指向思維結構化的任務型教學設計

施秀美 張賢金

摘要：初中化學結構化學習是以學生化學知識建構過程為明線，以學生認知結構發展過程為暗線，發展學生多維度的高階思維，形成縱橫交錯、立體式的結構化學習方式。以探秘石頭紙為載體，以生成性資源為抓手，通過設計漸進式的學習任務，建構物質鑒別的一般模型，讓學生經歷科學探究的完整過程，促進化學思維結構化的發展，最終實現“證據推理與模型認知”化學核心素養的落地生根。

關鍵詞：思維結構化;任務型教學;物質鑒別思維模型

文章編號：1008-0546（2020）09-0041-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

基于素養為本的化學課堂，需要搭建知識與能力的橋梁，而“結構化”是實現知識向素養轉化的有效途徑。初中化學結構化學習是以學生化學知識建構過程為明線，以學生認知結構發展過程為暗線，發展學生多維度的高階思維，形成縱橫交錯、立體式的結構化學習方式。而任務型教學是一種發展學生思維結構化的有效教學方法、手段或形式，可以為學生提供在真實情境中主動探索，解決問題的機會，從而實現自身的全面發展。本課例在教學過程中，以真實情境為背景，設置由淺入深，因疑到證的學習任務，以科學探究為方法，幫助學生建構物質鑒別的方法，同時培養他們有序的思維習慣，嚴謹的思維邏輯和質疑的思維方式，形成知識結構化向思維結構化的發展，為“證據推理與模型認知”化學核心素養落到課堂上提供實踐參考。

一、教學流程與設計思路

“物質的鑒別”是初中化學教學的難點，也是重要考點，它在教材中的呈現形式卻以碎片化的知識滲透在元素化合物的內容中，如氧氣和二氧化碳氣體的鑒別，酸、堿、鹽中溶液的鑒別，有機物中天然纖維和合成纖維等鑒別，沒有獨立的專題學習，通常以選擇題多種物質鑒別的判斷和填空的形式考查。大部分學生只能通過已掌握的部分物質的特殊性質加以鑒別，還未形成從各物質成分不同出發，尋找物質物理性質和化學性質不同點，設計不同的實驗方案，通過呈現的實驗現象不同作為證據，多角度有序地探討物質鑒別方法。

因此，本課例圍繞物質的鑒別展開專題復習，在教學中，以探秘石頭紙為線索，設計引導性學習任務，以學生自主實驗設計及探究為核心，通過對初中系列知識的有序重組與整合，實施了遇見石頭紙-初識石頭紙-鑒別石頭紙-再探石頭紙-重識石頭紙五個教學環節，教學過程中，設計了5個學習任務，每個任務中承載著不同的功能與價值。其中在鑒別真假石頭紙的學習任務中，開展實驗探究，并以實驗中的“異常現象”作為生成性資源，拓展由疑求證的學習任務。幫助學生建立物質性質的知識結構化，同時建構物質鑒別的思維結構化模型，發展“證據推理與模型認知”化學核心素養。

二、教學目標

（1）了解木漿紙與石頭紙的成分、性質及用途。復習碳酸鹽的檢驗，并根據物質的特性多角度設計物質鑒別的實驗方案。

（2）初步學會提出問題、設計方案、獲取證據、形成結論和交流評價等科學探究的過程，學會物質鑒別的方法和實驗探究的一般思路，培養有序的思維習慣，嚴謹的思維邏輯和質疑的思維方式。

（3）建立結構、性質和用途間聯系的學科思想，通過質疑和求證的實驗探究解決問題的過程，培養學生推理與論證科學思維。樹立垃圾分類和環境保護的意識。

三、教學重點和難點

重點：設計物質鑒別的實驗方案。培養科學探究中實證意識和發展思維結構化。

難點：建構物質鑒別思維模型和實驗探究的一般思路。

四、課堂主要教學過程

1.創設情境，引入新課一遇見石頭紙

【學習任務1】教師從快遞包裝箱的主要成分是木漿紙出發，引導學生討論傳統造紙工藝的弊端，需要消耗大量的木材，造成森林資源的過度采伐，使全球森林資源匱乏等環境問題，因此，新型的低碳石頭紙應運而生，我們就遇見了石頭紙。

設計意圖：此任務基于學生已有的經驗水平設計，知識內容源于生活，創設的情境對學生來說具有思考性和真實性;利用該情境，從化學視角提煉出有價值的化學研究問題，容易引起學生學習的興趣。

2.呈現資料，尋找啟示一初識石頭紙

【學習任務2】視頻展示木漿紙和石頭紙生產的工業流程，提出任務：請預測石頭紙可能具有哪些性質？并提供相關證據？

【學生活動】學生觀看資料在線視頻，了解木漿紙和石頭紙的成分、性質、用途等信息。分析木漿紙與石頭紙的成分和性質的差異性，基于學習經驗和經驗事實預測石頭紙的性質如表1所示。

設計意圖：引導學生利用多種渠道獲取資源支持學習任務，比如基于學生已有的學習經驗或事實，在學生預測石頭紙的性質的過程，追問學生預測的證據，幫助學生建立物質成分、性質及用途間的關系，建立知識間的關聯性與結構化。同時，學生通過收集證據，分析推理，預測新物質的性質，引導學生對預測性質的質疑和評價，培養學生批判性地接收和學習新知識，也是落實證據推理化學核心素養的有效途徑。

3.討論方案，初構模型一鑒別石頭紙

【學習任務3】教師展示兩張大小相同的白色紙張，組織學生開展鑒別真假石頭紙的學習任務，由各個小組設計、匯報實驗方案，預測相關現象，并評價或改進實驗方案;初步構建物質鑒別模型，并能用模型解決相關問題。

【學生活動1】交流研討：①依據石頭紙的性質設計實驗方案;②各小組匯報實驗方案如表2所示，并預測可能出現的實驗現象。③各小組相互交流和評價，并完善實驗方案。

設計意圖：引導學生進行物質鑒別的實驗方案設計，思路從基于實踐經驗角度到結合物質特性視角轉變，初步建構物質鑒別的思維模型。同時對學生設計的實驗方案進行歸類整合，方案1-4是利用物質物理性質的差異性，而其他方案是利用物質化學性質不同的角度來設計，培養學生利用分類觀來認識物質和鑒別物質的有序的思維習慣。

【學生活動2】各小組根據設計好的實驗方案，實施方案，記錄現象，得出結論，并分析、討論“異常”實驗現象，歸納總結物質鑒別需要操作簡單，現象明顯等基本原則，通過實驗探究過程中不斷嘗試和驗證，完善物質鑒別思維模型如圖1。

設計意圖：以鑒別石頭紙的真實情境為背景，通過體驗科學探究一般過程，初步學會提出問題、設計方案、獲取證據、形成結論和交流評價等實驗方法探究的一般思路，建立和完善物質鑒別的思維模型。

4.分析異常，應用模型——再探石頭紙

【學習任務4】引導學生對實驗中的實際現象與預測現象異常的情況進行分析，學生根據實驗過程產生的“異常”現象進行質疑再探究，同時修正物質鑒別方案。

【學生活動】“異常現象”如表3所示，應用物質鑒別思維模型推理，解析現象“異常”，可能是由物質的組成成分決定的，引導學生對木漿紙和石頭紙成分的再探究，拓展延伸對石頭紙和木漿紙工業生產流程的深度學習，工業生產石頭紙是將碳酸鈣研磨成超細微粒后，吹塑成紙，并經涂布工藝特殊加工，將聚乙烯包裹在碳酸鈣表面，所以出現了①和②方案中“異常”現象。而木漿紙制漿工業流程中加入堿性溶液如燒堿等，主要成分有部分碳酸鹽殘留，所以加鹽酸后會有氣泡產生。同時，原因的解析也能從初始石頭紙的環節找到相關證據。

設計意圖：“異常”現象再探究，是對物質鑒別思維模型的逆推應用，同時，基于真實情境的“異常”分析，與學生已有的知識經驗產生激烈的沖突，從而激發學生解決真實新問題的欲望，培養學生嚴謹的思維邏輯和質疑、求證的思維方式。

5.辯證認識，分類回收——重識石頭紙

【學習任務5】從辯證的角度了解石頭紙的應用與前景，再次引起學生對垃圾分類的關注，樹立環保意識。

【學生活動】通過視頻了解石頭紙隨意丟棄會造成一定的環境問題，需要進行分類回收再利用。

設計意圖：引導學生從辯證角度認識化學物質，讓垃圾分類理念真正有效地內化為學生的基本素養。幫助學生再次樹立環境保護的意識，有效落實科學態度與社會責任感的核心素養。

五、教學反思及建議

1.以真實情境為背景，培養學生質疑、求證的思維方式

化學思維結構化的建構，需要以化學知識結構為載體。情境教學的倡導者Brown，Collin，Duguid認為：“知識只有在它們產生及應用的情境中才能產生意義。所以，學習知識的最好方法就是在情境中進行。”同時，2017版《化學課程標準》則進一步明確指出“真實、具體的問題情境是學生化學學科核心素養形成和發展的重要平臺。”因此，以真實情境為背景的教學，更容易發展學生解決問題和深度思維能力。在教學過程中，從探秘石頭紙的真實情境出發，以任務型教學為手段，通過鑒別真假石頭紙的環節，引發學生對物質鑒別的探究，教師再利用學生在探究過程中發現的“異常現象”的真實情境，以生成性資源為抓手，再探石頭紙，進一步引發學生尋找證據進行推理。當真實的現象情境與學生已有的知識經驗產生了沖突，促使學生批判性地接收和學習新知識，建立知識間的相互聯系，從而引發學生使用分析、類比、推理等思維方法來形成并修正科學解釋，培養了學生質疑、求證的思維方式。

2.以科學探究為方法，幫助學生建構、應用思維模型

思維模型的建構是內隱的，需要外顯的科學探究過程做平臺。在教學過程中，設計了環環相扣、層層遞進的科學探究活動。首先，通過鑒別石頭紙來體驗科學探究一般過程，初步學會提出問題、設計方案、獲取證據、形成結論和交流評價等實驗方法探究的一般思路。其次，建立物質鑒別的思維模型，物質成分不同導致物質性質不同，物質性質不同，實驗過程中呈現的實驗現象不同，從而完成物質的鑒別。接著，以科學探究過程中出現的“異常”現象進行探究活動，注重依據事實進行思維模型的應用和逆推，通過查閱資料、實驗等多種手段對證據進行收集、推理和驗證，最終解析異常現象的緣由，促進學生對模型建構和應用的理解。最后，培養了學生有序的思維習慣，嚴謹的思維邏輯和質疑的思維方式，形成知識結構化向思維結構化的發展，為“證據推理與模型認知”化學核心素養落地生根提供課堂實踐的參考。