李曉 陳文

核心素養(yǎng)的提出給高中化學(xué)“物質(zhì)的分類(lèi)”的教學(xué)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。北京師范大學(xué)教授王磊、北京市海淀區(qū)化學(xué)教研員支瑤均認(rèn)為，“物質(zhì)的分類(lèi)”是具有獨(dú)特功能價(jià)值的一課。在核心素養(yǎng)視角下，這一課主要包括了核心素養(yǎng)的三個(gè)方向：一是分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識(shí)是宏觀現(xiàn)象與微觀構(gòu)成的統(tǒng)一;二是物質(zhì)類(lèi)別間的通性與轉(zhuǎn)化是對(duì)變化觀念的進(jìn)階認(rèn)知;三是預(yù)測(cè)新物質(zhì)性質(zhì)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是科學(xué)思想的體現(xiàn)。結(jié)合《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)2017版課標(biāo)）中提出的“能夠根據(jù)物質(zhì)的組成和性質(zhì)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，并認(rèn)識(shí)到同類(lèi)物質(zhì)具有相似的性質(zhì)，一定條件下各類(lèi)物質(zhì)可以互相轉(zhuǎn)化”的要求，我們認(rèn)為，“物質(zhì)的分類(lèi)”的教學(xué)價(jià)值應(yīng)體現(xiàn)在方法、結(jié)果與預(yù)測(cè)三個(gè)方面（如圖1）。

一、物質(zhì)的分類(lèi)教學(xué)價(jià)值與核心素養(yǎng)具有緊密聯(lián)系

（一）豐富分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)宏觀分類(lèi)與微觀分類(lèi)的高度統(tǒng)一

從“物質(zhì)的分類(lèi)”的教學(xué)內(nèi)容來(lái)看，這部分的教學(xué)內(nèi)容是要讓學(xué)生掌握樹(shù)狀分類(lèi)法和交叉分類(lèi)法，能夠認(rèn)識(shí)到不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)帶來(lái)不同的分類(lèi)結(jié)果，以此體現(xiàn)學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析素養(yǎng)的發(fā)展水平。以物質(zhì)的元素組成和化學(xué)性質(zhì)來(lái)分類(lèi)是宏觀的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，以物質(zhì)的微粒構(gòu)成和粒子特性來(lái)分類(lèi)是微觀的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。我們的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生能夠?qū)⑦@兩種分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)綜合起來(lái)，形成對(duì)物質(zhì)分類(lèi)的科學(xué)認(rèn)識(shí)，在分類(lèi)學(xué)習(xí)中實(shí)現(xiàn)宏觀與微觀的統(tǒng)一，感悟化學(xué)學(xué)科獨(dú)有的魅力。因?yàn)閷W(xué)生思維層面的分類(lèi)過(guò)程無(wú)法直接看到，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了“卡牌分類(lèi)”與“通性討論”活動(dòng)，將學(xué)生的隱性思考過(guò)程通過(guò)排列卡牌的行為外顯，并在討論中讓學(xué)生分享自己的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，診斷并發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

課堂上，每一組學(xué)生都會(huì)拿到多種藥品卡片，教師讓學(xué)生對(duì)這些卡片進(jìn)行分類(lèi)（如圖2）。在觀察學(xué)生對(duì)卡片進(jìn)行分類(lèi)的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)多數(shù)學(xué)生能夠很快地完成分類(lèi)，但分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)趨于單一，都是從微粒組成的角度進(jìn)行。于是，我們又設(shè)計(jì)了物質(zhì)通性討論活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)回憶酸堿鹽的通性，以“性質(zhì)”作為分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，重新審視自己的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，提升學(xué)生的思維水平。在以上活動(dòng)中學(xué)生認(rèn)識(shí)到，同類(lèi)物質(zhì)不僅組成相似，性質(zhì)也相似，且組成相似、性質(zhì)相似的物質(zhì)應(yīng)該歸為一類(lèi)，由此實(shí)現(xiàn)宏觀分類(lèi)與微觀分類(lèi)的高度統(tǒng)一。

（二）運(yùn)用分類(lèi)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)變化觀念的思維進(jìn)階

如何診斷學(xué)生的思維是否得到了有效發(fā)展呢？我們通過(guò)“問(wèn)題解決”教學(xué)活動(dòng)來(lái)推動(dòng)學(xué)生思維水平的進(jìn)階。“物質(zhì)的分類(lèi)”教學(xué)大多利用一個(gè)課時(shí)完成，主要教學(xué)內(nèi)容局限在分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)與通性上。我們認(rèn)為，依據(jù)核心素養(yǎng)中的變化觀念，從單元教學(xué)出發(fā)，“物質(zhì)的分類(lèi)”教學(xué)單元可以設(shè)計(jì)為兩個(gè)課時(shí)，學(xué)生對(duì)分類(lèi)的認(rèn)識(shí)不應(yīng)停留在對(duì)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)與通性的識(shí)記水平上，而應(yīng)上升到運(yùn)用通性解決化學(xué)問(wèn)題的能力水平上。這主要基于兩方面考慮：一方面，學(xué)生在初中、高中知識(shí)銜接階段，碰到的最大困擾就是高中化學(xué)方程式繁多、冗雜、難記，教師有責(zé)任幫助學(xué)生從生硬記憶方程式的學(xué)習(xí)方式中解脫出來(lái)，學(xué)會(huì)找到物質(zhì)類(lèi)別之間反應(yīng)的規(guī)律，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化記憶;另一方面，從變化觀念的核心素養(yǎng)內(nèi)涵來(lái)看，學(xué)生如果能夠由靜態(tài)的物質(zhì)通性記憶，上升到動(dòng)態(tài)的物質(zhì)類(lèi)別間的轉(zhuǎn)化記憶，有利于促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)變化認(rèn)識(shí)水平的進(jìn)階。下面，我們以制備硫酸鈣的問(wèn)題為例進(jìn)行探討。

首先，我們讓學(xué)生找出卡片中含鈣元素的物質(zhì)，以及這些物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系，將成果整理成圖3的左一圖;接著，讓學(xué)生從物質(zhì)類(lèi)別的角度歸納出其中金屬元素的轉(zhuǎn)化關(guān)系，并運(yùn)用二元對(duì)立的知識(shí)，推演出非金屬元素的轉(zhuǎn)化，將成果整理成圖3的中間圖;最后，讓學(xué)生結(jié)合物質(zhì)通性的知識(shí)，找出這兩列物質(zhì)之間的反應(yīng)關(guān)系，將成果整理成圖3的右圖。這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程，能讓學(xué)生對(duì)分類(lèi)結(jié)果的認(rèn)識(shí)從識(shí)記通性上升到互相轉(zhuǎn)化，從靜態(tài)孤立的低級(jí)認(rèn)知水平進(jìn)階到動(dòng)態(tài)聯(lián)系的高級(jí)認(rèn)知水平。為了診斷學(xué)生是否達(dá)到這一水平，我們還設(shè)計(jì)了“用卡片中的試劑盡可能找到多種方法制備硫酸鈣”的活動(dòng)，從活動(dòng)中可以看出，學(xué)生確實(shí)展現(xiàn)出了較高的物質(zhì)轉(zhuǎn)化認(rèn)知水平，比如有的學(xué)生認(rèn)為可以用三氧化硫和碳酸鈣制備硫酸鈣，說(shuō)明該生對(duì)酸性氧化物、強(qiáng)酸制弱酸等知識(shí)的運(yùn)用達(dá)到了較高水平。

（三）運(yùn)用通性預(yù)測(cè)物質(zhì)性質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)探究精神

科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)是2017版課標(biāo)提出的五方面化學(xué)核心素養(yǎng)之一，但在實(shí)際教學(xué)中，這一要求容易流于形式，主要是因?yàn)椴簧俳處熑匀痪窒抻凇敖探滩摹倍皇恰坝媒滩慕獭薄Ｔ诒締卧虒W(xué)設(shè)計(jì)里，我們認(rèn)為，讓學(xué)生運(yùn)用已學(xué)習(xí)的物質(zhì)的通性去預(yù)測(cè)新物質(zhì)的性質(zhì)是十分必要的教學(xué)活動(dòng)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神?？茖W(xué)的基本思維包括歸納與演繹，其中“將組成與性質(zhì)相似的物質(zhì)歸為一類(lèi)”是歸納，“組成相似的物質(zhì)，性質(zhì)也有可能相似”是演繹。如果學(xué)生在本單元的學(xué)習(xí)里，先是經(jīng)歷了“認(rèn)識(shí)許多物質(zhì)性質(zhì)并將他們分類(lèi)”的歸納過(guò)程，再經(jīng)歷“利用物質(zhì)的通性推測(cè)陌生物質(zhì)性質(zhì)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的演繹過(guò)程，那么核心素養(yǎng)中的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)是可以得到有效培養(yǎng)的。因此，我們?cè)诮虒W(xué)中設(shè)計(jì)了“預(yù)測(cè)二氧化硫性質(zhì)并驗(yàn)證”活動(dòng)。

首先，教師創(chuàng)設(shè)二氧化硫的情境并提出“二氧化硫可能具有什么性質(zhì)”這一問(wèn)題，對(duì)此大部分學(xué)生感到難以回答，不知從何入手。教師適時(shí)點(diǎn)撥：“二氧化硫?qū)儆谀念?lèi)物質(zhì)？有可能與哪個(gè)同類(lèi)物質(zhì)性質(zhì)相似？”以期讓學(xué)生產(chǎn)生“二氧化硫與二氧化碳的組成相似，性質(zhì)也有可能相似”的猜測(cè)。隨后，教師進(jìn)一步追問(wèn)如何驗(yàn)證假設(shè)，并引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生經(jīng)過(guò)小組討論，能夠以二氧化碳為模板，認(rèn)識(shí)到二氧化硫水溶液應(yīng)該呈酸性，且能夠與堿反應(yīng)，但在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上，學(xué)生還難以把握。此時(shí)，教師不失時(shí)機(jī)地拿出精心設(shè)計(jì)的微型實(shí)驗(yàn)（如圖4），快速驗(yàn)證了二氧化硫的性質(zhì)，從中培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)。

二、核心素養(yǎng)視角下“物質(zhì)的分類(lèi)”單元教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)“物質(zhì)的分類(lèi)”教學(xué)價(jià)值的分析，我們從單元教學(xué)設(shè)計(jì)模式出發(fā)，以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)了“物質(zhì)的分類(lèi)”教學(xué)單元兩個(gè)課時(shí)的教學(xué)活動(dòng)（如表1、表2）。

三、“素養(yǎng)為本”視角下“物質(zhì)的分類(lèi)”單元教學(xué)設(shè)計(jì)分析

（一）延伸物質(zhì)性質(zhì)學(xué)習(xí)方法，促進(jìn)觀念生長(zhǎng)

“物質(zhì)的分類(lèi)”的教學(xué)價(jià)值，體現(xiàn)在學(xué)生能夠以分類(lèi)的思維去認(rèn)識(shí)后續(xù)的物質(zhì)性質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)，僅在高中化學(xué)必修1中與分類(lèi)有關(guān)的知識(shí)就包括了物質(zhì)的分類(lèi)與通性、化學(xué)反應(yīng)的分類(lèi)（如離子反應(yīng)與氧化還原反應(yīng)）、含相同核心元素的物質(zhì)的分類(lèi)（如含硫元素的物質(zhì)）等。可以說(shuō)，分類(lèi)思維在這些學(xué)習(xí)過(guò)程中起到了極為重要的作用，我們的教學(xué)應(yīng)更重視將分類(lèi)的能力傳授給學(xué)生。為此，我們鼓勵(lì)學(xué)生在筆記本上畫(huà)思維導(dǎo)圖，畫(huà)出與分類(lèi)有關(guān)的圖像，將課堂上的方法延伸到課后，將分類(lèi)方法的應(yīng)用延伸到反應(yīng)分類(lèi)與價(jià)態(tài)分類(lèi)上來(lái)，從而將分類(lèi)思維自始至終滲透在變化觀念里。例如，在完成金屬與非金屬的學(xué)習(xí)后，學(xué)生制作的含鈉元素物質(zhì)的價(jià)態(tài)——類(lèi)別分類(lèi)圖（如圖5），就是學(xué)習(xí)元素化合物性質(zhì)的一種很好的方法。由圖5可知：每個(gè)物質(zhì)在圖像中都有一個(gè)坐標(biāo)，橫軸是物質(zhì)類(lèi)別，對(duì)應(yīng)著該物質(zhì)所應(yīng)具有的同類(lèi)物質(zhì)的通性;縱軸是價(jià)態(tài)，對(duì)應(yīng)著該物質(zhì)的氧化還原能力。從價(jià)態(tài)與類(lèi)別兩個(gè)角度來(lái)分析物質(zhì)性質(zhì)是高中生應(yīng)該具備的能力，也符合核心素養(yǎng)的思想。在該圖像的引導(dǎo)下，物質(zhì)性質(zhì)學(xué)習(xí)的兩個(gè)維度一目了然。

（二）設(shè)計(jì)教學(xué)評(píng)價(jià)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生思維外顯

“教、學(xué)、評(píng)”一體化，是2017版課標(biāo)提出的要求。傳統(tǒng)課堂是教師前面先講，學(xué)生后面練習(xí)反饋，學(xué)生做對(duì)了就是好課。而核心素養(yǎng)理念的提出，讓我們認(rèn)識(shí)到檢測(cè)某種素養(yǎng)是否落地，要看學(xué)生在問(wèn)題解決活動(dòng)中表現(xiàn)出來(lái)的能力。因此，我們?cè)诮虒W(xué)設(shè)計(jì)中十分注重“情境—問(wèn)題—能力”的教學(xué)線索設(shè)計(jì)，力求讓課堂上的問(wèn)題不是孤立的，而是在情境中提出來(lái)的，問(wèn)題解決的活動(dòng)能夠結(jié)合學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。例如，在學(xué)生對(duì)卡片的分類(lèi)活動(dòng)中，我們?cè)O(shè)計(jì)了工業(yè)廢水檢驗(yàn)與除雜的情境，讓教師能夠通過(guò)觀察學(xué)生排列卡片的過(guò)程分析他們心目中的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。又如，在預(yù)測(cè)二氧化硫性質(zhì)的活動(dòng)中，我們?cè)O(shè)置了治理二氧化硫排放、改善城市環(huán)境的情境，激發(fā)了學(xué)生的參與熱情，學(xué)生在分享預(yù)測(cè)二氧化硫性質(zhì)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證預(yù)測(cè)的學(xué)習(xí)思路時(shí)，教師能夠從中診斷出學(xué)生的素養(yǎng)發(fā)展水平。通過(guò)“教、學(xué)、評(píng)”一體化教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，我們將學(xué)生的隱性思維外顯并予以及時(shí)評(píng)價(jià)，確保核心素養(yǎng)能夠有效落地。

（三）開(kāi)發(fā)單元教學(xué)設(shè)計(jì)模式，促進(jìn)核心素養(yǎng)落地

結(jié)合課題組提出的“素養(yǎng)為本”的單元教學(xué)設(shè)計(jì)模式，通過(guò)分析“物質(zhì)的分類(lèi)”這一單元的教學(xué)設(shè)計(jì)思路，我們?cè)趩卧虒W(xué)設(shè)計(jì)上獲得了不少啟發(fā)。例如，在備課過(guò)程中，我們首先對(duì)分類(lèi)進(jìn)行學(xué)科概念的抽提，并提煉出學(xué)科本源性問(wèn)題，將分類(lèi)的教學(xué)價(jià)值體現(xiàn)在分類(lèi)的方法、結(jié)果及用通性預(yù)測(cè)性質(zhì)三個(gè)方面，這對(duì)應(yīng)于高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、科學(xué)精神與科學(xué)探究（如圖6）。但是，教學(xué)價(jià)值是教師作為“傳授者”概括出來(lái)的精華，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)過(guò)于抽象，所以我們要“把知識(shí)包裝在糖果里”拿給學(xué)生，讓學(xué)生在“品嘗”過(guò)程中不知不覺(jué)地完成知識(shí)的吸收與內(nèi)化，再引導(dǎo)學(xué)生在問(wèn)題思考中從近的熟悉場(chǎng)景遷移到遠(yuǎn)的陌生場(chǎng)景中去。

總之，依托“素養(yǎng)為本”單元教學(xué)設(shè)計(jì)模式設(shè)計(jì)高中化學(xué)課堂教學(xué)，能夠促使我們對(duì)核心素養(yǎng)有更為深入的理解，對(duì)教學(xué)內(nèi)容與問(wèn)題情境的把握與創(chuàng)設(shè)有更為精準(zhǔn)的思考，同時(shí)也將引領(lǐng)著我們?cè)诮虒W(xué)研究的路上不斷前行。（題圖作者左為李曉，右為陳文）

參考文獻(xiàn)：

[1]支瑤，王磊，張榮慧，趙曉明.“物質(zhì)的分類(lèi)”促進(jìn)高中生無(wú)機(jī)物性質(zhì)學(xué)習(xí)的功能價(jià)值分析及其教學(xué)實(shí)現(xiàn)[J].化學(xué)教育，2012.33（4）.

[2]周瑤，王磊，杜德娟，多麗君，于少華.初、高中化學(xué)銜接教學(xué)研究——以“物質(zhì)的分類(lèi)”授課為例[J].化學(xué)教學(xué)，2015.35（8）.

[3]齊紅濤，趙河林，王磊.物質(zhì)的分類(lèi)相關(guān)概念及其教學(xué)分析[J].化學(xué)教育，2012.33（4）.

[4]王磊，黃鳴春.科學(xué)教育的新興領(lǐng)域：學(xué)習(xí)進(jìn)階研究[J].課程·教材·教法，2014.34（1）.

注：本文為2017年度廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃A類(lèi)重點(diǎn)課題“基于學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)單元設(shè)計(jì)的研究”（課題編號(hào)2017A003）的階段研究成果。

（責(zé)編 歐金昌）