基于認知圖式的化學教學設計

白青

摘 要：認知圖式是抽象的認知結構，用來解決復雜抽象的問題。教學設計是教師專業能力的核心。化合價是基本的化學用語。本文基于化學教學設計的認知圖式，呈現化合價教學設計。

關鍵詞：認知圖式；教學設計；化合價

中圖分類號：TQ050文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）06-0072-01

1.基于認知圖式的化學教學設計結構

“認知圖式”由皮亞杰提出，是用來應付特定情境的認知結構。梁永平教授將教師的教學認知圖式分為要素性、內容類型、具體內容3個層次[1]。化學教學設計是指化學教師根據教學目的、化學教學內容和學生實際情況，分析教學問題、設計解決方案、評價方案、修正方案的一個系統的過程。梁永平教授將要素性教學認知圖式分為以下8個環節：[2]

2.基于認知圖式的化學教學設計案例——“化合價”教學設計

（1）教學內容分析（WWHW模型[3]）

1） 課題內容知識是什么？

①化合價定義、表示及規律②常見元素和原子團的化合價③化合價的應用。

2）課題知識的價值是什么？

①化合價是基本化學用語，也是氧化還原反應的基礎；②利用化合價能夠正確書寫化學式；③加深對原子結構的掌握。

3）課題知識是如何產生的？

科學家長期探索得出。

4）課題知識為什么是合理的？

由化合價推導出的化學式與實驗測定結果一致。

（2）學生知識或經驗分析。已有知識：學習了離子符號、原子結構示意圖及其穩定結構，熟悉常見物質的化學式。認識誤區：認為化學式中原子個數比沒有規律。待學習和深化：①化合價概念、表示及規律②常見元素的化合價③化合價應用。

（3）教學目標設計。通過講述化合價發展史，讓學生體會化合價的本質，并形成實事求是的科學態度。通過多媒體展示NaCl的微觀構成過程，學生討論交流，掌握化合價規律以及常見元素的化合價。

教學重點：①化合價概念、表示及規律；②常見元素的化合價③化合價應用。 教學難點：化合價概念的建立。

（4）作業設計（理解性、掌握性、評價性作業）

化合價的應用→人教版九年級上冊化學課本88-89頁習題：2（4）、3、4、5、6。

評價性作業：從C-O-Mg+N+K+1五種元素中選擇適當的元素，組成一種符合要求的物質，并用化學式填空：單質 ，非金屬氧化物 ，由三種元素組成的化合物 。

（5）教學基本思路的形業

片段一：學生熟悉的化學式→不同物質組成元素個數比不同→化合價概念→化合價概念史，了解化合價是元素的一種性質。

片段二：NaCl的微觀構成過程→由原子結構推導元素的化合價，理解元素化合價的來源，得出具體概念。

片段三：邊讀邊寫→區分化合價與離子符號的表示方法，準確掌握化合價的表示。

片段四：解讀課本案例→做游戲（扮演元素找朋友），掌握由化合價推化學式的應用；并用化合價規律檢驗所形成的化學式是否正確。

（6）學生學習主題設計

主題一：化合價概念的本質是什么？主題二：為什么該種元素是這個化合價？主題三：如何表示化合價？主題四：哪些元素間可以組成純凈物？

（7）教學活動的設計

主題一：化合價的本質是什么？

[師]列出化學式HCl、H2O、 Fe2O3，讓學生觀察其組成元素個數比。

[生]不同。

[師]每種純凈物只有一個化學式，科學上通過實驗測定，初中階段用化合價推求。

[師]17世紀，定比定律（化合物的組成有其特定定律）被廣為接受。1857年，弗蘭克蘭用“原子數”“親和力單位”表示元素的化合力—化合價的基礎思想已形成。1867年凱庫勒首次使用“化合價”一詞，開始被普遍應用。直到1991年，“化合價”開始在書本中被引用。

[生]概念的由來漫長、嚴謹。

[師]科學是需要實事求是的。化合價是元素的一種性質，是原子間在相互化合時原子的數目關系。

主題二：為什么該種元素是這個化合價？

[師]多媒體展示NaCl的微觀構成過程（Na原子結構示意圖 、Cl原子結構示意圖 ）。化學反應中，原子為達到8電子穩定狀態，必得失電子。Na原子與Cl原子化合時，Na原子失去一個e—，顯+1價；Cl原子得到一個e—，顯-1價。

[生]原子結構決定化合價。

[師]把原子在化學反應中能夠提供（獲得）電子的數目，定為該元素的化合價數值；若提供電子，化合價顯正價；若獲得電子，化合價顯負價。

主題三：如何表示化合價？

[師]化合價的表示是在元素符號正上方標明電量和電性，用“+n（-n）”表示（n為具體數值）。如，Mg顯+2價，即

[師]邊讀邊寫出氧元素的化合價、離子符號并對比。

[生]化合價：“+（-）”在前，n在后，位于元素正上方。離子符號：n在前，“+（-）”在后，位于元素右上角。

[師]化合價的電量“1”不可省，而離子符號的電量“1”可省。

主題四：哪些元素間可以形成物質？

[師]思考H、Na、Cl、O元素能組成哪些化合物，找同學扮演H、Na、Cl、O原子，進行“找朋友”游戲構成化合物，其余同學分析“朋友組合”是否正確。

[生]找朋友。

[生]“朋友組合”是HCl、H2O、H2O2、NaCl。

[個別學生]還有Na2O。

（作者單位：山西師范大學）

參考文獻：

[1][2][3]梁永平.論化學教師教學認知的基本圖式[J].化學教育，2013（10）：3-7.