學(xué)習(xí)進(jìn)階視閾下的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

梁雪峰

摘要： 概述學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的內(nèi)涵，基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，以“金屬的腐蝕與防護(hù)”為例，對(duì)其進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：進(jìn)階式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能有效喚醒學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成效。

關(guān)鍵詞： 學(xué)習(xí)進(jìn)階? 化學(xué)實(shí)驗(yàn)? 模式建立? 實(shí)踐? 反思

引言

學(xué)習(xí)進(jìn)階理論早就在國(guó)際上流行，現(xiàn)正處于應(yīng)用實(shí)踐階段，而我國(guó)對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的研究還處于新興領(lǐng)域研究的探索階段。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有實(shí)踐的理論只是空談，學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的研究不僅要在理論研究上進(jìn)行突破和創(chuàng)新，還要充分結(jié)合我國(guó)教育實(shí)情進(jìn)入應(yīng)用實(shí)踐階段，利用實(shí)踐來(lái)推動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)階理論在我國(guó)的研究。

一、理論學(xué)習(xí)，掌握學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的內(nèi)涵

2005年，美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)首次提出“學(xué)習(xí)進(jìn)階”的概念：學(xué)習(xí)進(jìn)階理論是指人對(duì)新知的學(xué)習(xí)是一個(gè)思維逐漸深入和復(fù)雜的過(guò)程。換句話說(shuō)，知識(shí)不是獨(dú)立存在的，而是呈體系結(jié)構(gòu)的，學(xué)習(xí)是一個(gè)不斷積累的過(guò)程，人們需要由淺及深、由點(diǎn)及面、由近及遠(yuǎn)地進(jìn)行循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)。

學(xué)習(xí)進(jìn)階理論主要由五個(gè)環(huán)節(jié)組成：

（1）進(jìn)階目標(biāo)：建立一個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)或者對(duì)自己的學(xué)習(xí)有一個(gè)發(fā)展預(yù)期。

（2）進(jìn)階變量：這也是人們學(xué)習(xí)或探究過(guò)程的核心，以知識(shí)的推進(jìn)為變量，通過(guò)學(xué)生對(duì)這些變量的掌握和理解情況對(duì)進(jìn)度有一個(gè)整體的調(diào)控。

（3）成就水平：一個(gè)較大的學(xué)習(xí)目標(biāo)需要由幾個(gè)階段性目標(biāo)構(gòu)成，每個(gè)相關(guān)聯(lián)目標(biāo)的完成都代表學(xué)生水平的提升，并以此來(lái)逐步實(shí)現(xiàn)終極目標(biāo)。

（4）學(xué)習(xí)表現(xiàn)：學(xué)生對(duì)各個(gè)階段目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，不僅可以表現(xiàn)出學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，還可以很客觀地表現(xiàn)出學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，表現(xiàn)出終極目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)情況，這也是學(xué)生評(píng)價(jià)的真實(shí)依據(jù)。

（5）評(píng)價(jià)系統(tǒng)：為了促進(jìn)學(xué)生進(jìn)階目標(biāo)的逐步實(shí)現(xiàn)，了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，這些指標(biāo)的掌握都需要評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。

二、精心研討，學(xué)習(xí)進(jìn)階視閾下的教學(xué)設(shè)計(jì)

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，有很多知識(shí)與之前學(xué)過(guò)的知識(shí)相關(guān)聯(lián)，要采用“進(jìn)階式”的學(xué)習(xí)方式，追本溯源，在學(xué)生原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸拓展，從而逐步完善學(xué)生的知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)。本文以“金屬的腐蝕與防護(hù)”為例，闡述其在學(xué)習(xí)進(jìn)階視閾下的教學(xué)設(shè)計(jì)。

1.“金屬的電化學(xué)腐蝕”概念學(xué)習(xí)中的進(jìn)階發(fā)展

從學(xué)習(xí)進(jìn)階的視閾分析，“金屬的電化學(xué)腐蝕”要采用進(jìn)階式的順序進(jìn)行設(shè)計(jì)，從學(xué)生已有的認(rèn)識(shí)出發(fā)搭建臺(tái)階，以確保學(xué)生的學(xué)習(xí)能夠由淺入深、由簡(jiǎn)入難;要融合課標(biāo)、考綱、教材和教學(xué)實(shí)踐，對(duì)教學(xué)有一個(gè)整體的把握，以便能夠科學(xué)劃分學(xué)習(xí)進(jìn)階路徑和階段層次水平。

（1）水平1：九年級(jí)化學(xué)下冊(cè)中有“鐵釘銹蝕的條件”探究實(shí)驗(yàn)，從化學(xué)反應(yīng)的角度初步探究了鐵制品的腐蝕條件與防護(hù)措施。

（2）水平2：高中化學(xué)必修1學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)，了解了反應(yīng)本質(zhì)及反應(yīng)中電子之間的轉(zhuǎn)移。

（3）水平3：高中化學(xué)必修2中“原電池”的學(xué)習(xí)，初步介紹了原電池的形成條件，了解了形成原電池會(huì)加快金屬的腐蝕速率。

（4）水平4：高中化學(xué)選修2中介紹了析氫腐蝕、吸氧腐蝕;簡(jiǎn)單介紹了金屬的防護(hù)。

（5）水平5：高中化學(xué)選修4中詳細(xì)學(xué)習(xí)了原電池、電解池的工作原理，從根本上闡述了電化學(xué)腐蝕的原理，詳細(xì)總結(jié)了電鍍防護(hù)、原電池防護(hù)和外加電源的保護(hù)。

可見(jiàn)，“金屬的腐蝕與防護(hù)”是氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)理論的綜合應(yīng)用，教材中這塊知識(shí)的呈現(xiàn)遵循了學(xué)生知識(shí)建構(gòu)的心理順序，采用了由易到難、循序漸進(jìn)的方式，為“金屬的腐蝕與防護(hù)”進(jìn)階性的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

2.“金屬的電化學(xué)腐蝕”教學(xué)目標(biāo)的進(jìn)階制定

教學(xué)目標(biāo)的制定要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生認(rèn)知，將大目標(biāo)拆分成幾個(gè)環(huán)環(huán)相扣的小目標(biāo)，建立具體的、切實(shí)可行的三維目標(biāo)。

（1）知識(shí)與技能：結(jié)合以前所學(xué)的知識(shí)，定性了解析氫腐蝕與吸氧腐蝕;通過(guò)實(shí)驗(yàn)繪制曲線，定量分析析氫腐蝕與吸氧腐蝕;對(duì)比學(xué)習(xí)析氫腐蝕與吸氧腐蝕，掌握其中的異同點(diǎn)，以加深對(duì)金屬電化學(xué)腐蝕的條件、原理的理解。

（2）過(guò)程與方法：通過(guò)“進(jìn)階性”學(xué)習(xí)，掌握分析實(shí)驗(yàn)的方法，理解定性與定量相結(jié)合的化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究方法;采用小組合作的方式，隨著實(shí)驗(yàn)的推進(jìn)讓學(xué)生進(jìn)階性地把握對(duì)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，并能夠掌握客觀、科學(xué)闡述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法。

（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀：“進(jìn)階性”地讓學(xué)生明白科學(xué)探究的重要性，點(diǎn)燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，幫助學(xué)生維持持久、穩(wěn)定的學(xué)習(xí)狀態(tài);小組合作中學(xué)會(huì)合作、交流與探討，積極參與科學(xué)探究，培養(yǎng)主人翁意識(shí)，樹(shù)立責(zé)任感。

3.“金屬的電化學(xué)腐蝕”教學(xué)流程的進(jìn)階設(shè)計(jì)

結(jié)合學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，教學(xué)思路選擇“一明一暗”兩條線：明線對(duì)知識(shí)的推進(jìn)和計(jì)劃有個(gè)明確的規(guī)劃，使課堂能夠落實(shí)得更為具體、實(shí)效; 暗線貼近學(xué)生發(fā)展，根據(jù)學(xué)生的具體發(fā)展采用進(jìn)階式的推進(jìn)方法。

基于明暗兩條線的融合，教學(xué)流程大致分為四個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）提出問(wèn)題，借用實(shí)驗(yàn)問(wèn)題情境激活學(xué)生對(duì)金屬腐蝕問(wèn)題的思考。

（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程，包括實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作兩部分，學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行匯報(bào)展示，從而挑選出合理的實(shí)驗(yàn)方案;小組實(shí)驗(yàn)，通過(guò)小組實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力。

（3）討論辨析，對(duì)比不同實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象，學(xué)會(huì)定性分析和定量分析;利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，得出保護(hù)金屬的方法與措施。

（4）合理評(píng)價(jià)，適當(dāng)?shù)卦囶}檢測(cè)，以幫助學(xué)生鞏固知識(shí)和活躍思維。

在這四個(gè)環(huán)節(jié)中，進(jìn)階目標(biāo)會(huì)在第一個(gè)環(huán)節(jié)提出，提出問(wèn)題的同時(shí)讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，以幫助學(xué)生形成思維主線;進(jìn)階變量、成就水平和學(xué)習(xí)表現(xiàn)都會(huì)貫穿整個(gè)過(guò)程，隨時(shí)隨地掌握學(xué)生的水平提升情況，以使課堂能夠有條不紊、真實(shí)有效地推進(jìn);評(píng)價(jià)體系的建立，既要貫穿其中發(fā)揮語(yǔ)言力量鼓勵(lì)學(xué)生的持續(xù)性、深度性學(xué)習(xí)，又要在新知結(jié)束時(shí)利用試題的形式進(jìn)行檢測(cè)，了解學(xué)生的掌握情況，因?yàn)閷W(xué)生的提高就是課堂的成功。

三、靈活生成，學(xué)習(xí)進(jìn)階視閾下的教學(xué)實(shí)踐

課堂生成具有一定的意外性、隨意性，并不完全在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)。對(duì)此，筆者針對(duì)這一學(xué)習(xí)進(jìn)階視閾下的課堂設(shè)計(jì)進(jìn)行了實(shí)踐，以期能夠在實(shí)踐中有更多的收獲。

1.溫故知新，問(wèn)題情境，點(diǎn)明主題

在新知的學(xué)習(xí)中，教師可以以舊知為起點(diǎn)將其延伸，利用學(xué)生對(duì)問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)來(lái)點(diǎn)明主題，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)和探究任務(wù)，以照亮學(xué)生前行的道路。

問(wèn)題情境：大家還記得我們初中學(xué)過(guò)的“鐵釘腐蝕條件的探究”這一實(shí)驗(yàn)嗎？誰(shuí)來(lái)回顧一下？

學(xué)生回答：初中運(yùn)用了五個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)探究鐵釘?shù)母g條件，將五個(gè)鐵釘分別放在五個(gè)試管中，每個(gè)試管中分別為煮沸的蒸餾水、干燥的空氣、潮濕的空氣、食鹽水和空氣、食醋和空氣。

教師可以讓這個(gè)實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)，讓學(xué)生對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行討論，學(xué)生明白了鐵釘腐蝕的條件：水和氧氣。同時(shí)，學(xué)生也發(fā)現(xiàn)了新的問(wèn)題。

學(xué)生問(wèn)題：為什么鐵釘在食鹽水和食醋中腐蝕得比較嚴(yán)重？與在潮濕的水中有什么不同嗎？

問(wèn)題的進(jìn)階式出現(xiàn)，引起了學(xué)生的共鳴，學(xué)生雖然明白了鐵釘腐蝕的條件，但鮮明的對(duì)比無(wú)法用腐蝕條件進(jìn)行解釋，學(xué)生的迷惑在心中形成，很大程度上點(diǎn)明了學(xué)生的思考方向，為進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探究提供了學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程，觀察發(fā)現(xiàn)，變量推進(jìn)

實(shí)驗(yàn)是解除疑惑的有效手段。學(xué)生對(duì)心中的疑惑進(jìn)行思考、猜想和討論，進(jìn)而建立實(shí)驗(yàn)方案，嘗試對(duì)自己的猜想進(jìn)行驗(yàn)證。在教師的指引下，學(xué)生進(jìn)行了資料查閱，得知了鐵粉、碳與食鹽水（或食醋）形成了無(wú)數(shù)個(gè)微型的原電池。學(xué)生為了對(duì)微電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，利用實(shí)驗(yàn)將其擴(kuò)大化。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：建立兩個(gè)相同的實(shí)驗(yàn)，如下圖所示，將U型管、純鐵片、碳棒、水、靈敏電流表、導(dǎo)線按下圖進(jìn)行連接，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)步驟：（1）用自來(lái)水做電解質(zhì)溶液，觀察靈敏電流計(jì)的示數(shù);（2）在其中一個(gè)裝置的U型管中滴加飽和食鹽水，在碳棒附近滴入酚酞，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及電流計(jì)示數(shù)的變化，記錄示數(shù);（3）在另一個(gè)裝置的U型管中滴加較濃的食醋，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及電流計(jì)示數(shù)的變化，記錄示數(shù)。

進(jìn)階式的實(shí)驗(yàn)操作，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的全面觀察。學(xué)生看到了電流表的變化，看到了滴入食鹽水時(shí)碳棒附近溶液變紅，看到了食醋中碳棒上氣體的生成。一系列的現(xiàn)象讓學(xué)生產(chǎn)生了收獲的喜悅，明白了利用知識(shí)進(jìn)行猜想并利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證的科學(xué)探究，真正在“做科學(xué)”中獲取知識(shí)，掌握實(shí)驗(yàn)技巧，領(lǐng)悟化學(xué)思想，用“手巧”提升了“心靈”。

3.討論辨析，深刻理解，成就水平

觀察現(xiàn)象是揭示本質(zhì)的第一步，討論辨析是探索本質(zhì)的有效手段，為學(xué)生揭開(kāi)了思維的一角，擁有了抵達(dá)成功的彼岸的動(dòng)力。結(jié)合學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，學(xué)生的討論一方面顯示了學(xué)生的水平階段，另一發(fā)面促進(jìn)了思維碰撞，大腦的劇烈運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生思維水平的提升。

本質(zhì)討論：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，大家清楚地看到了電流的產(chǎn)生，哪個(gè)是正極？哪個(gè)是負(fù)極？各自發(fā)生了什么反應(yīng)？形成原電池的本質(zhì)是什么？

在討論中，學(xué)生結(jié)合初中物理所學(xué)過(guò)的電流，明白了電子從負(fù)極向正極移動(dòng)，得到了鐵棒做負(fù)極、碳棒做正極的結(jié)論;學(xué)生利用硫氰化鉀溶液、氯水對(duì)溶液中的離子進(jìn)行了檢驗(yàn)，證明了Fe2+的生成;進(jìn)一步結(jié)合現(xiàn)象得出了鐵釘電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)。

金屬腐蝕本質(zhì)：

（1）析氫腐蝕 負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe2+ 正極：2H++2e-=H2↑

總反應(yīng)：2Fe+2H+=Fe2++2H2↑

（2）吸氧腐蝕 負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe2+? 正極：O2+2H2O+4e-=4OH-

總反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2

Fe（OH）2進(jìn)一步被O2氧化生成Fe（OH）3，F(xiàn)e（OH）3脫去一部分水生成Fe2O3·nH2O，它就是鐵銹的主要成分。

進(jìn)階式地討論，循序漸進(jìn)地推進(jìn)，使學(xué)生的思維水平得到了螺旋式的上升，學(xué)生逐步了解了金屬腐蝕的本質(zhì)，進(jìn)而學(xué)會(huì)了創(chuàng)新，利用這一原理建立了金屬腐蝕的防護(hù)——犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)法。這樣的學(xué)習(xí)，不僅貼近知識(shí)本質(zhì)，還貼近學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，使學(xué)生在本有的能力內(nèi)“跳一跳”，逐步提升自己的綜合水平。

4.科學(xué)評(píng)價(jià)，構(gòu)建體系，融會(huì)貫通

評(píng)價(jià)體系的建立也是符合學(xué)習(xí)進(jìn)階理論要求的，賞識(shí)與鼓勵(lì)是定性的評(píng)價(jià)，試題測(cè)試是定量的評(píng)價(jià)。在教學(xué)中，教師要能夠?qū)⒍ㄐ栽u(píng)價(jià)與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合，讓學(xué)生時(shí)時(shí)刻刻感受到來(lái)自學(xué)習(xí)的力量，激活學(xué)生心中的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。

在學(xué)習(xí)了“金屬的電化學(xué)腐蝕”之后，教師就可以利用試題的形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，以檢測(cè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，了解學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力，幫助學(xué)生形成科學(xué)、靈活的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

試題評(píng)價(jià)：利用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開(kāi)始時(shí)，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時(shí)間.下列說(shuō)法不正確的是（? ）

A.a管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕

B.一段時(shí)間后，a管液面高于b管液面

C.a處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小

D.a、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe-2e-=Fe2+

在試題的分析中，學(xué)生自動(dòng)地采用進(jìn)階式的思維方式，先從學(xué)過(guò)的析氫腐蝕、吸氧腐蝕進(jìn)行考慮，然后結(jié)合以前所學(xué)的知識(shí)引入容器內(nèi)壓強(qiáng)的大小，從而準(zhǔn)確得出結(jié)論。這樣的評(píng)價(jià)方式，幫助學(xué)生清楚地了解自己的水平所在，認(rèn)識(shí)了自己，塑造了一個(gè)更好的自己。

結(jié)束語(yǔ)

學(xué)習(xí)進(jìn)階視閾下的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂，尊重了學(xué)生的心理，改變了化學(xué)學(xué)科知識(shí)零散且缺乏銜接的現(xiàn)狀，真正采用“學(xué)習(xí)進(jìn)階”的方式，實(shí)現(xiàn)了明暗兩條線的融合。從明線上看，課程的推進(jìn)，將初中到高中所有關(guān)于“金屬腐蝕”的相關(guān)知識(shí)編制成網(wǎng)，在思考、實(shí)驗(yàn)、辨析及總結(jié)中獲取了知識(shí)的內(nèi)涵，形成了一張科學(xué)且靈活的知識(shí)網(wǎng)絡(luò);從暗線上看，關(guān)注了學(xué)生的心理，利用賞識(shí)、激勵(lì)的方式杜絕了學(xué)生的懈怠情緒，將學(xué)生的精力集中在學(xué)習(xí)上，學(xué)生的能力自然就得到了提升。當(dāng)然，在實(shí)踐過(guò)程中，還會(huì)存在這樣或那樣的生成，這需要廣大教師充分結(jié)合學(xué)生的需求，在進(jìn)階視閾下進(jìn)行改進(jìn)，以逐步完善我們的教學(xué)，全面滿足素質(zhì)教育的需求，切實(shí)推進(jìn)教育事業(yè)的發(fā)展。

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