知識(shí)結(jié)構(gòu)化 思維有序化
——以高三二輪復(fù)習(xí)課“物質(zhì)的分離與提純”為例

蔡德洋

(福建省晉江市季延中學(xué),福建 晉江 362200)

經(jīng)過(guò)一輪復(fù)習(xí)及一系列試題訓(xùn)練后,學(xué)生遇到陌生情境問(wèn)題依然顯得力不從心,無(wú)法將之與所學(xué)知識(shí)、教材內(nèi)容或見(jiàn)過(guò)的同類型試題進(jìn)行聯(lián)系,往往在看到答案后才恍然大悟、懊悔不已.主要原因是,學(xué)生的學(xué)習(xí)多停留在“記憶、理解”的層次,屬于淺層學(xué)習(xí),只發(fā)展了低階思維[1].要想提高二輪復(fù)習(xí)的有效性,教師就要組織學(xué)生開(kāi)展深度學(xué)習(xí),提高學(xué)生“應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)價(jià)”等高階思維能力.

黎加厚教授認(rèn)為深度學(xué)習(xí)是在理解的基礎(chǔ)上,學(xué)習(xí)者能夠批判地學(xué)習(xí)新知識(shí)、新理念,并將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中,且能夠?qū)⒁延械闹R(shí)遷移到新的情境中,做出決策和解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)[2].在高三二輪專題復(fù)習(xí)課堂上進(jìn)行深度學(xué)習(xí),可以通過(guò)設(shè)置一系列有層次的情境問(wèn)題,在解決問(wèn)題過(guò)程中,通過(guò)比較和分析、概括和歸納等方法將零散的知識(shí)整合起來(lái),形成知識(shí)體系,構(gòu)建解決問(wèn)題的思維模型,實(shí)現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化和思維的有序化,然后將之有效地遷移應(yīng)用于真實(shí)問(wèn)題的解決,最終達(dá)到深度學(xué)習(xí)的效果.

1 以深度學(xué)習(xí)為指引的設(shè)計(jì)思路

物質(zhì)的分離與提純是化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本實(shí)驗(yàn)操作,在化工生產(chǎn)或科學(xué)研究領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用.結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥是最常見(jiàn)的從溶液中獲取固態(tài)產(chǎn)品的分離提純方式,是高考的高頻考點(diǎn).結(jié)晶原理和方式的選擇對(duì)學(xué)生而言也是一個(gè)難點(diǎn),究其原因主要有:一是學(xué)生對(duì)物質(zhì)分離與提純的常見(jiàn)方法的認(rèn)識(shí)是單一、零散的,缺乏系統(tǒng)性,沒(méi)有形成有序、系統(tǒng)的思維模型[3];二是缺乏實(shí)踐操作,對(duì)分離與提純的方法的選擇只停留在記憶層面,沒(méi)有深入學(xué)習(xí),面對(duì)陌生、真實(shí)的情境問(wèn)題,學(xué)生無(wú)法根據(jù)物質(zhì)具體性質(zhì)、圖表信息調(diào)整思路,采用不同的操作方式解決問(wèn)題.基于此,本節(jié)課嘗試將結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等重要系列操作的相關(guān)知識(shí)整合起來(lái),并構(gòu)建通過(guò)物質(zhì)性質(zhì)和題目信息選擇結(jié)晶方式的思維模型,實(shí)現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化和思維的有序化,以期達(dá)到深度學(xué)習(xí)的效果,提高二輪復(fù)習(xí)的實(shí)效性.具體教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)如下:(1)在多種不同情境中,通過(guò)對(duì)比和分析、概括和歸納整合多種不同的結(jié)晶、過(guò)濾方式,構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系;(2)通過(guò)多層次問(wèn)題情境,構(gòu)建根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)、圖像信息選擇合適的結(jié)晶方式的思維模型;(3)通過(guò)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、問(wèn)題解決,遷移應(yīng)用模型;(4)掌握關(guān)于洗滌問(wèn)題的答題模板,能根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)選擇干燥方法.

2 構(gòu)建思維模型促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的過(guò)程設(shè)計(jì)

2.1 創(chuàng)設(shè)多層次問(wèn)題情境,建構(gòu)思維模型

【問(wèn)題情境】 如圖1所示是氯化鈉、硝酸鉀等固體物質(zhì)的溶解度曲線,請(qǐng)?zhí)顚懴铝形镔|(zhì)的結(jié)晶方法.

圖1 溶解度曲線

①氯化鈉:____;

②CuSO4·5H2O:____;

③從MgCl2溶液中獲得無(wú)水MgCl2:____;

④提純混有少量NaCl的KNO3:____;

⑤提純混有少量KNO3的NaCl:____;

⑥提純混有較多NaCl的KNO3:____;

模型的構(gòu)建應(yīng)適合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展,需要一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程,從最簡(jiǎn)單的、學(xué)生最熟悉的問(wèn)題出發(fā),逐步過(guò)渡到復(fù)雜問(wèn)題.通過(guò)問(wèn)題或知識(shí)的遞進(jìn)式呈現(xiàn),不斷刺激學(xué)生的思維發(fā)展,才能起到不斷強(qiáng)化從而構(gòu)建解決問(wèn)題模型的作用[4].

通過(guò)學(xué)生熟悉的答題模式,設(shè)計(jì)從單一溶液到混合溶液,從含少量雜質(zhì)到含較多雜質(zhì)的分離提純的相關(guān)問(wèn)題情境,引導(dǎo)著學(xué)生進(jìn)行循序漸進(jìn)、層層遞進(jìn)的思考.在解決問(wèn)題的過(guò)程中回顧蒸發(fā)結(jié)晶和蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的區(qū)別及適用范圍.待學(xué)生完成后,教師提問(wèn):基于物質(zhì)的什么性質(zhì)選擇結(jié)晶方式?再次引發(fā)學(xué)生積極思考.在對(duì)比、分析中理清思路,主動(dòng)建構(gòu)基于物質(zhì)性質(zhì)和題給信息選擇結(jié)晶方式的思維模型(如圖2所示).

圖2 選擇結(jié)晶方式進(jìn)行分離提純的思維模型

上述問(wèn)題⑥難度比較大,通過(guò)教師引導(dǎo)和學(xué)生分組討論,補(bǔ)充完善思維模型:(1)單一組分溶液或者當(dāng)雜質(zhì)少量時(shí),可直接根據(jù)上述模型選擇結(jié)晶方式進(jìn)行分離提純;(2)若混合體系各組分的量都不少時(shí),根據(jù)蒸發(fā)結(jié)晶原理,一般溶解較小的物質(zhì)先析出,利用該原理可進(jìn)行物質(zhì)的制備.

2.2 聯(lián)系教材,整合零散知識(shí),構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò),完善思維模型

通過(guò)上述思維模型,引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系必修一教材中的侯氏制堿法的基本原理:相同條件下,碳酸氫鈉的溶解度較小(見(jiàn)圖3),因此在飽和氯化鈉溶液中,通入氨氣和二氧化碳可以獲得碳酸氫鈉固體.鞏固上述模型的同時(shí),教師提出問(wèn)題:怎么從母液中獲得氯化銨晶體呢?學(xué)生很自然地得出通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法可以獲得氯化銨固體.教師再次提出問(wèn)題:觀察溶解度數(shù)據(jù),該方法可以將氯化銨固體盡可能析出嗎?由此引發(fā)學(xué)生重新審視模型,并調(diào)動(dòng)所學(xué)知識(shí),從沉淀溶解平衡的兩個(gè)角度——平衡移動(dòng)及Ksp與Qc的關(guān)系思考問(wèn)題,理解實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中獲取氯化銨固體的方法(見(jiàn)圖4),實(shí)現(xiàn)跨模塊知識(shí)的融合,并從變溫結(jié)晶方式拓展到常溫結(jié)晶方式以及重結(jié)晶,形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系(見(jiàn)圖5).通過(guò)此環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì),引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中敢于打破原有思維模型的束縛,從不同角度思考問(wèn)題,整合知識(shí)的同時(shí)也進(jìn)一步完善思維模型.

圖3 溶解度曲線

圖4 侯氏制堿法

圖5 結(jié)晶法知識(shí)體系

2.3 感悟高考典型試題,應(yīng)用模型,鞏固認(rèn)知

【試題情境】工業(yè)生產(chǎn)的硫化鈉粗品中常含有一定量的煤灰及重金屬硫化物等雜質(zhì),其純度不符合某實(shí)驗(yàn)室的要求,請(qǐng)問(wèn):實(shí)驗(yàn)室可以采用什么方法純化硫化鈉粗品?應(yīng)如何操作?已知:硫化鈉易溶于熱乙醇,重金屬硫化物難溶于乙醇.(改編自2022全國(guó)甲卷27)

學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),展示并進(jìn)行評(píng)價(jià),同時(shí)教師提出問(wèn)題:(1)為什么要趁熱過(guò)濾?(2)如何確保在趁熱過(guò)濾中,溶質(zhì)不析出(從操作和儀器改進(jìn)角度)?以該問(wèn)題為支點(diǎn),從結(jié)晶自然地過(guò)渡到過(guò)濾方式的拓展知識(shí)——熱過(guò)濾和減壓過(guò)濾,然后展示該高考題的問(wèn)題設(shè)置,讓學(xué)生感悟高考試題中對(duì)重結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等必備知識(shí),以及信息獲取與加工、邏輯推理與論證和批判性思維與反思等關(guān)鍵能力的考查.再以此展開(kāi),依次有序地完成結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥這一系列操作的知識(shí)體系建構(gòu).

3 基于高三二輪復(fù)習(xí)實(shí)效的建議與反思

基于上述課例的研究,筆者對(duì)提高二輪復(fù)習(xí)的課堂實(shí)效提出以下兩點(diǎn)建議與反思.

3.1 打破模塊限制,構(gòu)建知識(shí)體系,提升思維水平

俗話說(shuō),巧婦難為無(wú)米之炊.知識(shí)是思維的基礎(chǔ),掌握豐富的知識(shí)體系,才能進(jìn)行更深入的思考;而孰能生巧,則說(shuō)明對(duì)知識(shí)的深入思考和運(yùn)用,可以進(jìn)一步提升自己的認(rèn)識(shí)水平,甚至能拓展、創(chuàng)新.因此,二輪復(fù)習(xí)應(yīng)該注重不同章節(jié)、不同模塊知識(shí)間的聯(lián)系,使學(xué)生能從多重的角度和多維的層面接觸知識(shí)、理解知識(shí),以提升學(xué)生在新情境中靈活提取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)的能力,發(fā)展學(xué)生思維的全面性[5].

3.2 構(gòu)建思維模型,但不固化模型,提升學(xué)科素養(yǎng)

思維模型能幫助學(xué)生解決問(wèn)題,但也容易造成生搬硬套,反而不利于學(xué)生思維的發(fā)展和問(wèn)題的解決.因此在教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)思維模型的同時(shí),若能設(shè)計(jì)引發(fā)認(rèn)知沖突的問(wèn)題情境,為學(xué)生提供打破思維模型束縛的示范,幫助學(xué)生體驗(yàn)建構(gòu)模型、認(rèn)知沖突、修正或完善模型、應(yīng)用模型等過(guò)程,有利于發(fā)展學(xué)生模型認(rèn)知的學(xué)科核心素養(yǎng).

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)今高考化學(xué)試題趨向于以陌生、真實(shí)的情境呈現(xiàn),不僅僅考查學(xué)生掌握知識(shí)的多少,更多地考查學(xué)生的能力,要求學(xué)生能用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行“應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)價(jià)”.為適應(yīng)新高考選拔人才的要求,教師需要不斷探索深度學(xué)習(xí)的教學(xué)模式,發(fā)展學(xué)生高階思維.