建構(gòu)認(rèn)知模型 促進(jìn)深度學(xué)習(xí)
——以高三一輪復(fù)習(xí)“氣體制備實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)—氨氣的制備”為例

仵瑞華

(中山市第二中學(xué),廣東 中山 528429)

高考化學(xué)物質(zhì)制備類實(shí)驗(yàn)是一類綜合性較強(qiáng)的題型,可以多視角考查學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展?fàn)顩r.該題型主要側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?教師在實(shí)際組織教學(xué)的過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生暴露的問題主要集中于不清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)康?不清楚每個(gè)裝置的作用、實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象表達(dá)能力弱等.究其原因主要是學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)知多數(shù)停留在淺層記憶層面,沒有形成深度學(xué)習(xí),沒有形成有序、系統(tǒng)的思維模型.如何打破此僵局,提高一輪復(fù)習(xí)的效率?建構(gòu)認(rèn)知模型、促進(jìn)深度學(xué)習(xí)是一種非常好的方式.

1 設(shè)計(jì)思路

基于學(xué)生的問題診斷以及化學(xué)核心素養(yǎng)的要求,本課時(shí)教師以高三一輪復(fù)習(xí)“氣體制備實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)—氨氣的制備”為例,設(shè)置問題串引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí),使學(xué)生了解氣體制備實(shí)驗(yàn)的流程,可細(xì)分為發(fā)生、凈化、收集(或檢驗(yàn))、尾氣處理及設(shè)計(jì)氣體制備實(shí)驗(yàn)的相關(guān)思路模型裝置,建立起學(xué)生氣體制備實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知模型[1].本節(jié)課的基本思路(如表1)如下:

表1 高三一輪復(fù)習(xí)—?dú)怏w制備實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)思路—以“氨氣的制備”為例教學(xué)與評(píng)價(jià)目標(biāo)

2 教學(xué)過程

教學(xué)過程思維導(dǎo)圖(如圖1).

圖1 “氨氣的制備”

教學(xué)環(huán)節(jié)一:建立物質(zhì)復(fù)習(xí)思路,引入課堂

【教師活動(dòng)】復(fù)習(xí)氮元素的價(jià)類二維圖,引導(dǎo)學(xué)生建立物質(zhì)復(fù)習(xí)的思路,引入本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容.

【設(shè)計(jì)意圖】運(yùn)用氮元素的價(jià)類二維圖,引導(dǎo)學(xué)生將原本孤立、零散的元素化合物知識(shí)進(jìn)行有效整合,幫助學(xué)生建立物質(zhì)復(fù)習(xí)角度,有利于知識(shí)結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化、明了化.

教學(xué)環(huán)節(jié)二:問題串驅(qū)動(dòng),建立模型

任務(wù)1 氨氣的制備

【教師活動(dòng)】氨氣的制備,學(xué)案上卷從圖中所給的裝置選擇氨氣制取的發(fā)生裝置,以及書寫對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式(見圖2,題目選自2015年廣東卷).

圖2 氨氣的制備發(fā)生裝置選擇(選自2015年廣東卷)

【學(xué)生活動(dòng)】回憶舊知,提供氨氣制備的方法A同學(xué):A裝置,Ca(OH)2和NH4Cl加熱制備B同學(xué):B裝置,加熱濃氨水制備.

【教師活動(dòng)】通過設(shè)置問題串,逐步引導(dǎo)學(xué)生將思維過程顯性化,思考由發(fā)生裝置選擇反應(yīng)體系的依據(jù)是什么.

【學(xué)生活動(dòng)】觀察、歸納、提煉由發(fā)生裝置選擇反應(yīng)體系的思路:分析發(fā)生裝置—明確反應(yīng)物狀態(tài)—明確反應(yīng)發(fā)生條件—明確反應(yīng)原理.

【教師活動(dòng)】繼續(xù)追問:形成認(rèn)知沖突,平時(shí)我們選用NaOH應(yīng)該要多一些,這個(gè)反應(yīng)我們?yōu)楹尾贿x用NaOH來(lái)參與反應(yīng)?

【學(xué)生活動(dòng)】NaOH屬于強(qiáng)堿,具有腐蝕性,容易腐蝕試管.

【教師活動(dòng)】點(diǎn)評(píng),繼續(xù)追問:這是氨氣制備的常見方法,還有沒有其他制備氨氣的方法呢?思考對(duì)應(yīng)的發(fā)生裝置?

【學(xué)生活動(dòng)】濃氨水和氧化鈣.錐形瓶和分液漏斗,錐形瓶換成圓底燒瓶.

【教師活動(dòng)】能否用平衡原理解釋下反應(yīng)原理?

【學(xué)生活動(dòng)】CaO消耗水,平衡逆向移動(dòng).反應(yīng)放熱,促進(jìn)氨水的受熱分解.

【教師活動(dòng)】點(diǎn)評(píng)學(xué)生分析回答問題的思路,運(yùn)用靠近學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的問題串逐層引導(dǎo)學(xué)生深度思考與學(xué)習(xí),深化氨氣制備思路,舉一反三,多角度考查學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用與思考的能力.

【設(shè)計(jì)意圖】任務(wù)1由氨氣的制備實(shí)驗(yàn)入手,引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建氣體制備實(shí)驗(yàn)的發(fā)生裝置的選擇模型,應(yīng)先搞清反應(yīng)原理,進(jìn)而根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件綜合選擇裝置,同時(shí)滲透化學(xué)平衡原理解釋,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有序整合,開展深度學(xué)習(xí),落實(shí)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)[2].

任務(wù)2 收集一瓶干燥的氨氣

【教師活動(dòng)】第二個(gè)任務(wù):收集一瓶干燥的氨氣.

(1)要求學(xué)生填寫后面氣流的方向并說出設(shè)計(jì)思路.

(2)干燥劑如何選擇?

【學(xué)生活動(dòng)】答出氣流方向及選擇思路.

【教師活動(dòng)】點(diǎn)評(píng)學(xué)生的認(rèn)識(shí)思路,引導(dǎo)學(xué)生思考設(shè)計(jì)干燥裝置時(shí)需要考慮氨氣的哪些具體性質(zhì)?

【學(xué)生活動(dòng)】?jī)艋?堿性;收集:極易溶于水,密度比空氣小,向下排空氣法;尾氣吸收:刺激性氣味氣體,極易溶于水.

【教師活動(dòng)】回歸課本,點(diǎn)明細(xì)節(jié).如何驗(yàn)滿氨氣?棉花的作用?

【教師活動(dòng)】引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)氣體制備實(shí)驗(yàn)裝置分為哪些部分?每一個(gè)部分我們需要考慮什么樣的問題?

【學(xué)生活動(dòng)】四部分,發(fā)生—除雜—收集—尾氣處理.

【教師活動(dòng)】點(diǎn)評(píng).

【設(shè)計(jì)意圖】任務(wù)2繼續(xù)討論氨氣的干燥、收集、尾氣處理等具體細(xì)節(jié),使學(xué)生熟練掌握氨氣的性質(zhì),不斷引導(dǎo)學(xué)生由發(fā)生、凈化、收集、尾氣幾個(gè)模型裝置思考問題,建立解題模型.此外,回歸課本來(lái)進(jìn)行一輪復(fù)習(xí),抓細(xì)節(jié),可以更好地理解.

【教師活動(dòng)】提供鞏固練習(xí)2,思維拓展.

教學(xué)環(huán)節(jié)三:內(nèi)化認(rèn)識(shí)方式,遷移應(yīng)用模型

【教師活動(dòng)】提供真實(shí)問題情境,要求學(xué)生運(yùn)用已構(gòu)建的模型設(shè)計(jì)并畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖,進(jìn)一步診斷學(xué)生對(duì)“氣體制備實(shí)驗(yàn)”認(rèn)知模型的深度學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)水平,做到及時(shí)評(píng)價(jià).

【問題情境】實(shí)驗(yàn)室常用亞硝酸鈉溶液和硫酸銨溶液加熱制備N2.Mg3N2是一種淺黃色粉末,常用作催化劑,熔點(diǎn)800 ℃,沸點(diǎn)700 ℃, 易水解生成氫氧化鎂和氨氣.請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),制備Mg3N2,并畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖.

【學(xué)生活動(dòng)】對(duì)真實(shí)情境的關(guān)鍵要素進(jìn)行提取、分析、推理,運(yùn)用“氣體制備實(shí)驗(yàn)”認(rèn)知模型,獨(dú)立繪制裝置簡(jiǎn)圖,并進(jìn)行交流.

【教師活動(dòng)】運(yùn)用多媒體展臺(tái)展示學(xué)生設(shè)計(jì)繪制的裝置簡(jiǎn)圖,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)深入分析和評(píng)價(jià),內(nèi)化氣體制備實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知模型.

【教師總結(jié)】歸納總結(jié).在做氣體制備實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),主要包括四部分發(fā)生—凈化—收集/主體實(shí)驗(yàn)—尾氣處理,萬(wàn)變不離其宗.把握好思路,更需要掌握好元素化合物知識(shí).

【設(shè)計(jì)意圖】環(huán)節(jié)三通過設(shè)置真實(shí)問題情境,引導(dǎo)學(xué)生分析問題情境,提取關(guān)鍵要素,設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案,從而達(dá)到進(jìn)一步診斷學(xué)生運(yùn)用認(rèn)知模型的能力和水平、訓(xùn)練提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力的目的.同時(shí)促進(jìn)學(xué)生在陌生情境中分析、推理和設(shè)計(jì)等高階思維能力的發(fā)展,促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)[3].

3 教學(xué)實(shí)踐感悟

3.1 創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境

創(chuàng)設(shè)有效真實(shí)的問題情境是引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)認(rèn)知模型、促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié).深度學(xué)習(xí)過程中的重點(diǎn)是“主動(dòng)建構(gòu)”,學(xué)生在角色體驗(yàn)的過程中,進(jìn)行建模—完善模型—評(píng)價(jià)模型的思維三進(jìn)階,更有利于后面學(xué)生遷移運(yùn)用模型.

3.2 問題串驅(qū)動(dòng),建立認(rèn)知模型

模型認(rèn)知作為化學(xué)核心素養(yǎng)的一個(gè)重要組成部分,涵蓋建?！晟颇Ｐ汀u(píng)價(jià)模型思維三進(jìn)階過程.教師在組織化學(xué)課堂教學(xué)中,將情境進(jìn)行拆分成一個(gè)個(gè)任務(wù),運(yùn)用問題串驅(qū)動(dòng)學(xué)生積極建立并完善運(yùn)用模型,有助于學(xué)生克服陌生情境的畏難心理,將孤立、零散的知識(shí)有序、系統(tǒng)地整合起來(lái).

3.3 要引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成深度思考的習(xí)慣

教師在日常教學(xué)中不能只追求具體考點(diǎn)的講解,而應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行深入理解和主動(dòng)建構(gòu),汲取其核心概念,從而在面對(duì)新情境時(shí)能夠有效進(jìn)行知識(shí)遷移和問題解決.在此過程中不斷地發(fā)展學(xué)生分析、反思、評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)等高階思維水平.而高三復(fù)習(xí)課、單元以及專題總結(jié)等課程都是將知識(shí)重新整合,構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的過程.建構(gòu)認(rèn)知模型,引導(dǎo)學(xué)生深度思考是一種非常有效的方法,日常教學(xué)中,教師應(yīng)多培養(yǎng)學(xué)生深度思考的好習(xí)慣.