(jié)論？構(gòu)成物質(zhì)的成分只有原子嗎？

[小結(jié)]分子和原子都是微觀粒子，分子由原子構(gòu)成，分子和原子都是構(gòu)成物質(zhì)的成分。

[教師拓展]當時的人們對道爾頓原子論這一權(quán)威學(xué)說的絕對信服，致使分子學(xué)說被埋沒了50多年，直到后來康尼查羅用實驗論證分子學(xué)說的正確性。阿伏伽德羅分子學(xué)說才被人們信服[8]。

3)宏微結(jié)合，建立模型

[教師提問]從道爾頓提出有關(guān)化學(xué)元素和原子關(guān)系的觀點中，可以得知元素與原子是什么關(guān)系？請同學(xué)們閱讀資料卡回答問題。

[學(xué)生]元素是由一種原子組成。例如氫元素由氫原子組成。

[教師引導(dǎo)]阿伏伽德羅的分子學(xué)說解決了“半個原子”的矛盾，但未解決原子是否可再分的問題。歷史上，人們一度認為原子是最小的粒子。直到1897年湯姆森的實驗改變?nèi)藗冞@種認識。

[學(xué)生]觀看微課視頻。

1897年湯姆森陰極射線實驗及現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)電子。1911年和1919年盧瑟福和他的團隊用α粒子轟擊金箔和氮原子核實驗裝置，發(fā)現(xiàn)原子核和質(zhì)子。1932年查德威克用α粒子轟擊硼原子核的實驗：從硼原子核中得到了一個不帶電的粒子，其質(zhì)量與質(zhì)子差不多，命名為中子.

[學(xué)生活動3]原子可再分嗎？原子核中含有哪些粒子？請同學(xué)們在導(dǎo)學(xué)案中畫出原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

[學(xué)生1]原子可再分為原子核和電子。

[學(xué)生2]原子核中由質(zhì)子和中子構(gòu)成。

[資料卡3]

表2 氫的3種同位素原子

[教師提問]英國科學(xué)家索迪發(fā)現(xiàn)同位素，以氫元素為例，發(fā)現(xiàn)氫元素的3種同位素，請同學(xué)們分析比較氫元素三種原子的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的異同點。

[學(xué)生討論探究]氫元素3種原子中質(zhì)子數(shù)都相同，中子數(shù)不同。

[教師引導(dǎo)]氫元素有三種不一樣的原子，我們還能用元素是由一種原子組成作為判斷依據(jù)嗎？

[學(xué)生思考]不能，元素是由一類相同質(zhì)子數(shù)，不同中子數(shù)組成的。

[教師總結(jié)]通過原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)現(xiàn)，元素含義被重新定義。元素是具有相同質(zhì)子數(shù)的一類原子的元素總稱?；瘜W(xué)家從宏觀微觀結(jié)合層面將元素和原子概念建立關(guān)聯(lián)?；仡櫩茖W(xué)家對物質(zhì)成分的探索過程，從宏觀到微觀，根據(jù)不斷更新的實驗技術(shù)，對物質(zhì)成分探究不斷深入。直到現(xiàn)在，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)微觀世界最小的粒子是夸克，探索仍在繼續(xù)。

4)應(yīng)用實踐，融會貫通

[資料卡5]屠呦呦發(fā)現(xiàn)有效的抗瘧藥——青蒿素獲得2015年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎。

[教師]如何從宏觀與微觀視角辨識青蒿素的成分(如圖4)？

圖4 板書設(shè)計

[學(xué)生討論探究]青蒿素由碳元素、氧元素、氫元素組成。青蒿素分子由碳原子、氧原子、氫原子構(gòu)成。

[教師總結(jié)]屠呦呦是中國第一個本土培養(yǎng)獲得科學(xué)類諾貝爾獎的科學(xué)家。她證明了特效抗瘧藥——青蒿素的存在，并將中西醫(yī)完美結(jié)合，成功提取出青蒿素。屠呦呦獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎，開創(chuàng)了中國科學(xué)在本土進行科學(xué)研究獲得諾貝爾獎的先河。這一獎項式中國科學(xué)界迄今為止的最高獎項，也是中醫(yī)藥成果的最高獎項。關(guān)于對物質(zhì)成分的探究，本節(jié)課帶大家體驗的只是一小部分，在今后的課堂里會進行更深層次地學(xué)習(xí)。

[投影]歸納與小結(jié)(如圖5)

圖5 青蒿素的結(jié)構(gòu)式

4 教學(xué)反思

我們通過導(dǎo)引體驗式教學(xué)方式，將核心素養(yǎng)滲透到教學(xué)環(huán)節(jié)的各個方面。運用物質(zhì)成分探究化學(xué)史設(shè)計教學(xué)情境，學(xué)生體驗學(xué)習(xí)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)探索未知事物的思維方式。運用微課、微觀粒子示意圖等可視化方式，幫助學(xué)生信服原子、分子等粒子存在。實現(xiàn)學(xué)生主體，教師主導(dǎo)的新課程教育理念。以教師引導(dǎo)、學(xué)生體驗的教學(xué)，能激發(fā)學(xué)生興趣，煥發(fā)課堂活力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神，實現(xiàn)教育的育人價值。