阮慶元

[摘 要]

基于《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)（征求意見稿）》對化學(xué)教學(xué)的要求與導(dǎo)向，以浙教版初中科學(xué)“金屬的化學(xué)性質(zhì)”教學(xué)設(shè)計(jì)為例，探討通過“宏觀表象與微觀本質(zhì)”、“有效的問題驅(qū)動(dòng)”、“歸納與演繹”等基本的化學(xué)觀點(diǎn)、思維方法來實(shí)現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。

[關(guān)鍵詞]

核心素養(yǎng)；問題驅(qū)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)探究

《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)（征求意見稿）》指出，學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)具備的、能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。[1]作為新課程標(biāo)準(zhǔn)的核心，學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)將引領(lǐng)中小學(xué)課程改革方向。在全面深化課程改革的背景下，初中科學(xué)教師應(yīng)該深諳初中科學(xué)學(xué)科教學(xué)對學(xué)生核心素養(yǎng)所具有的育人價(jià)值，明確學(xué)科核心素養(yǎng)的構(gòu)成，把握教學(xué)原則、優(yōu)化教學(xué)策略，為學(xué)生的終身發(fā)展留下最有價(jià)值的東西?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的構(gòu)成，主要包括宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任。

“金屬的化學(xué)性質(zhì)”是浙教版初中科學(xué)[2]九年級上冊第二章第2節(jié)第一課時(shí)內(nèi)容，其主要包括常見金屬元素符號的識(shí)記、金屬活動(dòng)性順序的得出。金屬活動(dòng)性指金屬單質(zhì)在水溶液中失去電子生成金屬陽離子的傾向，屬于熱力學(xué)范疇，可以比較金屬在水中的還原性強(qiáng)弱與其對應(yīng)的陽離子的氧化性強(qiáng)弱，及預(yù)測水中一系列的置換反應(yīng)，是體現(xiàn)不同金屬、金屬離子關(guān)系的重要詮釋。在課堂教學(xué)中，如何引導(dǎo)學(xué)生完成知識(shí)建構(gòu)時(shí)，有效提升核心素養(yǎng)的形成，需要教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)多加斟酌。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)理念及教學(xué)思路

為了更好地在化學(xué)學(xué)科培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)，提升核心素養(yǎng)，本課時(shí)的設(shè)計(jì)采用“生活現(xiàn)象→符號表征→提出問題→實(shí)驗(yàn)探究→思維辨析→規(guī)律歸納→規(guī)律演繹→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→結(jié)論得出”教學(xué)流程，教學(xué)中注重教師的引導(dǎo)，注重學(xué)生對知識(shí)的建構(gòu)和對思維的邏輯提升，淡化教師的教和學(xué)生對知識(shí)機(jī)械識(shí)記，讓學(xué)生在積極互動(dòng)、理性思辨中實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

二、教學(xué)過程

（一）素材呈現(xiàn)，觸發(fā)思考

1.素材呈現(xiàn)

2007年，考古隊(duì)對沉船“南海一號”開展打撈，得到金、銀、銅、鐵、瓷類文物4000余件，其中黃金首飾，依然閃閃發(fā)亮；銅制品色澤暗淡、花紋裝飾僅殘留些許痕跡；鐵鍋跟鐵釘作為船倉里比較大宗的東西，一摞一摞地變成了鐵疙瘩。

設(shè)計(jì)意圖：九年級學(xué)生正處于生理、心理迅速發(fā)育、成熟的階段。這年齡階段的學(xué)生具有強(qiáng)烈的好奇心，這種強(qiáng)烈的好奇心會(huì)促使學(xué)生去探索一個(gè)未知的世界。利用考古發(fā)現(xiàn)常見金屬的變化差異，結(jié)合生活體驗(yàn)，密切科學(xué)與現(xiàn)實(shí)世界的聯(lián)系，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的探索熱情。通過文本閱讀和生活體驗(yàn)辨識(shí)一定條件下物質(zhì)的形態(tài)及變化的宏觀現(xiàn)象，提升學(xué)生宏觀辨析的能力；通過金屬的銹蝕現(xiàn)象，促使學(xué)生樹立物質(zhì)是在不斷運(yùn)動(dòng)的，物質(zhì)的變化是有條件的變化觀念。

2.問題驅(qū)動(dòng)下的教學(xué)預(yù)設(shè)Ⅰ

①問題：文物告訴我們，在南宋時(shí)，我們就已經(jīng)使用了金、銀、銅、鐵等多種金屬。常見金屬有哪些呢？②自學(xué)：閱讀課本P，了解常見金屬。③發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)金屬的多樣性并歸納出金屬元素的漢字表征規(guī)律，除了汞元素和金元素外，其余都是“钅”旁；在通過生活經(jīng)驗(yàn)，歸納出金屬都有金屬光澤、良好的導(dǎo)熱性常溫下金屬單質(zhì)為固態(tài)（除了汞）。

設(shè)計(jì)意圖：在呈現(xiàn)的素材里讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)金屬多樣性的存在及在元素中文名稱造字的符號表征規(guī)律。所謂符號表征就指代表一定事物的符號，例如學(xué)生所學(xué)習(xí)的英語單詞的詞形、數(shù)學(xué)中的數(shù)字、物理公式中的符號、化學(xué)元素的符號等。符號表征是最簡單的陳述性知識(shí)，化學(xué)元素符號是構(gòu)成分子式、化學(xué)方程式等化學(xué)用語的典型組構(gòu)模型的基礎(chǔ)。化學(xué)用語比較抽象，一開始學(xué)生往往難以理解，為克服這些認(rèn)知上的困難，在教學(xué)過程中，必須使學(xué)生首先弄清楚元素符號所表示的意義，然后在后續(xù)物質(zhì)分子式、化學(xué)方程式的教學(xué)里，加深理解，形成規(guī)范定格的化學(xué)語言，并會(huì)用這種化學(xué)語言正確地表示和研究各種化學(xué)變化過程及規(guī)律。因此，通過銹蝕現(xiàn)象與方程式模型之間的聯(lián)系，學(xué)會(huì)文字表達(dá)式、化學(xué)方程式等多種模型來描述和解釋化學(xué)現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)及其變化的信息建構(gòu)模型，建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的模型思維框架的能力。

3.問題驅(qū)動(dòng)下的教學(xué)預(yù)設(shè)Ⅱ

①問題：為什么一樣久遠(yuǎn)的金屬制品，金嶄新如故、銅略顯晦暗、而鐵卻銹跡斑斑呢？②猜想：猜想在相同的環(huán)境中，不同金屬和氧氣發(fā)生的反應(yīng)程度不同。

設(shè)計(jì)意圖：現(xiàn)象是事物表現(xiàn)出來的，能被人感覺到的一切情況。而規(guī)律是現(xiàn)象中穩(wěn)定的、深刻的東西，是事物本身所固有的、必然的聯(lián)系?，F(xiàn)象是規(guī)律的外在表現(xiàn)形式，規(guī)律要通過現(xiàn)象來表現(xiàn)，現(xiàn)象和規(guī)律統(tǒng)一在同類事物中。規(guī)律是客觀的，既不能創(chuàng)造，也不能消滅，人在客觀規(guī)律面前并不是完全消極被動(dòng)的，而是通過大量的外部現(xiàn)象，去認(rèn)識(shí)、發(fā)現(xiàn)、或推演客觀規(guī)律?，F(xiàn)象是人們認(rèn)識(shí)規(guī)律的向?qū)?，人們只有認(rèn)識(shí)了現(xiàn)象，借助抽象思維才能揭示規(guī)律。因此，讓學(xué)生在不同金屬在歷史長河里最后的存在狀態(tài)這個(gè)表象，發(fā)現(xiàn)和提出有探究價(jià)值的化學(xué)問題，成功突破探究活動(dòng)的首要環(huán)節(jié)，并在此基礎(chǔ)上依據(jù)探究目的設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，從而提升學(xué)生科學(xué)探究能力。

（二）大膽設(shè)想，實(shí)驗(yàn)探索

1.不同金屬與氧氣反應(yīng)

①探究1：將砂紙打磨過的相同形狀的銅、鐵、鋁絲置于酒精燈上方灼燒。②現(xiàn)象：銅絲、鐵絲表面變黑，鋁與氧氣發(fā)生劇烈反應(yīng)。③結(jié)論：鋁和氧氣發(fā)生的反應(yīng)程度強(qiáng)于鐵、銅。④探究2：將帶有引火小木條的相同形狀的銅、鐵、鋁絲置于裝有氧氣的集氣瓶內(nèi)引燃點(diǎn)燃。⑤現(xiàn)象：銅絲表面變黑，鐵、鋁與氧氣發(fā)生劇烈反應(yīng)。⑥結(jié)論：鋁和氧氣發(fā)生的反應(yīng)劇烈程度強(qiáng)于鐵，強(qiáng)于銅。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，能對觀察記錄的實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行加工并獲得結(jié)論，從而提升從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象這一表象到物質(zhì)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)這一本質(zhì)的結(jié)論的推理。從而在“性質(zhì)源于結(jié)構(gòu)”這一角度逆向“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”這一基本觀點(diǎn)，提升實(shí)驗(yàn)探究和創(chuàng)新精神的核心素養(yǎng)。

2.鋁致密氧化膜的存在

①設(shè)問：既然鋁與氧氣的反應(yīng)程度要強(qiáng)于鐵，為什么生活中見到的鐵要么銹跡斑斑、或外涂油漆、或加入其他金屬制成不銹鋼，而鋁制品卻依然銀光閃閃？②探究：將鋁帶置于酒精燈上灼燒。③現(xiàn)象：鋁加熱的一端慢慢熔化而鼓起，鋁液似有一層膜裹著而不下滴。用探針去劃開這層膜，液滴仍然不下滴。④資料釋疑：酒精燈火焰最高溫度為700℃-800℃，而氧化鋁和鋁的熔點(diǎn)分別為2050℃和660℃。正因?yàn)殇X表面有一層致密的氧化膜存在，使得內(nèi)部鋁不再進(jìn)一步氧化，在生活中人們大量使用鋁制品。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生能通過觀察、辨識(shí)一定條件下物質(zhì)的形態(tài)及變化的宏觀現(xiàn)象，初步掌握物質(zhì)及其變化的分類方法，并從物質(zhì)的微觀層面理解其組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的聯(lián)系，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用”的觀念；能根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，預(yù)測物質(zhì)在特定條件下可能具有的性質(zhì)和可能發(fā)生的變化。

（三）問題驅(qū)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)探索

酸與不同金屬反應(yīng)。①問題：不同金屬與氧氣反應(yīng)，存在劇烈程度的差異，那么是否金屬和其他物質(zhì)反應(yīng)也存在這樣的差異呢？②探究：將砂紙打磨過的相同形狀的銅、鐵、鋁浸沒于稀硫酸中。②現(xiàn)象：銅絲沒現(xiàn)象，鐵與鋁表面有大量氣泡產(chǎn)生，且鋁表面氣泡明顯多于鐵。③結(jié)論：和硫酸發(fā)生的反應(yīng)劇烈程度鋁強(qiáng)于鐵，強(qiáng)于銅。

設(shè)計(jì)意圖：歸納方法是從個(gè)別或特殊的事物概括出共同本質(zhì)或一般原理的邏輯思維方法，但歸納結(jié)果往往只概括一類事物表象上的共同點(diǎn)，未必能確切反映事物的本質(zhì)，其結(jié)論具有或然性。[3]因此，僅從不同金屬與氧氣反應(yīng)的劇烈程度來推理金屬的活動(dòng)性的存在是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?；設(shè)計(jì)不同金屬與酸反應(yīng)來發(fā)現(xiàn)也存在與氧氣反應(yīng)存在類似劇烈程度差異，從而增強(qiáng)不完全歸納法的科學(xué)性。

（四）思維辨析，規(guī)律歸納

歸納與概念得出：不同金屬與氧氣、稀硫酸反應(yīng)劇烈程度存在差異，且根據(jù)劇烈與否排列不同金屬存在著一致性，我們將該順序規(guī)律稱之為金屬活動(dòng)性順序。

設(shè)計(jì)意圖：規(guī)律就是事物的必然聯(lián)系，而不是偶然聯(lián)系。只有事物變化發(fā)展中的確定不移的、必然如此的聯(lián)系，才能成為規(guī)律。從金屬與氧氣反應(yīng)的劇烈程度，僅僅只能代表金屬與一類物質(zhì)反應(yīng)的劇烈程度，并不能推演、歸納出金屬與其他物質(zhì)反應(yīng)劇烈程度的一般規(guī)律。從方法論來看，該規(guī)律的得出屬于不完全歸納法，該結(jié)論帶有或然性，可能為真，也可能為假；所以通常采用更多地不斷重復(fù)來提高其科學(xué)精確性。鑒此，在不同金屬與氧氣反應(yīng)存在劇烈程度差異后，提出不同金屬與酸反應(yīng)是否也存在劇烈程度差異；若存在差異，是否和與氧氣反應(yīng)的差異一致。在實(shí)驗(yàn)探索的結(jié)論基礎(chǔ)上，歸納出金屬活動(dòng)性概念及活動(dòng)性順序。

（五）規(guī)律演繹，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

演繹與規(guī)律驗(yàn)證。問題：①金屬除了和氧氣、酸等常見物質(zhì)反應(yīng)外，還和哪些物質(zhì)會(huì)反應(yīng)？②問題：如果將鋅片和鐵片分別以相同的表面積插入相同的硫酸銅溶液，在一定時(shí)間內(nèi)將會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？③現(xiàn)象：鋅片與鐵片液面下的表面均變紅，但是鋅表面變紅程度明顯較深。④結(jié)論：鋅和鐵均是氫前金屬，且鋅的金屬活動(dòng)性明顯強(qiáng)于鐵。

設(shè)計(jì)意圖：演繹推理指的是一類事物所共有的屬性，其中歸納每一個(gè)別事物都必然具有它，所以從一般中能夠推出個(gè)別，因此該環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)是對歸納法得出的金屬活動(dòng)性順序利用演繹法進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。同時(shí)，演繹推理是一種必然性推理，它揭示了個(gè)別和一般的必然聯(lián)系，只要推理的前提是真實(shí)的，推理形式是合乎邏輯的，推理的結(jié)論也必然是真實(shí)的；因此，該環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)也是對歸納法得到的結(jié)論的真?zhèn)握撟C。鑒此，初步培養(yǎng)學(xué)會(huì)收集各種證據(jù)，對物質(zhì)的性質(zhì)及其變化提出可能的假設(shè)；基于證據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與分析推理，證實(shí)或證偽假設(shè)并解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系，從而確定形成科學(xué)結(jié)論所需要的證據(jù)和尋找證據(jù)的證據(jù)推理能力。

（六）結(jié)論得出

金屬活動(dòng)順序是客觀存在的規(guī)律，它是指金屬的活躍程度，代表了金屬的反應(yīng)活性。

設(shè)計(jì)意圖：歸納與演繹是邏輯思維的兩種方式。人類認(rèn)識(shí)活動(dòng)，總是先接觸到個(gè)別事物，而后推及一般，又從一般推及個(gè)別，如此循環(huán)往復(fù)，使認(rèn)識(shí)不斷深化。歸納就是從個(gè)別到一般，演繹則是從一般到個(gè)別。歸納和演繹這兩種方法既互相區(qū)別、互相對立，又互相聯(lián)系、互相補(bǔ)充，它們相互之間的辯證關(guān)系表現(xiàn)為：一方面，歸納是演繹的基礎(chǔ)，沒有歸納就沒有演繹；另一方面，演繹是歸納的前導(dǎo)，沒有演繹也就沒有歸納。一離開演繹的歸納和離開歸納的演繹，都不能達(dá)到科學(xué)的真理。歸納和演繹是互為條件，互相滲透，并在一定條件下互相轉(zhuǎn)化。歸納出來的結(jié)論，成為演繹的前提，歸納轉(zhuǎn)化為演繹；以一般原理為指導(dǎo)，通過對大量材料的歸納得出一般結(jié)論，演繹又轉(zhuǎn)化為歸納。歸納和演繹是相互補(bǔ)充，交替進(jìn)行。歸納后隨之進(jìn)行演繹，為歸納出的認(rèn)識(shí)成果得到擴(kuò)大和加深；演繹后隨之進(jìn)行歸納，用對實(shí)際材料的歸納來驗(yàn)證和豐富演繹得出的結(jié)論。人們的認(rèn)識(shí)，在這種交互作用的過程中，從個(gè)別到一般，又從一般到個(gè)別，循環(huán)往復(fù)，步步深化。因此，從單純的歸納得出結(jié)論是不完整的思維推理過程，在歸納的基礎(chǔ)上通過演繹進(jìn)行規(guī)律預(yù)測物質(zhì)在特定條件下可能具有的性質(zhì)和可能發(fā)生的變化，在一正一反兩個(gè)思維過程培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

三、教學(xué)后記

本節(jié)教學(xué)中，通過方法論學(xué)習(xí)使學(xué)生的認(rèn)知活動(dòng)變得有序。圍繞金屬活動(dòng)性的規(guī)律存在，通過一系列的問題與實(shí)驗(yàn)，在表現(xiàn)與規(guī)律的統(tǒng)一里實(shí)現(xiàn)知識(shí)中所蘊(yùn)含的方法得以顯化，從而提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。在深刻理解典型的化學(xué)事實(shí)和核心概念的基礎(chǔ)上，通過自己的思考、體會(huì)和知識(shí)的運(yùn)用，可以領(lǐng)悟和內(nèi)化這些知識(shí)中所蘊(yùn)含的化學(xué)基本觀念，提升科學(xué)素養(yǎng)。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]姜新杰，薛婷彥.中英視角下的學(xué)生核心素養(yǎng)培育——2016中英校長高峰論壇側(cè)記[J].上海教育，2016（13）.

[2]朱清時(shí).義務(wù)教育教科書·科學(xué)七年級上冊（M）.杭州：浙江教育出版社，2014.

[3]許為民.當(dāng)代自然辯證法[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2011.

（責(zé)任編輯：張華偉）