“素養為本”的“物質的分類”教學設計

【摘要】本文以蘇教版高中化學《物質及其反應的分類》教學為例，論述開展“素養為本”的“物質的分類”教學設計，通過單元教材分析、學情分析緊扣新課標要求，優化概念教學策劃，合理分解和定位教學目標與評價目標，驅動學生轉變學習方式，形成化學概念和觀念。

【關鍵詞】素養為本 概念教學 核心素養

教學策略 分類觀

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）14-0091-05

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《新課標》）提出了“以發展化學學科核心素養為主旨”“重視開展‘素養為本的教學”等理念。《新課標》把“素養為本”的教學價值功能定位為激發學習化學的興趣、促進學習方式的轉變和培養創新精神以及實踐能力，并對開展“素養為本”的教學提出了“倡導真實問題情境的創設、開展以化學實驗為主的多種探究活動，重視教學內容的結構化設計”等建議。

高中化學中的“物質的分類”和“物質的轉化”教學內容與初中化學密切銜接，有著承上啟下的重要作用，是學生進入高中階段化學學習的最初“一公里”。這一教學內容所介紹的概念、理論以及研究物質的一般思路和方法等，是學生今后形成關鍵能力、提升學科核心素養以及核心價值的基礎。從課型分類看，該教學內容屬于化學基本觀念的概念教學，而傳統的概念教學常常使得概念學習變成機械記憶，學習方式單一，導致學生的學習興趣不高，難以發展化學學科核心素養。如何根據《新課標》和新教材開展“素養為本”的概念教學，是目前亟待研究和解決的問題。

一、設計理念

一線教師一直都非常重視概念教學，但由于缺乏對概念教學的準確認知和概念教學實施策略，不少教師在進行概念教學時往往重結果、輕過程，重機械記憶、輕認知體驗。人民教育出版社副總編輯趙占良在《生物學概念教學論》一書中指出：將概念當作知識來教學，所達到的就只是知識目標;將概念視作智慧技能，掌握一個概念就不僅僅是知道這個概念的內涵和外延，還掌握了面對一類具體事物去辨別是非、分析原因、預測其發展變化的能力。為此，他提出了實施概念教學的六大策略：情景建構策略、問題驅動策略、探究建構策略、HPS策略、概念結構化策略、應用和評價策略。這些策略與《新課標》中的“素養為本”的教學要求是一致的，是對這一教學要求更為具體細化的實施策略，為創新化學概念教學設計提供了支撐。化學概念反映化學事實與現象的本質，對建構化學學科觀念、促進認識發展有著重要的價值。因此，進行化學概念教學設計時，教師可充分運用或借鑒上述理念，優化傳統化學概念教學方法。

二、單元教材分析

蘇教版高中化學必修課程是以單元為基礎，以專題為大框架進行編寫的。在日常教學中，教師應先了解單元的內容和功能，才能更好地定位單元和課時的教學目標及評價目標。

專題1《物質的分類及計量》是高中化學必修課程的首個專題，它所包含的《物質及其反應的分類》《物質的化學計量》和《物質的分散系》等三個單元的內容是中學化學重要的基礎知識，是培養學生學科核心素養的基礎。通過本單元的學習，學生應建立認知物質及其變化的三個重要觀念：分類觀、變化觀和微粒觀，并通過本單元的學習構建起定量研究化學的微觀視角，發展“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”等5個方面的化學學科核心素養。

第一單元《物質及其反應的分類》包含非常基礎的化學知識，是銜接初高中化學學習的重要內容。學習本單元后，學生要能從不同的視角對物質及其變化進行分類，初步形成研究物質性質的基本思路，體驗分類對化學學習和研究的現實意義和價值。本單元分兩個課時進行教學，第一課時完成教材文本中物質的分類知識板塊的教學，第二課時完成物質的轉化和化學反應的分類知識板塊的教學。第一課時有兩個教學目標：一是認識元素可以組成不同種類的物質，根據物質的組成和性質對物質進行分類;二是建立同類物質具有相似的性質的認知，并能運用這一認知解決問題。第二課時也是兩個教學目標：一是加深對“一定條件下，各類物質可以轉化”的理解;二是認識元素在物質中可以具有不同價態，能夠通過氧化還原反應實現含有不同價態同種元素的物質的相互轉化。

三、學情分析

知識基礎方面：學生對物質的分類、物質的轉化和化學反應類型有一定的認知經驗，已經掌握了混合物、純凈物（單質、氧化物、酸、堿、鹽）的類別、典型物質的基本性質和四大基本反應類型，但分類觀、轉化觀和微粒觀淺薄，分類和轉化意識不強，將微觀與宏觀結合能力弱，符號理解能力以及信息轉化能力不強，對物質的分類及轉化認知碎片化，不能將不同類別的物質進行靈活關聯，難以自主地建構物質分類的結構網絡，缺乏從化合價視角認知化學反應的能力。本單元的內容是對學生在初中階段學習過的知識的總結、歸納和提升。能力基礎方面：高一新生已經具備了初步的知識遷移能力、分析解決問題能力，具體形象思維豐富，抽象思維能力尤其是邏輯推理能力較弱。

基于以上學情，教師在進行本單元教學時，應以學生為主體，突出學生主動參與和自主探究，從學生的最近發展區入手創設情境，增設實驗激發學生的學習興趣，激活學生的思維，引導學生抓住概念的內涵和本質，推動學生思維模式由記憶型進階為推理型，提升學生化學學科核心素養。

四、“物質的分類”課時教學與評價目標

（一）教學目標

1.通過生活中的物品分類現象和物質分類探究活動，銜接和深化元素可以組成不同種類物質的認識以及分類的意義，增強分類觀。

2.在運用分類思想的過程中，體會從不同的角度、按不同標準、根據物質的組成和性質對物質分類的重要性。

3.通過對分類的再認識活動，理解同類物質具有相似的性質，初步建立物質分類的認知和研究物質的模型。

（二）評價目標

1.通過展示豐富多彩的物質，開展對生活物品以及具體化學物質進行分類的活動，診斷和發展學生的分類觀，促進物質分類知識的結構化，形成物質分類的大概念。

2.通過對分類觀的具體應用、對具體物質分類的判斷分析，診斷和發展學生對物質分類的認識和認識思路的結構化水平。

3.通過預測和討論陌生物質的性質，診斷和發展學生的分類觀認知水平。

五、“物質的分類”課時教學與評價總體思路

根據上述分析，筆者將《物質及其反應的分類》這一單元的教學設計為“體驗物質分類的應用”“感受物質科學分類的意義”以及“體驗物質科學分類的價值”等三大板塊（如圖1所示）。

六、主要教學過程

環節一：體驗分類在生活中的應用

【導入】物質世界千姿百態，變化萬千。人類的發展史也是化學的發展史，有限的一百多種元素組成了上億種組成、結構、性質各異的物質，現在每年新合成的化學物質已達到一百多萬種。（教師通過多媒體展示蘇教版教材中的豐富多彩的化學物質圖片）

【活動任務1】請根據初中階段所學的化學知識，以氫、碳、鈣元素為例，舉例說明“有限的元素組成了種類繁多的物質”。

設計意圖：教師利用創設情境和問題驅動策略，通過文字和圖片，創設了一個真實的情境導入新課，讓學生充分感受到化學物質種類繁多，進而引發學生思考，調動學生主動參與，激發學生學習化學的興趣;活動任務1的問題驅動學生調用和自我診斷已有知識與觀念，使學生在認識含有同種元素的不同種類物質的過程中，把認知視角從宏觀轉向微觀，從宏觀辨識走向微觀探析從而分類研究化學物質，為化學學科核心素養的養成筑牢基礎。

【小結】1.含有氫元素的物質有：H2、H2O、H2O2、鹽酸（HCl溶液）、NaOH溶液，等等。

2.含有碳元素的物質有：金剛石、石墨、C60、CO、CO2、H2CO3、Na2CO3、NaHCO3、CH4、C2H5OH、食醋（CH3COOH），等等。

3.含有鈣元素的物質有：Ca、CaO、Ca（OH）2、CaCO3、CaSO4，等等。

【引入】從上述例子中可以感受到：有限的元素組成了種類繁多的物質。化學是研究物質組成、性質和用途的學科，化學物質種類如此繁多，該如何研究呢？讓我們到生活中獲取一些啟發。

【提問】到超市購買練習本時，如何順利找到練習本呢？

設計意圖：教師再次運用創設情境和問題驅動策略，通過創設真實的生活情境作為教學“物質的分類”的切入口，讓學生感受化學知識與生活的緊密聯系，體驗運用分類能夠給我們的生活帶來的便利，使得所要學習的新內容更具有吸引力和現實意義，再次激發學生的學習興趣，提高學生的學習自主性，變被動學習為主動學習。

【講解】購買練習本的方法：按照超市貨架上的指引，到學習用品類的區域找。這一小小的舉動實際上運用了分類的原理。要在超市購買蘋果，需要到食品類區域找;要購買毛巾，需要到生活用品類區域找……超市中的這些區域是根據物品的用途來劃分的，目的是使物品存放有序，方便顧客選購。圖書館的書籍存放、生活垃圾分類等也都利用了分類的原理。可以說，分類無處不在。

【多媒體展示】按不同的標準對物質分類會有不同的結果。

1.根據物質的存在狀態可分為：氣態物質、液態物質、固態物質。

2.根據物質的導電性可分為：導體、半導體、絕緣體。

3.根據物質的溶解性可分為：易溶性物質、可溶性物質、微溶性物質、難溶性物質。

【歸納總結】關于分類，可以形成這樣的認識思路（如圖2所示）。

環節二：感受物質科學分類的意義

【活動任務2】學生小組合作，根據一定的標準對下列12種物質進行分類并展示結果：H2、H2O、鹽酸（HCl溶液）、NaOH溶液、金剛石、CO2、Na2CO3、CH4、C2H5OH、CaO、Ca（OH）2、CaSO4。

設計意圖：教師運用概念結構化策略與應用和評價策略，引導學生對12種物質進行分類，診斷和發展學生對物質分類的認識和認識思路的結構化水平。讓學生能夠采用多種標準對大量物質進行分類，達到多角度地認識物質的目的，同時感受到同類物質的再分類（樹狀分類法）是將物質性質具體化的重要思路，使學生對物質的分類學習結構化，發展學生模型認知素養。

【歸納總結】根據物質的組成和性質，可以對物質進行如下分類（如圖3所示）。

【活動任務3】將教材中“學以致用”欄目中的物質進行分類并展示學習小組的分類結果。

設計意圖：運用探究建構策略與應用和評價策略，結合教材“學以致用”欄目內容，讓學生進行探究和應用的同時，診斷和發展學生分類觀的層級結構，使其形成分類觀大概念。

【活動任務4】從物質的組成、結構、性質、用途等多角度對以下兩組物質再分類（如圖4所示）。

設計意圖：再次運用探究建構策略與應用和評價策略。通過對A組的物質進行再分類，豐富學生的分類視角，讓學生掌握交叉分類法;通過對B組物質進行再分類，讓學生從具體的物質中抽象出堿性氧化物、酸性氧化物概念。學習不同物質的聯系、關聯與分類，發展學生對物質分類的認識進階和認識思路的結構化水平，進一步發展學生“證據推理與模型認知”素養，為學習第三單元物質的分散系奠定基礎。

【歸納總結】教師運用思維導圖幫助學生梳理“學以致用”欄目中的物質分類結果（如圖5、圖6所示）。

【引入概念】閱讀教材第4頁有關堿性氧化物、酸性氧化物、無氧酸、含氧酸、可溶性堿、難溶性堿的內容。

【檢測】學生完成蘇教版高中化學必修第一冊配套教學軟件《物質及其反應的分類》單元練習第1、2題。

【觀點提煉】物質分類研究的價值：同一類物質在組成和性質方面往往具有相似性。

環節三：體驗分類與轉化的價值

【活動任務4】預測陌生物質的性質：如何吸收煙氣中的SO2？

設計意圖：要解決這一真實問題，學生要先判斷出物質的類別，再類比推測此類物質可能具有的性質，從具體運用中抽象出研究物質的認知模型，體會分類法是一種有效的科學的方法。該活動設計還體現了“將概念視作智慧技能，掌握一個概念就不僅僅是知道這個概念的內涵和外延，還掌握了面對一類具體事物去辨別是非、分析原因、預測其發展變化的能力”這一理念。

【構建認知模型】教師帶領學生構建基于物質類別研究物質的認知模型（如圖7所示）。

【活動任務5】實驗探究蘇教版高中化學教學參考書必修第一冊第5頁的內容：酸性氧化物（CO2）與堿（NaOH溶液）的反應。用注射器分別取4 mL蒸餾水和質量分數為10%的NaOH溶液，實驗裝置如圖8所示。打開設備，分別向充滿CO2的三頸瓶注入蒸餾水和NaOH溶液，采集和記錄數據（如圖9所示）。

設計意圖：筆者依據“素養為本”的教學對開展以實驗為主的多種探究活動的要求，參照該版本的教學參考書，增加了此實驗探究。在基于物質類別研究物質的認知模型上，借助氣體壓強傳感器驗證物質的性質，同時實現宏觀現象、數據曲線的同步記錄，打通實驗數據、實驗現象與物質性質的連接，既提升學生預測物質性質的實驗獲得感，增強學生學習化學的興趣，又讓學生強化對物質分類觀的建立和應用，還培養了學生多重表征的意識，為學生定量認識化學反應奠定基礎。

【檢測】學生練習課本第5頁習題第1題：從化學性質上看，SO2、Na2O分別屬于哪一類氧化物？分別寫出SO2與足量NaOH溶液、Na2O與稀硫酸反應的化學方程式。

【課后作業】預測硝酸可能具有怎樣的性質，并寫出相關反應的化學方程式。

設計意圖：發揮作業對學生化學學科核心素養的診斷和評價功能，并為學習物質的轉化及化學反應的分類鋪墊。

本課時依據新課標“教、學、評”一體化和“素養為本”的化學學習評價觀，通過單元教材分析、學情分析，緊扣《新課標》相關要求，優化概念教學策略，合理分解和定位課時教學目標和評價目標，以“物質的分類”這一課時內容為例，以學生已有的知識和原有的觀念為原點，精心設計了5個活動任務，增強概念教學的實踐性與探究性，驅動學生轉變學習方式，讓學生在學習、思考、交流、分析、判斷和運用中形成化學概念和觀念。通過大概念的構建、物質分類認知模型的進階、增設實驗探究等環節，發展學生宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識等化學學科核心素養，實現“教、學、評”活動有機結合。

參考文獻

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[2]鄭長龍，孫桂林.“素養為本”的化學課堂教學的設計與實施[J].課程·教材·教法，2018（4）.

[3]王寶斌.“素養為本”的化學：教學范式與案例評析[J].中學化學教學參考，2020（21）.

注：本文系廣西教育科學規劃2021年度資助經費重點課題（A類）立項課題“‘三新視域下高中化學‘科學探究與創新意識培養策略的實踐研究”（2021A051）的階段性研究成果。

作者簡介：方美婷（1967— ），廣西欽州人，高級教師，主要研究方向為教學研究與指導。