深入挖掘知識背后的學科觀念

王文富

摘要：化學教學中讓學生終身受益的是影響學生人生觀和價值觀的化學思想觀念，幫助學生建立基本的學科觀念是中學化學教學的首要目標。文章通過“CO2制取的研究”的教學片段探討如何在課堂教學中實施學科觀念的教學，深入挖掘知識背后隱藏的學科觀念、方法論，培養學生的化學學科觀念，提高學生的學科素養。

關鍵詞：化學學科觀念；CO2氣體制取；教學片段；化學價值觀；化學方法論；實驗觀

文章編號：1008-0546（2014）11-0009-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.004

2011年版的義務教育化學課程標準中指出：“義務教育階段的化學教育，要激發學生學習化學的好奇心，引導學生認識物質世界的變化規律，形成化學的基本觀念。”[1]化學教學是讓學生識記、了解更多的化學知識，還是以核心知識為載體讓學生以獲得認識物質世界的方法、面對實際問題的思維方法和行為習慣？化學的學習是期待化學知識量的累積還是以化學觀念為本的能力提升？答案不言而喻。讓學生終身受益的化學教學，不是具體的化學知識，而是影響學生人生觀和價值觀的化學思想觀念，幫助學生建立基本的學科觀念應當是中學化學教學的首要目標[2]。

觀念是深藏在知識背后的一種思想，是人類對物質世界的認識智慧[3]。化學學科觀念是學生對化學學科認識的結果在頭腦中的反映，是在化學學習過程中逐步提煉概括出來的一些超越事實性知識的基本認識。內容涵蓋了化學學科本質、基本規律以及化學學科價值等，具有超越課堂之外的持久價值和遷移價值。它不僅能讓學生洞悉化學學科的本質屬性和內在規律，使得學生在更高層次上統領與整合化學基礎知識，提高學生的認知水平和思維能力，而且能讓學生從化學學科的視角去分析、處理與化學相關的社會生活事情，對化學學科有客觀積極的認識，讓學生在學習化學知識和技能之后，日常生活中能夠運用這些知識和技能分析問題和解決問題，真正成為其科學素養的一個部分。

一、問題的提出

對于剛剛接觸化學這門學科的中學生，化學學科的知識儲備量的相對不足，導致他們缺乏對知識背后蘊含的學科觀念與方法的領悟，不能把握學科知識間的內在聯系，其學習表現為對事實、概念、原理的簡單記憶，對事物本質的認識往往浮于表面，在應用化學知識解決實際問題時缺乏思路與方法，這對于學生的繼續學習和終身發展是不利的，所以在實際教學中就需要超越具體的學科知識，將教學重心轉向對學科核心知識與結構的深層理解。只有讓學生明了化學學科的核心知識，通過對具體知識的深刻理解和反思應用，才能在學習化學知識的過程中逐步形成化學基本觀念，同時在這種觀念的指導下去進一步學習更多的知識和技能，提升學生的學科素養。

在化學學科的教學中，除了讓學生掌握本學科中要掌握的知識外，還要幫助他們建立什么樣的化學觀念？怎么幫助他們建立化學觀念？如何通過化學觀念建立相關知識之間的聯系？下面結合“CO2制取的研究”的教學片段探討學生化學學科觀念的培養。

二、教學片段及分析

1. 巧設情境，于無聲處滲透化學價值觀

教學片段1：

【師】[猜一猜]它是什么物質？

農民伯伯說它是植物的糧食、大棚作物的氣肥；消防官兵贊美它是滅火先鋒；晚會導演說更不能少了它；化工專家稱它“多才多藝”；飲料業師傅說它“夠氣夠味”；氣象學家說它能降雨；而環境學家卻指責它是溫室效應的罪魁禍首。

【生】CO2

在初三學生的印象中，對CO2的情感和O2是不一樣的，通常認為O2對人和大自然是有益的，是生命活動不可缺少的物質，傳遞正能量，而CO2則更多是與溫室效應、窒息等負面效應聯系在一起。在課堂教學中，利用如謎語、游戲、故事、表演等學生喜聞樂見的形式為載體創設教學情境，緊緊抓住學生的心弦，吸引學生的注意，調控學生的情緒，讓學生盡快進入學習的狀態。同時讓化學學科內容與學生的生活近距離接觸，調動學生參與課堂教學的積極性，更重要的是讓學生開始學會如何正確認識事物，初步形成從化學學科的視角認識觀察事物的思維習慣，形成正確的價值觀，于無聲處滲透化學學科的觀念。同時，化學是一門以實驗為中心、實用性的和創造性的學科，它來源于生活，服務于社會，上述片段中一些鮮活的生活體驗讓學生在參與中掌握了CO2的一些物理化學性質，也讓剛接觸化學的學生更清楚了為什么要研究CO2，進而為后面的CO2制取的研究作鋪墊。

2. 交流討論，合作探究中體驗化學方法論

教學片段2：

【師】[議一議]在已學過的反應中，有哪些反應能生成CO2呢？能用于實驗室制備嗎？

學生討論，交流心得，教師點評后投影展示：

【師】很遺憾，上述反應因為生成的氣體可能不純、反應條件較難滿足、難控制、原料不易得、價格等原因，都沒能上榜。下面，再向同學們介紹幾個能夠生成CO2的反應，請按照下圖所示進行實驗后，看看能否找到適合于實驗室制取CO2氣體的？

[做一做]學生分組實驗，記錄現象，討論。教師巡回指導。

【師】確定實驗室制取氣體的反應原理時，應綜合考慮以下因素：制得的氣體較純凈；反應條件易滿足；反應易控制；反應速率適中；原料價廉易得等。綜上所述，上榜的應該是石灰石和稀鹽酸的反應，故將該反應確定為實驗室制取CO2氣體的反應。

教育的本真是讓學生學會學習，上述片段中“議一議”環節中學生通過對已學過的能生成CO2的反應思考，在討論交流中發表自己的見解，同時也學會傾聽他人的意見，學會從不同的角度思考問題，綜合分析問題。而“做一做”則讓學生在動手實踐中體會影響化學反應速率的因素，切身體驗控制變量法這一學科思想。控制變量法是中學化學中探究問題和分析解決問題的常用方法之一，它可以使研究的問題簡單化。當有多個因素影響時，往往先控制其他幾個因素不變，集中研究其中一個因素的變化所產生的影響。通過控制變量可以對影響實驗結果的多個因素逐一進行探究，然后再綜合歸納得出結論。通過引導討論，對比實驗，及時小結，最終完成對實驗室制取氣體的反應原理確定因素的完整建構，同時使學生形成自覺的探究習慣，從中感悟到學科研究的基本策略和方法，思維品質得到最大程度的優化，學科觀念潛移默化中得到了鞏固和提升。

3. 層層推進，螺旋式上升形成化學實驗觀

教學片段3：探究實驗室制取二氧化碳的裝置。

[相信你會思考]

在前面我們已經研究過氧氣的實驗室制備的兩種方法，請同學們回憶相關內容，思考以下問題：（1）如何確定O2的反應裝置？（2）如何確定O2收集裝置？

小結讓學生體會并思考實驗室氣體制取裝置的設計思路？

[相信你會設計]

【師】現給出若干種實驗儀器，相信同學們一定能夠設計出合理的實驗裝置來。愿意試一試嗎？如果你還有其他的合理的實驗裝置，也可畫出實驗裝置圖。

媒體呈現儀器，學生點擊組裝。

學生互評，教師點評。（同時投影學生設計的其它的合理裝置）

[相信你會操作]

【師】實驗室制取一瓶二氧化碳氣體包括哪幾步呢？

學生思考并討論歸納操作步驟。實驗步驟：連、查、裝、收。

學生分組實驗，教師巡回指導。

[相信你會總結]課堂小結（學科知識、方法論）

[相信你會實踐]家庭小實驗（課后作業）：

制備一瓶二氧化碳。下節課展示你的成果并交流實驗方案。

提示：水垢、雞蛋殼、石灰石等的主要成分是碳酸鈣，家用食醋的主要成分是醋酸。

……

以實驗為基礎是化學學科的最重要特征，實驗觀也是化學學科的核心觀念之一。化學實驗是根據實驗目的在人為特定的實驗條件下變革化學實驗對象的狀態或性質，通過實驗觀察獲得各種化學學科事實的一種研究方法，是化學理論運用于社會生產實踐的橋梁和中介。其意義在于研究物質的組成、結構、性質和變化規律，從而認識物質和利用物質，創造和合成出自然界中不存在的物質，服務于社會。化學實驗也是檢驗假設和發展假設，形成化學概念和理論的實踐基礎。上述片段中的幾個教學環節中知識與觀念的形成如表1。幾個環節層層推進，學生拾級而上，實現由簡單模仿到靈活選擇，再自己設計并解決問題，螺旋式上升，逐漸形成自己的化學實驗觀。

三、思考與建議

布魯納曾指出：一門課程在它的教學進展中，應反復地回到這些基本觀念，以這些觀念為基礎，直到學生掌握了與這些觀念相伴隨的完全形式的體系為止[4]。“每一個知識上都鐫刻著觀念”[3]。現階段中學化學教材的編寫通常是側重學科知識，而學科觀念、學科思想方法等這些對學生終身發展有益的，較少在教材中注明，這種處理方法出發點是讓學生在學習的過程中自己去感悟、體會，但由于學科觀念、學科思想方法的隱蔽性，我們教師尚且不能充分了解學科知識中隱藏和承載的學科觀念的全貌，更何況剛開始接觸化學的中學生。國外研究表明，顯性教學比隱性教學更有利于學科觀念的構建，因此需要我們教師深入挖掘學科知識背后的學科觀念和思想方法，并且在課堂教學中以恰當的方式傳遞給學生。當然學生的學科觀念并不是一蹴而就的，而是以學科知識為載體不斷深化發展的，螺旋式上升的。希望更多的化學老師關注化學學科觀念的教學，給學生提供超越事實的高水平思維空間，讓學生牢固建立起基本的學科觀念，成為終身學習的利器，提高學科素養，讓“葉詩文服用興奮劑‘一氧化二氫”等類似的事件不再發生。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部. 義務教育化學課程標準（2011年版）[S]. 北京：北京師范大學出版社，2012

[2] 王磊. 觀念建構為本的化學教學設計研究[J]. 化學教育，2008，（6）：7

[3] 程同森. 基于觀念建構的化學教學[EB/OL]. http：//llhxjy2007.blog.163.com/blog/static/5414171120101010512 29742/2010-11-10

[4] 魏銳，方芳，楊萌. 挖掘教學內容所蘊含的化學基本觀念——以蠟燭燃燒的探究為例[J]. 化學教育，2012，（2）

3. 層層推進，螺旋式上升形成化學實驗觀

教學片段3：探究實驗室制取二氧化碳的裝置。

[相信你會思考]

在前面我們已經研究過氧氣的實驗室制備的兩種方法，請同學們回憶相關內容，思考以下問題：（1）如何確定O2的反應裝置？（2）如何確定O2收集裝置？

小結讓學生體會并思考實驗室氣體制取裝置的設計思路？

[相信你會設計]

【師】現給出若干種實驗儀器，相信同學們一定能夠設計出合理的實驗裝置來。愿意試一試嗎？如果你還有其他的合理的實驗裝置，也可畫出實驗裝置圖。

媒體呈現儀器，學生點擊組裝。

學生互評，教師點評。（同時投影學生設計的其它的合理裝置）

[相信你會操作]

【師】實驗室制取一瓶二氧化碳氣體包括哪幾步呢？

學生思考并討論歸納操作步驟。實驗步驟：連、查、裝、收。

學生分組實驗，教師巡回指導。

[相信你會總結]課堂小結（學科知識、方法論）

[相信你會實踐]家庭小實驗（課后作業）：

制備一瓶二氧化碳。下節課展示你的成果并交流實驗方案。

提示：水垢、雞蛋殼、石灰石等的主要成分是碳酸鈣，家用食醋的主要成分是醋酸。

……

以實驗為基礎是化學學科的最重要特征，實驗觀也是化學學科的核心觀念之一。化學實驗是根據實驗目的在人為特定的實驗條件下變革化學實驗對象的狀態或性質，通過實驗觀察獲得各種化學學科事實的一種研究方法，是化學理論運用于社會生產實踐的橋梁和中介。其意義在于研究物質的組成、結構、性質和變化規律，從而認識物質和利用物質，創造和合成出自然界中不存在的物質，服務于社會。化學實驗也是檢驗假設和發展假設，形成化學概念和理論的實踐基礎。上述片段中的幾個教學環節中知識與觀念的形成如表1。幾個環節層層推進，學生拾級而上，實現由簡單模仿到靈活選擇，再自己設計并解決問題，螺旋式上升，逐漸形成自己的化學實驗觀。

三、思考與建議

布魯納曾指出：一門課程在它的教學進展中，應反復地回到這些基本觀念，以這些觀念為基礎，直到學生掌握了與這些觀念相伴隨的完全形式的體系為止[4]。“每一個知識上都鐫刻著觀念”[3]。現階段中學化學教材的編寫通常是側重學科知識，而學科觀念、學科思想方法等這些對學生終身發展有益的，較少在教材中注明，這種處理方法出發點是讓學生在學習的過程中自己去感悟、體會，但由于學科觀念、學科思想方法的隱蔽性，我們教師尚且不能充分了解學科知識中隱藏和承載的學科觀念的全貌，更何況剛開始接觸化學的中學生。國外研究表明，顯性教學比隱性教學更有利于學科觀念的構建，因此需要我們教師深入挖掘學科知識背后的學科觀念和思想方法，并且在課堂教學中以恰當的方式傳遞給學生。當然學生的學科觀念并不是一蹴而就的，而是以學科知識為載體不斷深化發展的，螺旋式上升的。希望更多的化學老師關注化學學科觀念的教學，給學生提供超越事實的高水平思維空間，讓學生牢固建立起基本的學科觀念，成為終身學習的利器，提高學科素養，讓“葉詩文服用興奮劑‘一氧化二氫”等類似的事件不再發生。

參考文獻

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[3] 程同森. 基于觀念建構的化學教學[EB/OL]. http：//llhxjy2007.blog.163.com/blog/static/5414171120101010512 29742/2010-11-10

[4] 魏銳，方芳，楊萌. 挖掘教學內容所蘊含的化學基本觀念——以蠟燭燃燒的探究為例[J]. 化學教育，2012，（2）

3. 層層推進，螺旋式上升形成化學實驗觀

教學片段3：探究實驗室制取二氧化碳的裝置。

[相信你會思考]

在前面我們已經研究過氧氣的實驗室制備的兩種方法，請同學們回憶相關內容，思考以下問題：（1）如何確定O2的反應裝置？（2）如何確定O2收集裝置？

小結讓學生體會并思考實驗室氣體制取裝置的設計思路？

[相信你會設計]

【師】現給出若干種實驗儀器，相信同學們一定能夠設計出合理的實驗裝置來。愿意試一試嗎？如果你還有其他的合理的實驗裝置，也可畫出實驗裝置圖。

媒體呈現儀器，學生點擊組裝。

學生互評，教師點評。（同時投影學生設計的其它的合理裝置）

[相信你會操作]

【師】實驗室制取一瓶二氧化碳氣體包括哪幾步呢？

學生思考并討論歸納操作步驟。實驗步驟：連、查、裝、收。

學生分組實驗，教師巡回指導。

[相信你會總結]課堂小結（學科知識、方法論）

[相信你會實踐]家庭小實驗（課后作業）：

制備一瓶二氧化碳。下節課展示你的成果并交流實驗方案。

提示：水垢、雞蛋殼、石灰石等的主要成分是碳酸鈣，家用食醋的主要成分是醋酸。

……

以實驗為基礎是化學學科的最重要特征，實驗觀也是化學學科的核心觀念之一。化學實驗是根據實驗目的在人為特定的實驗條件下變革化學實驗對象的狀態或性質，通過實驗觀察獲得各種化學學科事實的一種研究方法，是化學理論運用于社會生產實踐的橋梁和中介。其意義在于研究物質的組成、結構、性質和變化規律，從而認識物質和利用物質，創造和合成出自然界中不存在的物質，服務于社會。化學實驗也是檢驗假設和發展假設，形成化學概念和理論的實踐基礎。上述片段中的幾個教學環節中知識與觀念的形成如表1。幾個環節層層推進，學生拾級而上，實現由簡單模仿到靈活選擇，再自己設計并解決問題，螺旋式上升，逐漸形成自己的化學實驗觀。

三、思考與建議

布魯納曾指出：一門課程在它的教學進展中，應反復地回到這些基本觀念，以這些觀念為基礎，直到學生掌握了與這些觀念相伴隨的完全形式的體系為止[4]。“每一個知識上都鐫刻著觀念”[3]。現階段中學化學教材的編寫通常是側重學科知識，而學科觀念、學科思想方法等這些對學生終身發展有益的，較少在教材中注明，這種處理方法出發點是讓學生在學習的過程中自己去感悟、體會，但由于學科觀念、學科思想方法的隱蔽性，我們教師尚且不能充分了解學科知識中隱藏和承載的學科觀念的全貌，更何況剛開始接觸化學的中學生。國外研究表明，顯性教學比隱性教學更有利于學科觀念的構建，因此需要我們教師深入挖掘學科知識背后的學科觀念和思想方法，并且在課堂教學中以恰當的方式傳遞給學生。當然學生的學科觀念并不是一蹴而就的，而是以學科知識為載體不斷深化發展的，螺旋式上升的。希望更多的化學老師關注化學學科觀念的教學，給學生提供超越事實的高水平思維空間，讓學生牢固建立起基本的學科觀念，成為終身學習的利器，提高學科素養，讓“葉詩文服用興奮劑‘一氧化二氫”等類似的事件不再發生。

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[2] 王磊. 觀念建構為本的化學教學設計研究[J]. 化學教育，2008，（6）：7

[3] 程同森. 基于觀念建構的化學教學[EB/OL]. http：//llhxjy2007.blog.163.com/blog/static/5414171120101010512 29742/2010-11-10

[4] 魏銳，方芳，楊萌. 挖掘教學內容所蘊含的化學基本觀念——以蠟燭燃燒的探究為例[J]. 化學教育，2012，（2）