基于化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

韋存容

摘要：化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的形成是學(xué)生核心素養(yǎng)培育和提升的重要途徑，基于化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的教學(xué)設(shè)計(jì)包含化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的抽提、結(jié)構(gòu)化、顯性化、固化與遷移四個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，以“電解質(zhì)的電離”為例，進(jìn)行了基于化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：化學(xué)認(rèn)識(shí)思路；電解質(zhì)；電離；教學(xué)設(shè)計(jì)；實(shí)踐

文章編號(hào)：1008-0546（2022）01-0006-04中圖分類號(hào)：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.01.002

*本文系江蘇省無錫市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度立項(xiàng)課題“發(fā)展學(xué)生化學(xué)宏微結(jié)合素養(yǎng)的離子反應(yīng)單元教學(xué)設(shè)計(jì)研究”（編號(hào)：D/D/2018/014）階段性研究成果。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》建議“教師在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)應(yīng)高度重視化學(xué)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，充分認(rèn)識(shí)知識(shí)結(jié)構(gòu)化對(duì)于學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的重要性，尤其是應(yīng)有目的、有計(jì)劃地進(jìn)行“認(rèn)識(shí)思路”和“核心觀念”的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，逐步提升學(xué)生的化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)化水平，發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”[1]。什么是化學(xué)認(rèn)識(shí)思路？化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的意義？如何進(jìn)行認(rèn)識(shí)思路結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)？

一、化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的內(nèi)涵與意義

化學(xué)認(rèn)識(shí)思路是指對(duì)物質(zhì)及其變化的特征及規(guī)律進(jìn)行認(rèn)識(shí)的程序、路徑或框架[2]。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中提到了一些化學(xué)認(rèn)識(shí)思路，如在“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律”主題教學(xué)中，形成元素周期表位置和原子結(jié)構(gòu)、元素及其化合物的性質(zhì)關(guān)系的系統(tǒng)思路；在“常見無機(jī)物及其應(yīng)用”主題教學(xué)中，形成認(rèn)識(shí)多變價(jià)元素及其化合物之間轉(zhuǎn)化關(guān)系的一般思路；在“化學(xué)反應(yīng)與電能”主題教學(xué)中，建立對(duì)電化學(xué)過程的系統(tǒng)分析思路；在“氧化還原反應(yīng)”教學(xué)中，形成從化合物變化與電子轉(zhuǎn)移的角度分析氧化還原反應(yīng)的思路等。

化學(xué)認(rèn)識(shí)思路是對(duì)具體的化學(xué)知識(shí)的超越，具有一般的方法論意義和價(jià)值；化學(xué)認(rèn)識(shí)思路一旦形成，就會(huì)啟發(fā)學(xué)生的化學(xué)思維，幫助學(xué)生形成解決陌生情境下復(fù)雜化學(xué)問題的分析框架。化學(xué)認(rèn)識(shí)思路具有非常重要的素養(yǎng)發(fā)展價(jià)值[2]。

二、基于化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的教學(xué)設(shè)計(jì)模型

如圖1所示，基于化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的教學(xué)設(shè)計(jì)可以按照如下的模型展開：首先，分析2017版課標(biāo)要求和教科書編寫意圖，抽提該主題對(duì)學(xué)生化學(xué)認(rèn)識(shí)思路培養(yǎng)的方向。其次，圍繞化學(xué)認(rèn)識(shí)思路設(shè)計(jì)多個(gè)學(xué)習(xí)板塊，使這些學(xué)習(xí)板塊按照一定的邏輯線索有機(jī)地組織起來，形成穩(wěn)定的認(rèn)識(shí)模型，即認(rèn)識(shí)思路結(jié)構(gòu)化。第三，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)，使學(xué)生通過完成學(xué)習(xí)任務(wù)，逐步形成化學(xué)認(rèn)識(shí)思路，即化學(xué)認(rèn)識(shí)思路顯性化。第四，設(shè)計(jì)真實(shí)的化學(xué)問題，讓學(xué)生運(yùn)用化學(xué)認(rèn)識(shí)思路解決陌生情境下的復(fù)雜化學(xué)問題，從而進(jìn)一步鞏固化學(xué)認(rèn)識(shí)思路，發(fā)展學(xué)生化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的遷移能力。

1.挖掘教學(xué)內(nèi)容，抽提主題的認(rèn)識(shí)思路

挖掘教學(xué)內(nèi)容中所隱含的分析化學(xué)問題的一般程序、路徑或框架，抽提出主題的化學(xué)認(rèn)識(shí)思路，是教學(xué)設(shè)計(jì)的前提。“電解質(zhì)的電離”教學(xué)為學(xué)生提供解決水溶液?jiǎn)栴}的思路。水溶液?jiǎn)栴}是貫穿學(xué)生中學(xué)化學(xué)各階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生在面對(duì)水溶液?jiǎn)栴}時(shí)，需要確立一些不同于其他主題的認(rèn)識(shí)對(duì)象和認(rèn)識(shí)角度。電解質(zhì)的電離是中學(xué)化學(xué)重要的基礎(chǔ)理論知識(shí)，學(xué)生在建構(gòu)電離、電解質(zhì)等關(guān)鍵概念的過程中，建立起從微觀角度分析電解質(zhì)在水溶液中行為的思路，并用電離方程式進(jìn)行符號(hào)表征，即“宏、微、符三重表征”（見圖2）。

2.設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)板塊，促進(jìn)認(rèn)識(shí)思路結(jié)構(gòu)化

學(xué)習(xí)板塊的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)思路結(jié)構(gòu)化的重要環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)板塊的設(shè)計(jì)需要將認(rèn)識(shí)環(huán)節(jié)按照一定的邏輯線索有機(jī)地組織起來，形成穩(wěn)定的認(rèn)識(shí)模型[3]。在“電解質(zhì)的電離”教學(xué)中，為了能夠幫助學(xué)生建立“宏、微、符”的認(rèn)識(shí)思路，可設(shè)計(jì)與之相對(duì)應(yīng)的三個(gè)板塊，即“電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性”板塊、“電離理論”板塊、“電離方程式”板塊。板塊及板塊之間的邏輯關(guān)系如圖2所示。這三個(gè)板塊的設(shè)計(jì)，不僅體現(xiàn)了知識(shí)關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化，還顯性地呈現(xiàn)出認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)。

3.設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)，促進(jìn)認(rèn)識(shí)思路顯性化

學(xué)習(xí)板塊的功能是通過一個(gè)個(gè)具體的化學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)實(shí)現(xiàn)的，化學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)容也是以化學(xué)任務(wù)呈現(xiàn)給學(xué)生的。在真實(shí)的情境中產(chǎn)生的學(xué)習(xí)任務(wù)能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激勵(lì)學(xué)生的思考[4]，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)知識(shí)的過程和方法[3]，即化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的顯性化。本節(jié)課以“運(yùn)動(dòng)飲料中的電解質(zhì)”為情境，通過問題“為什么氯化鈉是電解質(zhì)而葡萄糖不是？它們之間的差異是什么？”來創(chuàng)設(shè)系列的學(xué)習(xí)任務(wù)，這些學(xué)習(xí)任務(wù)與三個(gè)學(xué)習(xí)板塊相對(duì)應(yīng)，具體如下：

電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性板塊中，設(shè)計(jì)了學(xué)習(xí)任務(wù)1：實(shí)驗(yàn)探究氯化鈉固體溶解過程[5]（見圖3）。

電離理論板塊中，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)2：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證氯化鈉固體溶解過程中自由離子的產(chǎn)生（見圖4），學(xué)習(xí)任務(wù)3：探究熔融狀態(tài)氯化鈉的導(dǎo)電性（見圖5）。

電離方程式板塊，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)4：化學(xué)語言表征氯化鈉電離過程（見圖6）。

4.設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)板塊，促進(jìn)認(rèn)識(shí)思路結(jié)構(gòu)化

化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的價(jià)值更在于運(yùn)用，即應(yīng)用化學(xué)認(rèn)識(shí)思路解決陌生情境下的復(fù)雜化學(xué)問題，從而進(jìn)一步固化化學(xué)認(rèn)識(shí)思路，發(fā)展學(xué)生基于化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的遷移能力。“電解質(zhì)的電離”中設(shè)計(jì)了“你能從微觀角度解釋葡萄糖溶液不導(dǎo)電嗎？”“你能找出‘脈動(dòng)飲料中的電解質(zhì)嗎？”來促進(jìn)化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的固化。設(shè)計(jì)了“飲料中為什么通常加入檸檬酸、蘋果酸、冰醋酸來調(diào)節(jié)口味，使它變得酸酸的？為什么不直接加鹽酸呢？冰醋酸和HCl在水中的電離程度一樣嗎？”來促進(jìn)化學(xué)認(rèn)識(shí)思路的遷移。選擇這些生活中的真實(shí)問題，不僅能激發(fā)學(xué)生研究電解質(zhì)的興趣，更能提高學(xué)生運(yùn)用化學(xué)認(rèn)識(shí)思路解決陌生問題的能力，幫助其體會(huì)化學(xué)學(xué)科的價(jià)值。