培養學生學科觀念的化學課堂教學策略

陸軍

摘要：2012年的江蘇省高中化學優秀課評比活動，以“基于培養學生學科觀念的高中化學課堂教學”為主題，以有關金屬及其化合物的4個課題為載體。呈現的教學策略主要包括：通過分析物質的構成，讓學生從微觀層面理解物質的性質；通過探究多樣的轉化反應，讓學生在實驗中發現物質的性質；通過物質的歸類分析，讓學生在比較中認識物質的性質；通過將學科知識聯系社會生活，讓學生真實感受化學學科的價值。由于化學學科觀念具有獨特的教學價值，所以教師要善于發現課程中的學科觀念體系，引導學生從化學事實中提煉學科觀念，并通過實踐運用等環節獲得鞏固和提升。

關鍵詞：化學學科觀念；教學策略；優秀課

文章編號：1005—6629（2013）5—0004—03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

于2012年12月舉行的江蘇省高中化學優秀課評比活動，以“基于培養學生學科觀念的高中化學課堂教學”為主題，以“碳酸鈉的性質與應用”、“鎂的提取及應用”、“鋁的氧化物和氫氧化物”、“鐵、銅及其化合物的應用”4個金屬及其化合物的教學課題為載體。本次教研活動對于高中化學教學中進一步落實學生學科觀念的培養目標具有積極意義。

1 中學化學學科觀念的主要內涵及其教學價值

自“形成有關化學科學的基本觀念”列為中學化學課程目標以來，如何實施基于觀念建構的課堂教學成了化學教育的熱點問題。一般認為，化學學科觀念不是具體的化學知識，也不是化學知識的簡單組合，而是學生通過化學學習后在頭腦中建立起來的概括性認識，也就是在深入理解化學學科特征的基礎上所獲得的對化學的總括性認識。具體表現為個體主動運用化學思維方法認識身邊事物或處理問題的自覺意識和思維習慣。

關于化學學科觀念的內涵，國內外學者從多種不同角度展開研究。其中最為簡明的表述是將化學基本觀念分為知識類觀念、方法類觀念和情意類觀念3個維度，繼而又分為元素觀、微粒觀、變化觀、實驗觀、分類觀和化學價值觀6個方面。由此建構的化學學科基本觀念體系如圖1所示。

中學化學學科觀念的教學價值主要表現在以下3個方面：（1）有利于激發學生對化學學習的持久興趣。注重化學學科基本觀念的教學，促使學生不斷形成和鞏固必備的學科基本觀念。學生就會嘗試運用這些基本觀念進行新的學習活動與實踐活動，當他們運用自身觀念在實踐中獲得成功體驗的時候，就能深化他們對化學知識價值的認識，從而更加樂于探究物質變化的奧秘，體驗科學探究的艱辛和喜悅，并感受化學世界的奇妙與和諧。（2）有利于增進學生對化學知識的深入理解。化學學科觀念是以化學知識為載體而存在的，它的形成以對具體化學知識的深入理解為前提，同時化學學科觀念又“具有超越事實的持久價值和遷移價值”，能促進學生在后續的學習中進一步深入理解化學知識。例如，學生在初步形成元素觀和微粒觀之后，就容易發現有關元素化合物知識中的內在規律，能從微觀的層面理解物質的性質、反應的現象以及物質之間的轉化關系。（3）有利于促進學生化學學科素養的全面發展。化學基本觀念的形成既是認知性的，也是體驗性的。教師全面把握化學課程中的學科觀念體系，并進行基于觀念建構的學科教學，能夠使學生親身體驗化學知識的發現過程和應用價值，感悟化學知識中蘊含的思想、觀點和方法，從而實現化學學科素養的全面提升。

2 金屬及其化合物教學中學科觀念的培養策略

縱觀27位選手的教學設計可以發現，金屬及其化合物的教學為實現化學學科基本觀念的教育功能，主要的教學策略包括以下4個方面。

2.1通過分析物質的構成，讓學生從微觀層面理解物質的性質

“化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質及其應用的一門基礎自然科學”，微粒觀是化學學科基本觀念的重要組成部分。在中學化學課程范疇內，微粒觀主要包括物質是由分子、原子、離子等不同種類的微粒構成的，物質的微觀結構決定了物質的宏觀性質，化學反應是微粒間按照一定方式相互作用的結果等幾個方面的內涵。

對于碳酸鈉和碳酸氫鈉的教學，一位教師從以下兩個方面關注學生微粒觀的培養：一是在引入新課之后，先讓學生分析碳酸鈉和碳酸氫鈉的組成，讓學生從中發現“碳酸鈉和碳酸氫鈉的陽離子相同，陰離子的組成上相差一個氫原子”，再引導學生依據“物質的組成決定物質的性質”的已有認識，探究碳酸鈉和碳酸氫鈉性質的相似性和差異性。二是在比較碳酸鈉和碳酸氫鈉與酸反應的教學環節中，先讓學生“在2個小藥瓶中分別放入等質量的Na₂CO₃和NaHCO₃固體，再通過針筒注入等體積等濃度的鹽酸，觀察針筒的變化”，以獲得“NaHCO₃與鹽酸反應更劇烈，生成氣體的體積更大”的實驗現象。在學生思考其中的原因時，再進行演示實驗，“向加有酚酞試劑的Na₂CO₃溶液中逐滴加入鹽酸，并設問“在向Na₂CO₃溶液中滴加鹽酸時會產生少量氣泡，經過振蕩氣泡會消失，這又是為什么？”然后繼續演示“在充滿二氧化碳的飲料瓶中加入碳酸鈉溶液，飲料瓶變癟”的實驗，同時播放模擬溶液中粒子結合方式的動畫，以說明碳酸根與酸反應是分步的，先結合一個氫離子生成碳酸氫根，再結合氫離子生成二氧化碳，從而解釋“NaHCO₃與鹽酸反應更劇烈，生成氣體的體積更大”的實驗現象。

上述案例中，教師主要從對物質微粒構成的分析入手，用“結構決定性質”的觀念指明探究物質性質的方向，并在促進學生認識物質性質的同時，形成從微觀層面理解物質性質和變化的思維方式。

2.2通過探究多樣的轉化反應，讓學生在實驗中發現物質的性質

物質是不斷變化的，變化是有層次的，物質變化的層次性隨外界條件的不同而不同，其中化學變化是化學研究的重要內容，而且化學變化也是有—定規律可循的。按照化學變化的規律可以實現物質之間的轉化并合成所需要的新物質，同時根據物質在化學變化中的表現也可能發現物質的某些性質，完善物質的有關知識體系。

在鋁的氧化物和氫氧化物的教學中，一位教師通過兩個不同思維方向的實驗室制備氫氧化鋁方法的探究，使學生充分認識氫氧化鋁的兩性。教學過程中，首先引導學生由胃藥選擇氫氧化鋁作為中和胃酸過多的試劑，而不選擇氫氧化鈉或氫氧化鈣的事實，形成氫氧化鋁是一種弱堿的猜想。然后引導學生通過堿與可溶性鋁鹽反應制備氫氧化鋁實驗的探究，發現氫氧化鋁能溶于過量氫氧化鈉溶液而不溶于過量氨水的現象，認識氫氧化鋁的弱酸性以及氫氧化鈉、氨水、氫氧化鋁堿性由強到弱的變化規律，得出制備氫氧化鋁的較好方案之_是“可溶性鋁鹽和弱堿反應”。進而引導學生通過酸與可溶性偏鋁酸鹽反應制備氫氧化鋁實驗的探究，發現氫氧化鋁能溶于過量鹽酸而不溶于過量碳酸的現象，認識氫氧化鋁的弱堿性以及鹽酸、碳酸、氫氧化鋁酸性由強到弱的變化規律，得出制備氫氧化鋁的又_較好方案是“可溶性偏鋁酸鹽和弱酸反應”。這一對實驗室制備氫氧化鋁方法的探究過程，不僅幫助學生認識了氫氧化鋁的兩性，同時還有利于學生完善認知結構中物質分類的知識體系。

在上述案例中，教師注意從引導學生實現有關物質之間的轉化人手，讓學生根據物質在變化中的表現認識新物質的性質，形成從轉化的角度認識物質性質的思維方式。

2.3通過分析物質的歸類，讓學生在比較中認識物質的性質

“分”、“別”、“類”等觀念，是隨著社會分工的出現而自然產生的重要觀念。分類是“根據對象的共同點和差異點，將對象區分為不同的種類，而且形成一定從屬關系的不同等級的系統的邏輯方法”。運用分類觀念不僅能使有關化學物質及其變化的知識系統化，還可以通過分門別類的研究，發現物質及其變化的規律。

關于氧化鋁的教學，一位教師從物質的類別人手，引導學生經歷了對氧化鋁的分類提出猜想、設計驗證和得出結論的探究過程。首先，通過“毛刷實驗”的視頻引入新課，并指導學生進行“毛刷實驗”制得少量氧化鋁，在引導學生回憶氧化物分類的基礎上，讓學生對氧化鋁是屬于堿性氧化物還是酸性氧化物提出猜想。然后，設問“能否嘗試設計出一個實驗，去探究這種由你們親手制出的白色固體究竟屬于酸性氧化物還是堿性氧化物？”在對學生設計的實驗方案進行評價和調整之后，讓學生進行氧化鋁分別與鹽酸和氫氧化鈉溶液反應的實驗，發現氧化鋁既溶于鹽酸又溶于氫氧化鈉溶液的性質。最后結合有關反應的化學方程式，使學生認識到氧化鋁既可以和強酸反應生成鋁鹽，又可以和強堿反應生成偏鋁酸鹽，從而認識到氧化鋁屬于兩性氧化物。

在上述案例中，教師注意從引導學生對物質進行歸類分析入手，讓學生通過與同類已知物質的比較認識新物質的性質，同時形成從分類的角度認識物質性質和變化的思維方式。

2.4通過將學科知識聯系社會生活，讓學生真實感受化學學科的價值

本次優秀課評比活動所安排的4個關于金屬及其化合物的教學課題，都與生產、生活具有緊密的聯系。授課教師在教學設計中都注意了利用這些知識對學生進行化學價值觀的培養，像膨松劑、鎂合金汽車、神舟飛行器、紅寶石、藍寶石、阿爾茨海默癥、斯達舒、速菲力、青磚紅磚等是本次優秀課評比活動中的高頻詞語。正如多位教師在反思自己的教學設計時所說的，化學教學要讓學生”從生活走進化學、用實驗探究化學、從化學走向社會”，或要讓學生感受到“生活中充滿化學，用化學看懂生活”。

隨著化學科學的發展，人們已經逐漸體會到“迅猛發展的化學已成為生命科學、材料科學、環境科學、能源科學、信息科學等領域的重要基礎，它在解決人類社會發展過程中面臨的有關問題、提高人類的生活質量、促使人與自然和諧相處等方面發揮著重要的作用。”中學化學教學為了讓學生深切地體會到學科的這一特點，就應該使化學教學貼近生產和生活實際，讓學生感受到化學知識的實用價值。

3 基于學科觀念建構的化學教學應注意的幾個問題

相對于學科知識而言，中學化學課程中的學科基本觀念，除了與有關概念和原理相對應的內容以外，大多具有一定的隱蔽性，而且學科觀念的培養不是一蹴而就的。結合本次優秀課評比活動可以看出，基于觀念建構的化學教學應該注意以下幾個問題：

首先，教師要善于發現課程或教材中的學科觀念體系。早在1995年就有學者指出，“對于教師來說，更重要的是發現教材中的科學觀念體系”。因為只有這樣，教師才能全面把握學科觀念的基本內容，明確學科觀念與學科知識的主要結合點，并有的放矢地進行系統的教學設計在引導學生理解化學核心概念和基本原理的基礎上，逐步習得化學學科的有關基本觀念。

其次，化學學科基本觀念的培養必須以化學事實為基礎。因為一切觀念都是人腦對客觀事物的概括性認識。有關元素及其化合物知識的學習是學生積累化學事實的重要途徑，教師要充分利用這些事實性知識所提供的良好契機，幫助學生從這些客觀事實中提煉出相應的學科觀念，以實現形成有關化學學科的基本觀念的課程目標。

另外，化學學科觀念的形成還需要經歷實踐運用等過程。為此，化學教學在實施基于觀念建構的學科教學時，不僅要幫助學生從化學事實的學習中認識相應的學科基本觀念，同時還要充分利用學科觀念本身所具有的遷移價值，指導學生利用已有的學科觀念進行新知識的學習和解決實際問題等實踐活動，以促進他們對已有學科觀念的鞏固和提升。