李發(fā)順

摘要： 教學的目的是促進學生的學習，教師要清晰為什么學、學什么、怎樣學和學得怎樣等四個問題，這也是教學價值、目標與內(nèi)容、任務與活動以及目標達成度的反映。以人教版“鈉及其化合物（第1課時）”為例，結(jié)合實際論述從上述四個問題出發(fā)進行的教學設計與能力評價。

關(guān)鍵詞： 鈉及其化合物; 觀察與描述; 預測與證明; 教學評價

文章編號： 1005-6629（2021）10-0037-05

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

學習和教學的過程，是引導學生如何與自然世界、伙伴世界、自我世界對話的過程。教師要做什么？怎樣做？才能幫助學生更好地進行對話性實踐？這就要求通過知識的學習，做到以學設教、以學觀教、以學改教[1]，從而獲得關(guān)鍵能力（實驗探究、證據(jù)推理、模型認知等），養(yǎng)成必備品格（尊重事實、科學態(tài)度、社會責任等）。

教師在組織教學活動之前應該先問自己4個問題： 為什么學？學什么？怎樣學或教？學到什么水平[2]？這也是反映了教學活動的價值與意義、內(nèi)容與目標、任務與活動、評估與自省等4個維度。本文以人教版《普通高中教科書·化學（第一冊）》[3]第2章第1節(jié)“鈉及其化合物（第1課時）”內(nèi)容為例闡述化學教學的一般思維、出發(fā)點與評價。

1? 為什么學

“為什么學”是某一個特定學習主題的價值與意義問題?；瘜W是學習生物學、材料學、醫(yī)學、環(huán)境科學等學科的基礎和工具。其研究內(nèi)容有： 第一，物質(zhì)組成的及各組分的比例，物質(zhì)構(gòu)成的微粒是什么，微粒間有什么作用以及微粒間的位置關(guān)系，它是打開物質(zhì)世界的密碼;第二，微粒為什么會發(fā)生轉(zhuǎn)化和結(jié)合，構(gòu)建認識物質(zhì)轉(zhuǎn)化的科學模型，如原子是由原子核與各能層上運動的電子構(gòu)成的，這些電子運動狀態(tài)、能量、軌跡呈現(xiàn)一定的規(guī)律性等;第三，研究微粒之間結(jié)合的定量關(guān)系，為什么Na和Cl結(jié)合微粒個數(shù)比是1∶1、Mg和Cl結(jié)合就是1∶2，而H和O的結(jié)合既可以是1∶1，也可以是2∶1;第四，研究微粒之間結(jié)合與分離需要外界能量或物質(zhì)的介入（根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2，物質(zhì)與能量介入的本質(zhì)是一樣的）、自發(fā)性或反應條件等問題;第五，為什么有些微粒的結(jié)合與分離很快，有的卻很慢，這是動力學研究的問題。微粒間的分離與結(jié)合還存在一定的限度，這是熱力學研究的問題?；瘜W學科的學習讓學生構(gòu)建從結(jié)構(gòu)認識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的思維模型，從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)世界與能量世界的變化與平衡;用實驗與理論結(jié)合的方法（宏觀上）去預測、探索未知世界，改良物質(zhì)性能，創(chuàng)造新物質(zhì)，推動社會生產(chǎn)力水

平的發(fā)展，豐富與提高人類的生活。培養(yǎng)學習者思維的邏輯能力，提升證據(jù)推理水平。

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂》[4]中鈉的學習要求： 一是結(jié)合真實情境中的應用實例或通過實驗探究，了解鈉及其重要化合物的主要性質(zhì)以及在生活生產(chǎn)中的應用;二是能列舉、描述、辨識典型物質(zhì)的重要物理性質(zhì)、化學性質(zhì)及實驗現(xiàn)象，能用化學語言進行表述，能選擇角度預測物質(zhì)的化學性質(zhì)與變化，并設計實驗進行驗證，做出分析和解釋。鈉承擔了主族金屬元素知識模型與認識模型的構(gòu)建。從知識角度而言，主族金屬最外層電子數(shù)少，易失去，能與得電子的非金屬單質(zhì)、氧化物、水或酸等發(fā)生反應，學會用氧化還原反應原理預測產(chǎn)物;從認知角度而言，鈉的物理性質(zhì)學習中實驗操作與實驗現(xiàn)象是科學證據(jù)，要學會直接觀察（看、聽、聞、觸）與間接觀察（測量、測定、查閱），學會將觀察結(jié)果用專業(yè)的語言進行表述。用實驗現(xiàn)象聯(lián)系、解釋化學性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，再從結(jié)構(gòu)出發(fā)預測性質(zhì)，構(gòu)建金屬及其化合物的認識模型。

2? 學什么

“學什么”是內(nèi)容要求與學業(yè)要求的問題。如果學習僅僅是為了完成課程標準中的內(nèi)容要求和學業(yè)要求，最多算是學會了某些化學知識。真正的學習不僅要獲得閱讀、探究、批判、證明、推理和表達等關(guān)鍵能力，同時還要求默化養(yǎng)成自律、尊重、嚴謹和自省的必備品格，更重要的是逐步樹立科學求真、實事求是、責任擔當?shù)恼_價值觀與人生觀。鈉的教學內(nèi)容承載著學科核心素養(yǎng)向人的綜合素養(yǎng)轉(zhuǎn)化的任務。

2.1? 學會觀察與描述

觀察和描述是化學學科的重要學習方法。實驗操作、實驗現(xiàn)象、物理性質(zhì)等都需要通過觀察，并用正確的專業(yè)的學科語言進行表達。例如，氯化氫在空氣中形成白霧，而Na在Cl2中反應產(chǎn)生白煙，兩者不能混淆： 霧是液態(tài)小液滴，煙是固態(tài)小顆粒。以往的學習中，我們對觀察的理解往往是看到的、聽到的、聞到的、觸摸到的等直觀感受，稱為直接觀察，而化學學習還要引導學生怎樣知道鈉的熔點、沸點、密度和硬度等，這就需要通過一定的儀器或操作程序進行測定，這是間接觀察。例如關(guān)于鈉的物理性質(zhì)的觀察教學實證如下。

[活動1： 學會觀察]教師戴上護目鏡，從煤油中取出一塊鈉，用濾紙吸干煤油，放在玻璃片上，用小刀切一小塊鈉，并用鑷子夾起，切口面向?qū)W生，然后放在表面皿中。

問題1： 你觀察到教師做了什么？

問題2： 說出你觀察到的鈉。

[活動2： 學會描述]把上述實驗觀察結(jié)果說出來，寫下來。

問題3： 鈉的物理性質(zhì)怎樣（專業(yè)化）描述？例如密度比水小，小多少？是多少？在什么條件下測定？

問題4： 剛才沒有觀察到的性質(zhì)，或者無法準確知道的參數(shù)，你還想知道哪些？怎樣獲?。?/p>

對于觀察結(jié)果的描述，也要相對專業(yè)。我們可以說金屬鈉質(zhì)軟，這說明硬度比較小，但質(zhì)軟更多的是感性描述，是相對什么物質(zhì)質(zhì)軟？到底有多軟？這就需要定量的描述，即使生活中的鋼鐵相對金剛石也可以稱為質(zhì)軟，而面包相對于缺牙的人來說也是質(zhì)硬，這就要有一個統(tǒng)一的標準，正如長度，國際上統(tǒng)一用國際標準米原器作為標準衡量。從進入高中化學學習開始，我們就要引導學生直接觀察與間接觀察，學會用專業(yè)的、準確的語言描述現(xiàn)象和操作，這有利于培養(yǎng)學生思維的嚴密性與表達的科學性。化學學科在顏色的描述中有時也比較感性，如紅色、深紅色、紫紅色、淺紅色、粉紅色、紅棕色、紅褐色、磚紅色等，也必須要有較多生活經(jīng)驗的人才能體驗到這些“紅色”的差異，況且每個人對顏色的認識還有一定的差異。相信將來對顏色的描述會更加準確和科學，如用“色度”進行數(shù)值化描述等。

2.2? 學會研究物質(zhì)性質(zhì)的思路模型

鈉和水的反應學生都是比較熟悉的，到了高中如果還是與初中一樣組織學習是沒有意義的。這里的學習更重要的應從操作、現(xiàn)象、結(jié)論中尋找鈉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系（宏觀辨識與微觀探析）、物質(zhì)類別與反應的關(guān)系;從得失電子角度分析鈉與水的反應，從而為預測鈉可能和哪些（類）物質(zhì)反應、可能產(chǎn)物是什么，從而建立一般認識思路模型。

[活動3： 學會預測]活潑金屬與水能發(fā)生反應，從物質(zhì)組成角度預測“Na+H2O”的反應產(chǎn)物。并用氧化還原反應原理修正預測的合理性。

生： NaOH和H2。

師： 為什么不是“NaOH+O2”、“Na2O+H2”或“NaH+O2”？

（學生回答以前學過，教材中也有反應的化學方程式，但沒有排除另外三種可能性）

師： 鈉最外層1個電子，容易失去，從氧化還原的角度判斷你的預測是否合理？

學生進行討論和回答。

實驗： 取一個燒杯，向其中加入蒸餾水，滴入3～4滴酚酞，觀察現(xiàn)象。切一小塊（綠豆大?。┾c投入水中，觀察并記錄現(xiàn)象。

師： 你是從什么現(xiàn)象判斷產(chǎn)物中有NaOH和H2？

生： 滴有酚酞的水溶液加入鈉之前是無色的，慢慢局部出現(xiàn)紅色，后來整個溶液都變成了紅色，從而判斷有堿性物質(zhì)生成，推測有NaOH生成;實驗中發(fā)現(xiàn)“鈉球”亂竄，有氣流推動，說明產(chǎn)生了氣體。

從鈉與水的反應原理探討、方案設計、實驗證據(jù)和結(jié)論形成的過程中，構(gòu)建了研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序，即形成了一種認識模型，如圖1所示。

2.3? 學會批判性思維

學習的過程是重走前人發(fā)現(xiàn)知識的過程，這個過程中會認同某些觀點，又會提出新的疑問，在疑問中再思考，更新觀點或完善觀點。當自己的認識提升后又會提出新的質(zhì)疑，這就是質(zhì)疑與認同共生的批判性思維[5]。例如，對于鈉的熔點和沸點教材中出現(xiàn)的是97.8℃和883℃，課堂上就有同學質(zhì)疑： 氣壓與物質(zhì)的沸點（或氣化溫度）有關(guān)，氣壓越低，沸點越低，所以這里表述不準確，需要注明在1個大氣壓下的熔點與沸點。課堂上筆者給這位同學一個大大的贊。

前面從氧化還原反應的視角探討了“Na+H2O”反應可能產(chǎn)物的排除原理和思維模型，后面設置了可以選擇性進行的Na+鹽酸、Na+CuSO4溶液、Na+CO2、Na+Mg（OH）2可能發(fā)生的反應及產(chǎn)物預測。課堂中學生選擇了探討“Na+CuSO4溶液”的反應。

學生思考： （1）預測這個反應發(fā)生的依據(jù)，以及可能的產(chǎn)物？（2）你認為這個實驗怎樣進行操作？（3）你認為會出現(xiàn)什么現(xiàn)象，可以證明你的預測是合理的，反之是不合理的。

通過師生對話交流確認Na和CuSO4溶液反應經(jīng)歷了兩個反應過程：一是Na和H2O反應產(chǎn)生氣泡;二是NaOH與CuSO4反應產(chǎn)生藍色沉淀。

實驗取證： 取0.1mol/L CuSO4溶液10mL于小燒杯中，切一小塊鈉放入其中，觀察并記錄現(xiàn)象，得出結(jié)論，并與預測進行比較。

實驗中，師生都觀察到了上述現(xiàn)象，但同時看到藍色沉淀表面有黑色物質(zhì)和紅色物質(zhì)，對“Na+CuSO4溶液”反應原理產(chǎn)生疑問，認為Na與CuSO4也發(fā)生了置換反應。教師再追問： “理論上分析可以實現(xiàn)Na置換出Cu，你認為怎樣操作可能實現(xiàn)？”繼續(xù)追問： “如果發(fā)生上述反應，黑色物質(zhì)又是什么？”從學生的質(zhì)疑、師生的交流對話到教師提出新的疑問，把新的疑問留給學生作課后思考，同時又提供“鈉與硫酸銅溶液反應產(chǎn)物的實驗研究”文獻[6]，帶著懸念和究因的興趣再進行思考。

3? 怎樣學

“怎樣學”這是情境選擇、任務與活動組織的問題。首先要探測學生的已有認知水平，確定目標水平，建立學習的階梯（最近發(fā)展區(qū)），其次要明確任務，實施活動，獲得關(guān)鍵能力，培養(yǎng)必備品格。

3.1? 學生已有認知與增長點分析

“鈉及其化合物（第1課時）”是在第1章“物質(zhì)及其變化”之后學習的第一種主族金屬元素，學生已有的知識與能力： （1）知道1～18號元素原子結(jié)構(gòu)特征，初步知道硫酸、氫氧化鈉的化學性質(zhì)，如酸性、堿性等;（2）會用化學方程式、離子方程式表示一些簡單的化學反應;（3）會從化合價變化判斷與分析氧化還原反應，會用分類的方法認識物質(zhì)與化學反應。學生已有的認知思維水平： 化學物質(zhì)、化學反應已經(jīng)從簡單的識記、再現(xiàn)向?qū)儆谀囊活惢蜻@一類物質(zhì)（或反應）共同性質(zhì)轉(zhuǎn)化，并會根據(jù)某些特征做出假設（預測），并能使用這些方法對單一問題進行分析。

通過這一課時學習，從結(jié)構(gòu)與組成的差異研究鈉的化合物，并建立鈉及其化合物研究的認識模型，為后續(xù)模仿、遷移學習“氯及其化合物”的內(nèi)容，獲得思維延伸與擴展。由此可見，這一內(nèi)容學習的知識、技能與認知的增長點有： （1）學會觀察實驗（操作、現(xiàn)象、記錄）、分析實驗（從觀察中分析、查證、推理）、得出結(jié)論（解釋、說理、反思），如對“Na+H2O”反應實驗過程的觀察、分析與結(jié)論，并建立推理邏輯;（2）學會從原子結(jié)構(gòu)預測可能的性質(zhì)、并進行證實或證偽，構(gòu)建科學探究的思維模型;（3）初步學會匹配觀點與證據(jù)之間的聯(lián)系，如“Na+H2O”可能產(chǎn)物的預測，并從氧化還原角度進行分析與判斷。

3.2? 任務與活動的設計

閱讀教科書，結(jié)合學生已有知識與認知水平，促進這一內(nèi)容學習目標及認知思維水平的達成，構(gòu)建金屬單質(zhì)研究的思維模型，確定鈉及鈉參與的化學反應作為研究的情境載體。從物理性質(zhì)到化學性質(zhì)，從與水反應到與其他物質(zhì)反應，從現(xiàn)象觀察分析可能性質(zhì)到結(jié)構(gòu)、價態(tài)預測并多途徑證明，實現(xiàn)知識增長與認知進階，并構(gòu)建金屬單質(zhì)的學習模型。主要任務與活動設計如表1所示。

4? 學得怎樣

評估“任務與活動”的實施中知識與認知增長點的達成度，幫助學生建立“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系”的核心觀念，據(jù)此提出從下述角度設計評價框架。

4.1? 實驗觀察與描述能力評價

對學生在課堂演示實驗學習活動中的觀察能力、分析推理能力、使用化學語言進行定性和定量描述能力的評價，如表2所示。

4.2? 研究物質(zhì)的思路模型構(gòu)建評價

鈉的化學性質(zhì)之一——鈉和水反應對于學生并不陌生。在高一新教材再次出現(xiàn)，目的是通過實驗設計、活動和解釋，來評價學生研究物質(zhì)的實驗模型與思維水平，如表3所示。

4.3? 批判性思維評價

學生對于鈉的熔點、沸點的認識水平，能說出其熔點較低，則是實驗現(xiàn)象的直觀體驗（定性水平）;能用具體的溫度數(shù)據(jù)表示（半定量水平）;能說出熔點、沸點與大氣壓強（定量水平）有關(guān)系;能指出并修正完整地表述物質(zhì)的熔點與沸點（專業(yè)科學水平）。這個過程就是學生認同、質(zhì)疑、修正的批判性思維的發(fā)展。

通過思考能得出“Na與CuSO4溶液反應產(chǎn)生紅色物質(zhì)Cu”，則是基于簡單物質(zhì)的置換反應（一元思維）;若能得出“產(chǎn)生藍色Cu（OH）2沉淀和氣泡（H2）”，則是考慮了Na與H2O（介質(zhì)）反應的影響（二元思維）;實驗中觀察記錄現(xiàn)象有藍色沉淀、氣體及其他類似鈉與水反應的現(xiàn)象，則是定向觀察（求同思維）;若能發(fā)現(xiàn)實驗中的異常，如有紅色和黑色物質(zhì)生成，以及其他不同于預測的現(xiàn)象，則是多角度觀察（批判性思維）;若能繼續(xù)思考、設計方案研究可能生成的物質(zhì)及產(chǎn)生的原因，則是具有初步的證據(jù)意識（求證思維）。

教學設計需要有選擇性的活動。一是學生的學習不能過于狹隘，如在做鈉的取用、觀察與燃燒實驗時，并沒有給出指令性或方向性單一的觀察點，而是讓學生在活動中觀察、記錄、描述。學生回答往往是不一樣的，教師可以讓更多的學生來表達，不求同一，但求全面（多角度），并在學生觀察與描述的基礎上引導學生從直接觀察過渡到間接觀察，將內(nèi)隱的性質(zhì)顯現(xiàn)出來;二是在研究“Na+H2O”反應之后，又讓學生模仿“預測、推理、證明與結(jié)論”的過程，自主預測Na還可能與哪些物質(zhì)反應、可能的現(xiàn)象、預測與推理的依據(jù)，并在小組活動中進行討論、質(zhì)疑、思辨，形成初步的結(jié)論。這個活動具有多維度（物、伙伴、自我）的對話形式，有助于合作、批判、思辨能力的養(yǎng)成，久而久之成為學生的內(nèi)在素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]鐘啟泉著. 課堂轉(zhuǎn)型[M]. 上海： 華東師范大學出版社， 2018： 17～32.

[2]余文森著. 核心素養(yǎng)導向的課堂教學[M]. 上海： 上海教育出版社， 2017： 101～110.

[3]王晶， 畢華林主編. 普通高中教科書·化學（必修第一冊）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2019： 31～35.

[4]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2020： 14～17， 65～67.

[5]楊玉琴. “教、學、評一體化”下的目標設計與達成——基于2017版課標附錄案例的批判性思考[J]. 化學教學， 2020， （9）： 3～9.

[6]丁偉. 孫安貴. 鈉與硫酸銅溶液反應產(chǎn)物的實驗研究[J]. 化學教學， 2017， （8）： 55～57， 72.