“價(jià)——類二維圖”在元素及化合物知識(shí)建構(gòu)的應(yīng)用探討

黎旭陽(yáng)

摘?要?在元素及其化合物知識(shí)體系中，涵蓋了物質(zhì)類別識(shí)別及轉(zhuǎn)化，反應(yīng)類型辨識(shí)與運(yùn)用等核心知識(shí)。現(xiàn)今教學(xué)中采用最多的策略是模塊構(gòu)建，將元素及化合物的知識(shí)拆解成若干片斷。在這種教學(xué)策略下，學(xué)生掌握的知識(shí)是模塊化，知識(shí)模塊之間融合度低，形成了知識(shí)碎片。這些碎片化的知識(shí)在學(xué)生解決實(shí)際問題中造成了障礙。把“價(jià)——類二維圖”作為學(xué)習(xí)與解決問題的工具，能夠有效地將碎片化的知識(shí)模塊整合起來(lái)，幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)的分析解決問題的模型。本文以人教版“海水資源綜合利用”教學(xué)為例，探索在元素及其化合物性質(zhì)模塊中，運(yùn)用“價(jià)——類二維圖”分析和解決問題的策略。

關(guān)鍵詞?價(jià)——類二維圖;知識(shí)碎片;物質(zhì)分類;化合價(jià)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2020）22-0203-02

普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）中明確提出：在課程教學(xué)中要落實(shí)“立德樹人”根本任務(wù)，培養(yǎng)與提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。為了在教學(xué)中落實(shí)課標(biāo)的理念，讓學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)在課堂上落地，許多老師在新課標(biāo)理念的指導(dǎo)下重新解讀教材，優(yōu)化與改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)。在課堂教學(xué)中由僅關(guān)注教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)體系的完整性，向著關(guān)注學(xué)生經(jīng)過課程學(xué)習(xí)后所具備的學(xué)科素養(yǎng)轉(zhuǎn)變。

一、基于真實(shí)情景的元素化合物課的教學(xué)現(xiàn)狀

在新課標(biāo)的指引下，近年來(lái)的教學(xué)和各種測(cè)試都關(guān)注學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決真實(shí)情景的問題的能力。教材中素材的價(jià)值也不斷被深挖。《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書化學(xué)2（必修）》人民教育出版社（2004版）中的第四章第一節(jié)《開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》提供的“海水資源綜合利用”素材被老師們廣泛采用。在一次教研活動(dòng)中，來(lái)自不同學(xué)校的兩位老師基于自己對(duì)核心素養(yǎng)的理解，進(jìn)行一課兩講。課例一以碘離子轉(zhuǎn)換成碘單質(zhì)為主線，構(gòu)建化合物轉(zhuǎn)化為單質(zhì)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化模型。課例二以獲取海水中的成分為主線，涵蓋了金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)和可溶性鹽的轉(zhuǎn)化分離與提純實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

國(guó)內(nèi)不同地區(qū)的老師對(duì)該素材的使用進(jìn)行了探索，宗漢老師在文中闡述了基于海帶中提取碘的流程，建構(gòu)提取元素的工業(yè)模型;龐紅梅老師是基于碘元素及其化合物性質(zhì)的課堂實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建海帶中提取碘的工藝流程;晏拓、李珊珊、陳廷俊、叢高等老師在文中側(cè)重討論了課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)如何達(dá)成學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

老師們?cè)谑褂迷撍夭牡臅r(shí)候，在問題的拆解與分析、儲(chǔ)備知識(shí)的選用與提取、程序的選擇與運(yùn)用技巧等方面有不同的側(cè)重，但是都不約而同地將其視為一個(gè)獨(dú)立的單元，并以此幫助建構(gòu)知識(shí)模塊。對(duì)于學(xué)生而言，新舊知識(shí)模塊之間未能建立聯(lián)系，導(dǎo)致了知識(shí)碎片生成。

二、以“價(jià)——類二維圖”為工具的串聯(lián)知識(shí)碎片

（一）“價(jià)——類二維圖”應(yīng)用的意義與價(jià)值

王磊教授提出，“要把‘價(jià)——類二維圖當(dāng)做工具交給學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)會(huì)利用‘價(jià)——類二維圖解決問題”。

“價(jià)——類二維圖”從物質(zhì)類別與化合價(jià)兩個(gè)維度構(gòu)建了含有同一元素物質(zhì)之間的關(guān)系架構(gòu)，以化合價(jià)作為辨識(shí)依據(jù)，從氧化還原反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)的角度，不但可以分析物質(zhì)的變化過程，更加可以預(yù)測(cè)可能形成的物質(zhì)。自涉及元素及其化合物知識(shí)起，把“價(jià)——類二維圖”作為知識(shí)體系建構(gòu)的工具推送給學(xué)生，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中了解與使用。在繪制與使用的過程中，逐漸構(gòu)建知識(shí)架構(gòu)，形成分析解決問題的模型。

（二）基于“價(jià)——類二維圖”的“海水資源的開發(fā)利用”教學(xué)案例

教學(xué)目標(biāo)：

1、以獲取海水中的碘單質(zhì)獲取為素材，掌握以“價(jià)——類二維圖”為工具，從氧化還原，復(fù)分解反應(yīng)等角度找出物質(zhì)轉(zhuǎn)化的主要?dú)v程，進(jìn)一步設(shè)計(jì)出相應(yīng)的反應(yīng)原理。

2、能夠使用“價(jià)——類二維圖”，找出從海水中獲取溴單質(zhì)、金屬鎂、氯化鈉的方法，構(gòu)建物質(zhì)轉(zhuǎn)化與獲取模型，

教學(xué)實(shí)錄：

環(huán)節(jié)一：了解海水資源，建立可持續(xù)性發(fā)展的環(huán)保意識(shí)

學(xué)習(xí)目標(biāo)：

（1）海水資源歸類;

（2）建立持續(xù)性發(fā)展環(huán)保的意識(shí)。

學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材，繪制思維導(dǎo)圖。

環(huán)節(jié)二：從海帶中提取單質(zhì)碘的原理與方法

學(xué)習(xí)目標(biāo)：

（1）掌握利用網(wǎng)絡(luò)檢索信息能力;

（2）知道基于“價(jià)——類二維圖”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的技巧。

學(xué)生活動(dòng)：

（1）在“百度知道”中檢索獲得：海帶中的有機(jī)碘是3，5-二碘酪氨酸，其化學(xué)式為：C9H13I2NO5;

（2）閱讀教材得到信息：海帶灼燒后的灰燼中碘元素以I-形式存在。

3、繪制碘元素的“價(jià)——類二維圖”（圖1），找出實(shí)現(xiàn)碘元素的轉(zhuǎn)化需要運(yùn)用的反應(yīng)是什么？實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化需要的試劑，并寫出相應(yīng)的反應(yīng)方程式。

學(xué)生活動(dòng)參考答案：2I-+Cl2=I2+2Cl-;2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O

4、探究實(shí)驗(yàn)：（小組活動(dòng)）海帶中碘單質(zhì)的獲取與驗(yàn)證。

環(huán)節(jié)三：運(yùn)用“價(jià)——類二維圖”模型設(shè)計(jì)海水提溴的方案

學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握利用“價(jià)——類二維圖”從化合價(jià)角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的方法。

學(xué)生活動(dòng)：

（1）閱讀教材“思考與交流”獲取信息;

（2）繪制溴元素的“價(jià)——類二維圖”（圖2），并提出實(shí)驗(yàn)方案，寫出相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式。

學(xué)生活動(dòng)參考答案：2Br-+H2O2+2H+=Br2+2H2O;2Br-+Cl2=Br2+2Cl-

環(huán)節(jié)四：利用“價(jià)——類二維圖”模型設(shè)計(jì)海水提鎂的方案

學(xué)習(xí)目標(biāo)：應(yīng)用“價(jià)——類二維圖”模型從化合價(jià)角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

學(xué)生活動(dòng)：

1、繪制鎂元素的“價(jià)——類二維圖”（圖3），用方程式描述相關(guān)原理。

學(xué)生活動(dòng)參考答案：Mg2++2e-=Mg

環(huán)節(jié)五：利用“價(jià)——類二維圖”模型設(shè)計(jì)海水提取氯化鈉的方案

學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握“價(jià)——類二維圖”呈現(xiàn)出價(jià)態(tài)未發(fā)生變化時(shí)的處理技巧。

學(xué)生活動(dòng)：

1、繪制氯離子轉(zhuǎn)化為氯化鈉的“價(jià)——類二維圖”（圖4），找出獲得NaCl的方法。

學(xué)生活動(dòng)參考答案：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾。

三、“價(jià)——類二維圖”在高一年級(jí)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用幾點(diǎn)思考

人教版教材的必修模塊中蘊(yùn)含了大量的基礎(chǔ)的化學(xué)知識(shí)，其中以元素及其化合物的性質(zhì)占了絕大部分。由于元素及其化合物性質(zhì)內(nèi)容多、分布廣，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不知不覺地形成了知識(shí)片斷，零碎的知識(shí)片斷逐漸變成了知識(shí)碎片，給學(xué)生造成了化學(xué)無(wú)規(guī)律的錯(cuò)覺。“價(jià)——類二維圖”作為一種學(xué)習(xí)化學(xué)的工具之一，在理順知識(shí)碎片、串聯(lián)知識(shí)碎片方面有其獨(dú)到之處。它有助于學(xué)生自我整理知識(shí)碎片，構(gòu)建知識(shí)模塊，解決實(shí)際問題，逐漸形成學(xué)科素養(yǎng)。因此，針對(duì)高一化學(xué)教學(xué)有以下幾點(diǎn)思考;

1、開發(fā)高一年級(jí)的初高中銜接課程，以“價(jià)——類二維圖”為工具，對(duì)物質(zhì)類別轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行重構(gòu)，讓學(xué)生體會(huì)到在高中階段的學(xué)習(xí)中既要不斷增加知識(shí)儲(chǔ)備，還需要掌握有效的分析工具與模型。

2、在氧化還原反應(yīng)知識(shí)構(gòu)建過程中，使用“價(jià)——類二維圖”作為分析模型來(lái)建構(gòu)氧化還原知識(shí)，利用縱坐標(biāo)呈現(xiàn)的化合價(jià)升降，掌握分析氧化還原反應(yīng)的技巧與策略。

3、在金屬（或非金屬）元素及其化合物性質(zhì)環(huán)節(jié)，展開預(yù)測(cè)新物質(zhì)，推斷新物質(zhì)性質(zhì)的教學(xué)活動(dòng)，促使學(xué)生掌握使用技巧，構(gòu)建有序思維。

基金項(xiàng)目：廣州市花都區(qū)教育科學(xué)規(guī)劃2018年度一般課題“基于元素化合物教學(xué)（學(xué)習(xí)）任務(wù)分析的教學(xué)實(shí)踐研究”（編號(hào)：HDJYKY2018C001）的研究成果。

參考文獻(xiàn)：

[1]宗漢.學(xué)科核心素養(yǎng)視角下的化學(xué)教學(xué)案例評(píng)析——以“海水資源的開發(fā)利用”為例[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2019（09）：17-19.

[2]龐紅梅.“海水資源的開發(fā)利用”課堂實(shí)錄與再思考[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（21）：68-70.

[3]晏拓.化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的常態(tài)課教學(xué)探索——以“開發(fā)利用金屬礦物和海水資源”為例[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（17）：16-20.