基于關(guān)鍵能力培養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐

李耀佳

摘 要：以“鈉及其化合物”的高三復(fù)習(xí)課為例，嘗試?yán)谩扒榫场獑?wèn)題—能力”設(shè)計(jì)教學(xué)，通過(guò)巧設(shè)情境、重組實(shí)驗(yàn)、設(shè)置認(rèn)知沖突、創(chuàng)建開(kāi)放性問(wèn)題等策略引出深階問(wèn)題，在問(wèn)題的解決中發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵能力。

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵能力;化學(xué)表征;重組實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)探究;認(rèn)知沖突;開(kāi)放性問(wèn)題

高三第一輪復(fù)習(xí)由于時(shí)間短、內(nèi)容多，很多老師急于趕進(jìn)度，已經(jīng)習(xí)慣于“知識(shí)梳理，考題選講，練習(xí)強(qiáng)化”這種模式教學(xué)，導(dǎo)致課堂過(guò)于沉悶，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這種復(fù)習(xí)還有另外一個(gè)弊端，對(duì)知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)只是蜻蜓點(diǎn)水，課堂上學(xué)生沒(méi)有經(jīng)過(guò)深度學(xué)習(xí)、深度思考，學(xué)生的關(guān)鍵能力沒(méi)有得到培養(yǎng)。因此學(xué)生會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：知識(shí)點(diǎn)背誦熟練，做了很多的題目，但是考試成績(jī)依然無(wú)法提高。高考是能力測(cè)試為主導(dǎo)的考試，對(duì)學(xué)生的邏輯思維、整合信息等能力有一定的要求。能力是可以經(jīng)過(guò)訓(xùn)練得到的，絕不是一蹴而就的，簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授不能全面培養(yǎng)學(xué)生的能力。因此在平常的教學(xué)過(guò)程中，教師需要關(guān)注學(xué)生能力的培養(yǎng)。

化學(xué)關(guān)鍵能力的要素包括化學(xué)表征能力、實(shí)驗(yàn)與探究能力、化學(xué)方法和分析能力、化學(xué)信息處理能力、發(fā)現(xiàn)與提出問(wèn)題的能力、證據(jù)推理與論證能力、模型認(rèn)知能力[1]。這些能力都屬于高階能力，培養(yǎng)能力最有效的策略在于思維的訓(xùn)練，而引發(fā)思維訓(xùn)練需要問(wèn)題引領(lǐng)。因此課堂設(shè)置深度的問(wèn)題可以引發(fā)思維向深度發(fā)展，從而發(fā)展關(guān)鍵能力。

如何設(shè)置深度問(wèn)題培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力？以下筆者以“鈉及其化合物”高三復(fù)習(xí)課為例，通過(guò)巧設(shè)情境、重組實(shí)驗(yàn)、設(shè)置認(rèn)知沖突、創(chuàng)建開(kāi)放性問(wèn)題等策略復(fù)習(xí)元素化合物知識(shí)所進(jìn)行的實(shí)踐研究，具體教學(xué)設(shè)計(jì)如下圖：

一、教學(xué)目標(biāo)

1.完成“以氯化鈉為原料制備碳酸鈉”轉(zhuǎn)化任務(wù)，促進(jìn)學(xué)生自主構(gòu)建鈉及其化合物的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，夯實(shí)基礎(chǔ)。

2.以鈉及其化合物性質(zhì)的探究，通過(guò)“情境—設(shè)問(wèn)—解決策略”培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取和加工、實(shí)驗(yàn)探究和證據(jù)推理、批判性思維和方案評(píng)價(jià)等關(guān)鍵能力。

二、教學(xué)流程

環(huán)節(jié)一：完成“轉(zhuǎn)化任務(wù)”，為能力發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

課前給學(xué)生設(shè)置完成“轉(zhuǎn)化任務(wù)”的作業(yè)[2]，該作業(yè)分為兩部分，第1部分是結(jié)合Na、Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3、NaHCO3、NaCl類(lèi)別和化合價(jià)，建立價(jià)類(lèi)二維圖;第2部分是根據(jù)價(jià)類(lèi)二維圖，以氯化鈉為原料，制備純堿，其他試劑任選，盡可能多地設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化過(guò)程，并寫(xiě)出相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式。

【設(shè)計(jì)意圖：課堂前5分鐘，讓1～2個(gè)小組展示“轉(zhuǎn)化任務(wù)”設(shè)計(jì)，學(xué)生相互點(diǎn)評(píng)。通過(guò)完成“轉(zhuǎn)化任務(wù)”幫助學(xué)生完善鈉及其化合物的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，夯實(shí)基礎(chǔ)。根據(jù)布魯姆目標(biāo)分類(lèi)學(xué)，元素化合物的知識(shí)屬于陳述性知識(shí)。陳述性知識(shí)掌握水平越好，越有利于程序性知識(shí)和認(rèn)知性知識(shí)的建構(gòu)，也越有利于這個(gè)過(guò)程中發(fā)展關(guān)鍵能力。反過(guò)來(lái)能力水平提高也有利于對(duì)陳述性知識(shí)的理解。】

環(huán)節(jié)二：巧設(shè)情境，發(fā)展關(guān)鍵能力。

【情境1】1807年，英國(guó)H·戴維用電解氫氧化鉀熔體的方法制得較純凈金屬鉀，但在實(shí)際生產(chǎn)中卻不能用此法。現(xiàn)在金屬鉀的生產(chǎn)方法都采用金屬鈉與氯化鉀的反應(yīng)：Na+KCl=K↑+NaCl。 有關(guān)反應(yīng)如下表：

問(wèn)題1：金屬鈉與氯化鉀反應(yīng)置換出單質(zhì)鉀是在水溶液中進(jìn)行的嗎？為什么？

問(wèn)題2：該反應(yīng)的溫度應(yīng)該如何控制？

問(wèn)題3：把鈉分別投入硫酸、飽和氫氧化鈣溶液、硫酸銅溶液、氯化銨溶液中。

請(qǐng)解釋相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

問(wèn)題4：2013年3月，我國(guó)科學(xué)家公布了如下圖所示的水溶液鋰離子電池體系。

該電池負(fù)極材料是什么？能否把電極鋰外層裹包的聚合物電解質(zhì)去掉？

【設(shè)計(jì)意圖：設(shè)置問(wèn)題1主要是為了喚醒舊知識(shí)，理解鈉與鹽溶液反應(yīng)的本質(zhì)。設(shè)置問(wèn)題2是為了培養(yǎng)學(xué)生信息獲取與加工能力。學(xué)生需要從情境中獲取產(chǎn)物K為氣體以及反應(yīng)中各物質(zhì)的溶沸點(diǎn)，并結(jié)合平衡移動(dòng)的思想，綜合得出結(jié)論。設(shè)置問(wèn)題3讓學(xué)生從平衡移動(dòng)思想、三重表征等解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)表征能力。設(shè)置問(wèn)題4是為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，通過(guò)知識(shí)的遷移解決新問(wèn)題。】

環(huán)節(jié)三：重組實(shí)驗(yàn)，發(fā)展關(guān)鍵能力。

【情境2】向飽和NaOH溶液（滴加酚酞）中加入少量的過(guò)氧化鈉粉末，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：有大量無(wú)色氣泡產(chǎn)生，溶液紅色褪去，并放出熱量，有少量晶體析出。

問(wèn)題1：Na2O2與水反應(yīng)的氧化劑和還原劑是？

問(wèn)題2：為什么有晶體析出？恢復(fù)到室溫后，溶液中的c（Na+）和c（OH-）如何變化？

問(wèn)題3：根據(jù)反應(yīng)前后的可變量，你認(rèn)為造成溶液紅色褪去的原因可能有哪些？

問(wèn)題4：請(qǐng)以小組為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明紅色褪去的原因。（提供試劑：NaOH溶液、過(guò)氧化鈉粉末、酚酞、二氧化錳、H2O2、MnO2）

【設(shè)計(jì)意圖：設(shè)置問(wèn)題1～2是為了喚醒舊知識(shí)，并經(jīng)過(guò)推理證實(shí)反應(yīng)有氫氧化鈉產(chǎn)物生成，培養(yǎng)推理能力;設(shè)置問(wèn)題3～4是為了讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)的可變量（溫度、O2、H2O2）出發(fā)，分析紅色褪去的原因，并設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)證實(shí)或證偽，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。】

環(huán)節(jié)四：設(shè)置認(rèn)知沖突，發(fā)展關(guān)鍵能力。

【情境3】在講臺(tái)上展示兩瓶溶液，標(biāo)簽上只標(biāo)示濃度，沒(méi)有標(biāo)明物質(zhì)的化學(xué)式，其中一瓶濃度為0.6mol/L，另一瓶為0.3mol/L。這兩瓶溶液一瓶為碳酸鈉，另一瓶為碳酸氫鈉，請(qǐng)大家提出鑒別這兩種溶液的方法。

學(xué)生思考并提出如下方案：

學(xué)生1：分別測(cè)定兩瓶溶液的PH，PH較大的是碳酸鈉。

學(xué)生2：不可行，因?yàn)閮善咳芤旱臐舛炔幌嗤?/p>

這時(shí)全班學(xué)生恍然大悟，明白需要控制變量使得兩瓶溶液的濃度相同，這樣比較才有意義。

教師：準(zhǔn)確稀釋溶液濃度，應(yīng)該如何操作？

學(xué)生3：取25ml0.6mol/L溶液于50ml容量瓶中，然后加水稀釋至50ml。

學(xué)生基于濃度相同情況下，繼續(xù)提出如下實(shí)驗(yàn)方案：

方案1：分別測(cè)定濃度相同的兩瓶溶液的pH值，pH值大的是碳酸鈉。

方案2：各取5ml0.3mol/L待測(cè)溶液于試管中，分別加入5ml等濃度的稀鹽酸，反應(yīng)速率快的是碳酸氫鈉。

方案3：各取5ml0.3mol/L待測(cè)溶液于試管中，分別加入幾滴等濃度的氯化鈣溶液，有白色沉淀生成的是碳酸鈉。

針對(duì)每一種方案，老師都請(qǐng)一位學(xué)生到講臺(tái)前完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。方案1和2都證實(shí)了原來(lái)0.6mol/L溶液就是碳酸氫鈉。導(dǎo)致方案3實(shí)驗(yàn)前已經(jīng)有些學(xué)生迫不及待地預(yù)計(jì)原0.6mol/L待測(cè)溶液沒(méi)有沉淀生成。實(shí)驗(yàn)后卻發(fā)現(xiàn)兩支試管都有白色沉淀生成，這時(shí)學(xué)生再次陷入認(rèn)知沖突中。

問(wèn)題1：碳酸氫鈉溶液與氯化鈣溶液反應(yīng)得到的沉淀是碳酸鈣嗎？如果是，那么碳酸根來(lái)自哪里？

問(wèn)題2：從沉淀溶解平衡角度思考，碳酸氫鈉溶液與氯化鈣溶液生成沉淀需要滿足什么條件？

問(wèn)題3：你能改進(jìn)方案3，用氯化鈣溶液也能鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉嗎？

【設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生遇到認(rèn)知沖突時(shí)，要能大膽假設(shè)，提出解決方案。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，使學(xué)生明白原有知識(shí)的使用需要滿足一定條件才能成立。這既加深了學(xué)生對(duì)原有知識(shí)的理解，也培養(yǎng)了學(xué)生的批判性思維能力。】

環(huán)節(jié)五：創(chuàng)建開(kāi)放性問(wèn)題，發(fā)展關(guān)鍵能力。

【情境4】純堿有廣泛的用途，是化學(xué)工業(yè)中的基礎(chǔ)物質(zhì)。工業(yè)生產(chǎn)的純堿中常含有少量的NaCl雜質(zhì)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案測(cè)定工業(yè)生產(chǎn)的純堿的純度。

學(xué)生提出的設(shè)計(jì)方案大多只是停留在原理的層面上，比如：

方案1：稱(chēng)量一定質(zhì)量的樣品后，加入過(guò)量的硝酸，再加入過(guò)量的硝酸銀溶液，測(cè)定氯化銀的質(zhì)量。

方案2：稱(chēng)量一定質(zhì)量的樣品后，加入過(guò)量氯化鈣溶液（或者氯化鋇溶液），測(cè)定生成沉淀的質(zhì)量。

方案3：稱(chēng)量一定質(zhì)量的樣品后，加入硫酸，測(cè)定生成二氧化碳的體積（或質(zhì)量）。

問(wèn)題1：從誤差大小分析，方案1～2測(cè)定氯化銀的質(zhì)量、測(cè)定碳酸鈣質(zhì)量或測(cè)定氯化鋇的質(zhì)量，哪一種的誤差更小，更符合要求。

問(wèn)題2：針對(duì)方案3，請(qǐng)畫(huà)出試驗(yàn)裝置。若要測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量，如何保證裝置內(nèi)生成的二氧化碳完全被吸收。

【設(shè)計(jì)意圖：開(kāi)放性問(wèn)題的答案不是唯一的，可以從多個(gè)角度思考問(wèn)題，提出解決問(wèn)題的辦法，這樣有利于提升學(xué)生思維的靈活度，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力。】

三、教學(xué)反思

本節(jié)課按“情境—問(wèn)題—能力”三條明暗線鋪開(kāi)進(jìn)行教學(xué)，針對(duì)鈉、過(guò)氧化鈉、碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境、重組課本實(shí)驗(yàn)、設(shè)置認(rèn)知沖突、創(chuàng)建開(kāi)放性問(wèn)題引出問(wèn)題。學(xué)生進(jìn)入高三前已經(jīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)了元素周期律、化學(xué)平衡、水解平衡、鹽類(lèi)水解、沉淀溶解平衡等知識(shí)，因此學(xué)生能利用化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行思考，比如鈉與飽和氫氧化鈣溶液反應(yīng)或鈉與氯化銨溶液反應(yīng)，可以利用沉淀溶解平衡、鹽類(lèi)水解平衡的知識(shí)解決。又如解釋氯化鈣和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)有沉淀生成，可以利用Qc與Ksp相對(duì)大小進(jìn)行解釋。這樣既能夯實(shí)基礎(chǔ)，又能實(shí)現(xiàn)必修知識(shí)和選修知識(shí)的有效銜接。能力是素養(yǎng)的本質(zhì)，是蘊(yùn)含在實(shí)際問(wèn)題解決中的。因此問(wèn)題是形成能力的核心要素，尤其是深階問(wèn)題。如何有效設(shè)置深階問(wèn)題，筆者認(rèn)為需要注意三點(diǎn)：

1.問(wèn)題的廣度：?jiǎn)栴}或問(wèn)題的解決涉及的知識(shí)面越廣，越容易幫助學(xué)生整合各個(gè)知識(shí)板塊，提高一輪復(fù)習(xí)的有效性。

2.問(wèn)題的梯度：最好的問(wèn)題應(yīng)該是能調(diào)動(dòng)學(xué)生思考，學(xué)生“跳一跳”就能解決，同時(shí)解決問(wèn)題的過(guò)程中又能誘發(fā)學(xué)生繼續(xù)向問(wèn)題的本質(zhì)思考，生成新的問(wèn)題，這樣層層深推，實(shí)現(xiàn)深度思考。

3.問(wèn)題的深度：有效的課堂實(shí)際就是深階問(wèn)題解決的課堂。什么是深階問(wèn)題？那些簡(jiǎn)單“對(duì)不對(duì)”“是不是”的提問(wèn)對(duì)思維能力的啟發(fā)沒(méi)有意義，因此不利于能力的形成。那是不是越難的問(wèn)題就會(huì)越有深度呢？顯然不是。問(wèn)題的提出首先要符合學(xué)生的實(shí)際情況，同時(shí)問(wèn)題要能引發(fā)學(xué)生從化學(xué)反應(yīng)原理角度思考問(wèn)題，深挖知識(shí)本質(zhì)以及內(nèi)在關(guān)系。

課堂對(duì)多個(gè)問(wèn)題的深入研究，可能會(huì)因?yàn)樯尚詥?wèn)題或?qū)W生適應(yīng)程度等導(dǎo)致課時(shí)緊張。但是教師不能因此而放棄課堂的探究氛圍，不能因?qū)W生無(wú)法提出方案，就直接把答案告訴學(xué)生，這樣無(wú)異于穿新鞋走老路，不利于關(guān)鍵能力的培養(yǎng)。教師應(yīng)該從生產(chǎn)生活、科學(xué)發(fā)展史、課本實(shí)驗(yàn)、學(xué)生認(rèn)知沖突等不斷挖掘深階問(wèn)題情境，精心提出層層深入的思考問(wèn)題，讓學(xué)生在問(wèn)題解決過(guò)程中發(fā)展和提升關(guān)鍵能力。

參考文獻(xiàn)：

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