指向學科理解的高中化學教學設計方法

摘 要：高中化學課標中提出增進化學學科理解，提升課堂教學能力.“化學學科理解”解釋為對化學學科相關知識和對化學核心素養的理解.為此，教師在課堂教學設計上，要把握好化學知識點、學科思維、核心素養之間的關系，借力化學課堂教學情境，強調學生對化學知識、技能的學習和掌握，深入剖析化學知識的本源和結構，指導學生掌握學習化學的獨特思維方法，促進他們學以致用.

關鍵詞：學科理解；教學方法；高中化學

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2023）09-0102-03

1 指向學科理解的化學課程教學目標

從課標中對“學科理解”的解析來看，側重于對教師教學能力的強調，要求教師能夠掌握化學學科本原性、結構化知識，能夠優化教學方法，提升課堂教學效果.從學生層面來看，“學科理解”要求學生能夠辨析化學知識點之間的因果關系，能夠理解化學學科核心概念，理解其獨特的思維方法.由此，指向“學科理解”課程教學設計，事實上是將化學學科核心素養作為教學目標，來改革課堂教學模式.

1.1 學科理解，要讓學生理解基本的化學知識點

化學基本知識點是學習化學的第一任務.從這些知識點中，學生要理解基本概念，能夠解決基本的化學問題.

比如，在學習“乙醇”時，對于乙醇，有哪些性質？為什么有這些性質？由此來揭示出“官能團”的重要性.對于乙醇的結構，為什么是CH3CH2OH？為什么不能是CH3OCH3？圍繞乙醇結構的討論，用什么方法可以證明其結構，如何來設計實驗來證明該結構？從上述問題解決中，幫助學生探究化學概念的根源.催化氧化反應是學習乙醇的重點內容，怎樣認識催化氧化反應？如何理解其微觀機理？人們運用“三重表征”化學思維來揭示其內涵.從宏觀上，借助于實驗讓學生觀察乙醇是如何發生催化氧化反應的；在微觀上，利用多媒體以可視化方式，了解乙醇的斷鍵位置，幫助學生理解其性質.在符號表征上，從元素守恒視角讓學生推測催化氧化后的產物.由此，來引領學生去理解“官能團決定有機物性質”這一認識思路.

對化學基礎知識點的理解，還要強調知識結構化特點.結構化是一種學習策略，將一些零散的知識進行有序化排列、組合，使其具有有序的結構體.布魯納認為，對一件件事情，除非構造好邏輯模型，否則很容易遺忘.在面對化學基礎知識點時，教師也要巧用結構化策略，幫助學生理解和記憶化學知識點.

1.2 學科理解，要讓學生掌握化學思維方式和方法

思維方法是理解化學學科知識的重要條件.對思維方法的探究，有人將之劃分為哲學思維方法、一般思維方法、專門思維方法三類.哲學方法是最為概括、最具有普遍性的方法，適用于各類學科、各個專業；一般思維方法，主要體現在學科定量研究中，如實驗中引入控制變量法，模型法等；專門思維方法，基于具體的學科，所獨有的思維方法.這些思維方法，揭示了事物普遍存在的發展規律和本質特點，如歸納與演繹法、分析與綜合法等.

課標要求學生能夠基于實驗現象、實物模型、圖表、事物等觀察，具備初步信息加工、吸取、有序存儲的能力.在化學學科，最常用的的化學思維方法有控制變量法、模型法.控制變量法，根據控制參與化學反應的物質的量，來探究化學反應的條件及產物變化.模型法，對于化學知識中的一些抽象概念、理論性知識，可以通過模型法來幫助學生分析和理解.如氧化還原反應認識模型、化學平衡認識模型等.而在對氧氣性質的學習中，可引入證據歸納法.

立足高中化學新課標，要求學生能夠識別化學學科中常見的物質模型，化學反應理論模型，借此來探究化學反應的生成情況.在化學學科，其獨特的思維方法，有別于其他學科的思維方式.比如，在探究某一物質化學性質時，引入三重表征法、價類二維元素觀等方法.對某一物質化學性質的分析，需要探析其構成元素的位置、結構、性質三者關系，即位置反映其結構，結構決定其性質.同樣，對乙醇性質的探究，除了強調“三重表征”思維方法外，還要從反應類別入手，如加成反應、消去反應、取代反應、氧化反應等方式，辨析乙醇的羥基決定了其性質.

1.3 學科理解，要強調學生學科核心素養的獲得

學科核心素養，涵蓋學科知識所包含的價值觀念、必備品格和關鍵能力.在化學學科中，其核心素養有宏觀辨識微觀探析能力、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知能力、科學探究與創新素質等等.物質的結構、性質及能量變化，需要運用化學學科思維來辨識其特點；在化學反應里，對反應條件、正反應與逆反應、反應產物等分析了解化學平衡思想.借助于化學實驗、推理等方式，培養學生證據推理能力，建構化學模型.立足化學探究，培養學生科學精神、質疑品質和良好的態度與責任意識.在化學學科素養中，基礎知識點是基石，化學思維方法是工具，通過科學探究與實踐表征，來培養學生的學科理解能力.

2 基于學科理解化學課堂教學設計的方法

教師是課程教學的設計者，要以學科理解為導向，優化教學設計，夯實學生對化學基本知識點的理解，增進學生掌握化學學科思維方法，提升學生化學學科核心素養.基于學科理解視角，在課程教學設計中，教師要深入挖掘本節知識點，滲透化學思維方法，營造學習情境，強化學生學科核心素養的習得.

2.1 梳理本節主要知識點，明確教學與評價目標

“乙醇”是人教版必修（二）第三章《生活中兩種常見的有機物》第一課時主要內容，該節主要介紹乙醇作為醇類有機物，并圍繞其結構、物理性質、化學性質及用途展開.教學目標的設定，要體現知識與技能的并重.主要有三點：一是，探究乙醇的結構及化學性質，采用實驗法，認識有機物的官能團，并嘗試構建乙醇的認識模型；二是，依托實驗探究，增強學生化學推理能力.通過指導學生收集證據，來認識乙醇氧化反應；三是，分析燃料電池、酒精檢測儀原理，探究乙醇的應用價值，促進學生從化學學科學以致用.教學評價目標的設定，要突出教學評一體化.一要了解學生認知水平，從在線學習診斷學情，了解學生認識物質、探究物質性質的能力；二要設計乙醇性質探究實驗，關注學生化學思維方法的掌握；三要討論乙醇催化氧化反應及原理，從物質結構探究化學反應的本質特點；四要聯系現實生活，探究酒精檢測儀的原理，考查學生對官能團的理解，結合具體問題，感知化學學科價值，培養學生問題解決能力.

2.2 細化學習任務，貫穿整個教學過程

基于學科理解來設計課程教學流程，主要分為三個環節.

2.2.1 線上課前預習，診斷學情水平

在學習“乙醇”之前，布置線上學習任務.看釀酒微視頻，了解酒精的制造過程.引出問題：酒里主要成分是什么？酒與乙醇的關系是怎樣的？乙醇的化學式和結構式是怎樣的？請同學們思考，為什么人喝酒會醉？了解乙醇在人體的代謝過程.通過介紹與乙醇相關的科普知識，讓學生了解乙醇與生活關系密切.接下來，對學生的作業完成情況進行歸納，并引領學生參與物質性質的對比實驗.乙醇與水兩者的結構式有何差異？乙醇與乙烷有何共同性質？通過化學實驗方式，滲透比較法，幫助學生掌握認識物質的一般方法.最后，對乙醇的性質進行預測.該環節著重在于了解學情，診斷學生的學習能力和思維水平，從知識類比遷移視角，培養學生的科學探究與創新精神.

2.2.2 探析化學實驗，提煉乙醇的性質

實驗環節，主要圍繞“乙醇”設計實驗方案，并通過實驗觀察、記錄和現象分析，了解乙醇的性質特點.在乙醇結構式測定實驗中，從實驗結果來尋找證據，如何來證明乙醇的化學結構式為CH3CH2OH，而不是CH3OCH3.結合實驗展開探討，當為第一種結構式時，乙醇與鈉發生反應，羥基上的氫氧鍵發生斷開，根據生成的H2與乙醇的量，關系為2∶1.當為第二種情況時，氫氣與乙醇消耗的量，關系應為3∶1.實驗結果是氫氣與乙醇比例為2∶1，所以，推測第一種結構式是正確的.利用實驗方法，印證了羥基是影響乙醇性質的重要條件.同時，在實驗中通過分組討論，各組對實驗方案及實驗結果進行記錄，從成鍵類型上，引導學生探究有機物的結構式.結合乙醇實驗，再對比乙烷、水等結構式，從整體上幫助學生體會官能團的作用，也從中讓學生理解有機物的官能團，決定了有機物的化學性質.

2.2.3 討論反應產物，概括乙醇氧化反應本質

在前期線上學習分析了乙醇在人體中的代謝過程.圍繞乙醇催化氧化實驗，觀察實驗過程，銅絲在燒紅后會在表面形成黑色的物質.接著，將燒紅的銅絲插入無水乙醇試管中，乙醇會瞬間發生沸騰，黑色的銅絲會變成紅色.用手輕輕扇動試管口中產生的氣體，可以聞到一股刺鼻的氣味.對照實驗現象，討論該實驗的生成物.

在銅或銀作催化劑條件下，通過加熱乙醇，與空氣中的氧氣發生反應，生成的物質為乙醛，其結構式為CH3CHO.對比乙醇和乙醛的官能團，乙醇為羥基，而乙醛是醛基.根據反應過程，分析斷鍵機理.乙醇的羧基為O—H型，與碳相連，該碳的C—H鍵，在催化氧化下發生斷裂，兩個氫原子與氧氣中的氧原子結合，生成水.對于乙醇的C半鍵與O半鍵，兩者結合，形成全鍵，即CO.本節要重點講解化學方程式，結合教師的演示實驗，指導學上去觀察并做出推斷，發展學生實驗探究能力.需要強調的是，在實驗后，教師要嘗試引入“三重表征法”，從宏觀、微觀及反應物與生成物的推理中，讓學生概括有機物的官能團及斷鍵、成鍵的規律.

2.3 引入評價，發展學生學以致用能力

在指向學科理解課堂教學過程中，評價是必不可少的.課堂評價要找準時機，抓住知識要點，關注學生的認知實際，運用評價來啟發學生主動思考，推理判斷，掌握化學知識點，形成化學學科核心素養.在本節課堂，實驗過程是重點.比如，對于乙醇結構式的推測中，根據分子式C2H6O，請學生猜想有幾種結構方式？在乙醇與金屬鈉的反應實驗中，我們還可以對比金屬鈉與水的實驗，觀察實驗現象有何差別？最后，從乙醇的用途上，聯系生活，探究酒精檢測儀的工作原理.不同酒精檢測儀，其原理也有所不同，從乙醇的性質及應用中，端正學生的科學態度，培養學生的社會責任感.

參考文獻：

［1］ 陳雪霞，陳榮聰，張賢金，等.基于化學學科理解審視高中化學作業設計［J］.化學教學，2022（9）：84-89.

［2］ 龔賢，顧紅霞.基于學科理解的高中化學教學設計——以“元素周期表”為例［J］.化學教與學，2022（19）：40-45+54.

［責任編輯：季春陽］

收稿日期：2022-12-25

作者簡介：王婷婷（1984.4-），女，江蘇省南通人，本科，中學二級教師，從事高中化學教學研究.