楊婷

摘要：元素化合物知識是初中化學(xué)知識的基礎(chǔ)和骨架，是學(xué)生實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的重要載體。本文嘗試構(gòu)建基于深度學(xué)習(xí)的元素化合物知識的基本教學(xué)模型：“情境導(dǎo)入→實驗探究→事實證據(jù)收集→物質(zhì)性質(zhì)總結(jié)→物質(zhì)用途總結(jié)”。以CO2的教學(xué)為例，運用該模型進行深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)實踐。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);元素化合物;挑戰(zhàn)性問題;化學(xué)核心素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（2022）10x-0061-04中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

一、教學(xué)思想與設(shè)計理念

胡久華等人將化學(xué)學(xué)科的深度學(xué)習(xí)界定為：在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，開展以化學(xué)實驗為主的多種探究活動，從宏微結(jié)合、變化守恒的視角，運用證據(jù)推理與模型認知的思維方式，解決復(fù)雜問題，獲得結(jié)構(gòu)化的化學(xué)核心知識，建立運用化學(xué)學(xué)科思想解決問題的思路方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。[1]基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)有利于促進理解學(xué)習(xí)，發(fā)展高階思維，發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。[2]因此作為基礎(chǔ)教育的實施者，我們在日常的教學(xué)實踐中，應(yīng)當倡導(dǎo)基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

元素化合物知識在初中學(xué)化學(xué)教材中約占60%，是構(gòu)成初中化學(xué)知識的基礎(chǔ)和骨架，是學(xué)生實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的重要載體。元素化合物知識大多屬于事實性知識或陳述性知識，知識龐雜、瑣碎，需要記憶的內(nèi)容較多。筆者認為可以從以下方面進行基于深度學(xué)習(xí)的元素化合物知識的教學(xué)：基于已有認知結(jié)構(gòu)，通過以化學(xué)實驗為主的多種探究活動從宏微結(jié)合的角度探索物質(zhì)性質(zhì);基于事實證據(jù)和探究實驗進行分析推理等學(xué)習(xí)活動，再進行知識的歸納與整合、理解與應(yīng)用。批判性地聯(lián)系新舊知識，接收和學(xué)習(xí)新知識，建構(gòu)學(xué)習(xí)元素化合物知識的基本模型：“證據(jù)—性質(zhì)—用途”;建立元素觀、變化觀和平衡觀等學(xué)科觀念，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新意識，深入高階思維層次的學(xué)習(xí)。

二、教學(xué)模型

基于以上教學(xué)思想與設(shè)計理念，筆者嘗試構(gòu)建基于深度學(xué)習(xí)的元素化合物知識的教學(xué)模型（見圖1）。

下面以CO2的教學(xué)為例，談?wù)劺迷撃Ｐ瓦M行深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)實踐與教學(xué)反思。

三、教學(xué)背景分析

1.教材分析

教材地位：本節(jié)位于人教版九年級化學(xué)第六單元第三節(jié)，是初中化學(xué)元素化合物知識的核心內(nèi)容之一。起著承上啟下的作用。

知識結(jié)構(gòu)分析：在學(xué)習(xí)氧氣后，學(xué)生知道認識物質(zhì)的基本框架：“制取—性質(zhì)—用途”。在上節(jié)課學(xué)習(xí)CO2的制取后，本節(jié)學(xué)習(xí)CO2的性質(zhì)和用途。

2.學(xué)情分析

知識儲備：知道學(xué)習(xí)物質(zhì)的基本框架，對CO2有一定的認識。

認知誤區(qū)：存在CO2對人體有害，是大氣污染物等片面認識。

技能儲備：有一定的實驗技能、探究能力。

四、教學(xué)目標

1.掌握CO2的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，知道CO2的用途，關(guān)注溫室效應(yīng)。

2.通過實驗探究，尋找證據(jù)，歸納CO2的性質(zhì);從“證據(jù)—性質(zhì)—用途”建立物質(zhì)學(xué)習(xí)的模型;提高實驗操作能力;發(fā)展學(xué)生“宏微結(jié)合”“證據(jù)推理”等化學(xué)核心素養(yǎng)。

3.學(xué)會用微觀模型、化學(xué)用語表征化學(xué)反應(yīng)，建立元素觀、變化觀和平衡觀等學(xué)科觀念。

4.知道 CO2一般不用排水集氣法收集的真正原因，培養(yǎng)學(xué)生敢于論證，勇于質(zhì)疑的創(chuàng)新意識。

五、教學(xué)流程

教學(xué)流程如下（見圖2）。

六、教學(xué)過程

環(huán)節(jié)1：情境引入，聯(lián)系舊知

[教師]用干冰營造“仙境”。提問：此“冰”為何物？

[學(xué)生]觀看并討論，產(chǎn)生興趣?；卮穑菏荂O2。

[教師]本節(jié)課我們將一起來認識CO2。在之前的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)認識O2，我們主要學(xué)習(xí)了O2的哪些知識？

[學(xué)生]回答：O2的性質(zhì)（包括物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)）、用途、制取。

[教師追問]這個單元我們也將從這幾個方面來認識CO2，關(guān)于CO2大家已經(jīng)知道哪些知識？

[學(xué)生]CO2的制取方法，CO2密度比空氣大且能溶于水，CO2能使澄清石灰水變渾濁，CO2能滅火……

設(shè)計意圖：“仙境”導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。建立新舊知識聯(lián)系（回顧氧氣的主要知識，類推要學(xué)習(xí)的CO2主要知識，歸納學(xué)生在生活中、學(xué)習(xí)中已經(jīng)獲取的CO2的前知識），在學(xué)生已有知識的基礎(chǔ)上，建構(gòu)新知。

環(huán)節(jié)2：小組合作，自主探究CO2的性質(zhì)

[教師]展示實驗探究任務(wù)（見表1），組織實驗探究活動。

[學(xué)生]小組合作，完成實驗探究，展示實驗探究成果。

[教師追問]根據(jù)已經(jīng)歸納出的CO2性質(zhì)，你想到了CO2的哪些用途？

[學(xué)生]思考并回答。學(xué)生甲：滅火。學(xué)生乙：碳酸飲料。學(xué)生丙：……

設(shè)計意圖：學(xué)生通過小組合作完成兩個實驗探究活動。在體驗探究的過程既充分發(fā)揮學(xué)生主體作用，又夯實實驗操作能力，發(fā)展學(xué)生“科學(xué)探究”“證據(jù)推理”等化學(xué)核心素養(yǎng)。突破教學(xué)重點（得到了CO2密度比空氣大，不燃燒、不支持燃燒，能溶于水的性質(zhì)），確立了“性質(zhì)決定用途”的核心觀點。

環(huán)節(jié)3：師生合作，探究“酸”從何而來？

[教師]CO2溶于水可制取碳酸飲料，碳酸飲料中真的有“酸”嗎？

[展示資料]紫色石蕊試劑是一種色素，遇酸變紅。

[教師]演示：取少量實驗2中的液體，往其中加入石蕊試劑。

[學(xué)生]觀察并回答：液體由紫色→紅色，證明CO2溶液中確實含有酸。

[教師追問]液體中的“酸”從何而來？

[作出假設(shè)]教師引導(dǎo)學(xué)生進行假設(shè)。假設(shè)1：水;假設(shè)2：CO2;假設(shè)3：某未知物。

[制定實驗方案]師生共同討論，制定實驗方案（見表2）。

[實施實驗]師生合作，教師完成演示，學(xué)生觀察實驗并記錄現(xiàn)象。

[分析]教師引導(dǎo)學(xué)生分析：因為④號紙花“由紫變紅”，所以酸來自CO2與水反應(yīng)生產(chǎn)的某新物質(zhì)。原理：CO2+H2O==H2CO3。反應(yīng)的微觀模型見圖3。

[教師]演示：用吹風(fēng)機吹干紙花④。

[學(xué)生]觀察并描述現(xiàn)象：紙花由紅變回紫色。

[學(xué)生]碳酸不穩(wěn)定，容易分解，原理為H2CO3==CO2↑+H2O。

[教師]如何檢驗CO2？

[學(xué)生]將氣體通入澄清石灰水中，若澄清石灰水變渾濁，證明氣體為CO2。

[教師追問]CO2通入石灰水后為什么澄清石灰水變渾濁？

[教師引導(dǎo)]Ca（OH）2+CO2==CaCO3↓+H2O，產(chǎn)生的碳酸鈣沉淀讓石灰水變渾濁。

[教師]通過以上一系列的探究活動，我們知道了CO2有哪些性質(zhì)？這些性質(zhì)又決定了它的哪些用途？

[總結(jié)]學(xué)生總結(jié)，老師板書（見圖4）。

[教師]提出深度問題：CO2可溶于水且與水發(fā)生反應(yīng)，能用排水集氣法收集到CO2嗎？

[學(xué)生]不能。

[教師演示]用排水集氣法收集CO2。

[學(xué)生]觀察實驗，產(chǎn)生認知沖突，思考原因：排水集氣法其實也可以收集CO2，但因為CO2溶于水且與水反應(yīng)，會造成浪費，故實驗室中一般不用排水集氣法收集CO2。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)教師首先提出具有挑戰(zhàn)性的問題“酸從何而來？”激發(fā)學(xué)生探究欲望。之后師生合作按照科學(xué)探究的步驟，探究“酸從何來”這一核心問題。在此次探究過程中再次發(fā)展了學(xué)生“科學(xué)探究”“證據(jù)推理”等化學(xué)核心素養(yǎng)。在用微觀模型、化學(xué)用語表征化學(xué)反應(yīng)的過程中，幫助學(xué)生建立元素觀、變化觀和平衡觀等學(xué)科觀念。之后師生共同總結(jié)并以板書形式呈現(xiàn)，幫助學(xué)生建立物質(zhì)學(xué)習(xí)的模型：“證據(jù)→性質(zhì)→用途”。最后提出深度問題：“能用排水集氣法收集到CO2嗎？”引發(fā)論證，培養(yǎng)學(xué)生敢于論證、勇于質(zhì)疑的創(chuàng)新意識。

環(huán)節(jié)4：自主閱讀，了解CO2的用途和影響

[教師]布置自學(xué)任務(wù)：自學(xué)課本119-120頁，思考三個問題：（1）CO2有哪些用途？（2）太多的CO2會對環(huán)境產(chǎn)生什么影響？（3）什么是溫室效應(yīng)？如何減緩溫室效應(yīng)？

[學(xué)生]自學(xué)、合作、分享。

設(shè)計意圖：教師給出自學(xué)任務(wù)，讓學(xué)生通過自主閱讀尋找問題的答案，培養(yǎng)學(xué)生文本閱讀能力。學(xué)生在歸納了CO2的用途后，與前面總結(jié)的CO2的性質(zhì)對應(yīng)起來，發(fā)展了“性質(zhì)決定用途”的化學(xué)核心觀點。此外，學(xué)生了解“溫室效應(yīng)”產(chǎn)生的原因及其影響，可提高環(huán)保意識。

環(huán)節(jié)5：知識梳理、當堂測驗

[教師]請同學(xué)們結(jié)合今天認識CO2的過程，總結(jié)認識物質(zhì)的基本模型。

[學(xué)生]通過實驗尋找證據(jù)，推理出物質(zhì)的性質(zhì)，再根據(jù)性質(zhì)推導(dǎo)物質(zhì)用途，即“證據(jù)→性質(zhì)→用途”。

[教師]組織當堂測驗。

設(shè)計意圖：在本節(jié)課的最后引導(dǎo)學(xué)生進行梳理認識物質(zhì)的模型，使知識結(jié)構(gòu)化;也為以后學(xué)習(xí)其他物質(zhì)提供了一個很好的范本。當堂測驗，學(xué)以致用，及時反饋學(xué)情。

七、總結(jié)反思

1.挑戰(zhàn)性問題引發(fā)探究論證，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。

挑戰(zhàn)性問題的設(shè)計需要系統(tǒng)思考，既要考慮問題是否符合學(xué)生的認知發(fā)展規(guī)律，也要考慮到探究論證問題的過程是否具有可操作性，同時還要考慮能否把問題論證過程作為主線，把知識的落實和化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展作為暗線。本節(jié)課設(shè)計了系列挑戰(zhàn)性問題，來促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)和化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。例如：學(xué)生圍繞“溶液中的酸從何來？”開展一系列的探究論證，在探究論證中落實“CO2與水反應(yīng)生成碳酸”這一核心知識，發(fā)展學(xué)生“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度”“宏觀辨識”“證據(jù)推理”等化學(xué)核心素養(yǎng)?！癈O2能否用排水集氣法收集？”這一問題的提出引發(fā)學(xué)生認知沖突，激發(fā)探究欲望，在實驗論證過程中學(xué)生找到答案，既讓學(xué)生知道了CO2一般不用排水法集氣收集的本質(zhì)真正原因，也培養(yǎng)了學(xué)生敢于論證、勇于質(zhì)疑的創(chuàng)新意識，發(fā)展了學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)。

2.對化學(xué)反應(yīng)進行三重表征，形成多重聯(lián)系，促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

多重聯(lián)系策略是指在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，有意識地將某一化學(xué)知識的宏觀表征和微觀表征具體化、形象化、可視化，并把三者精煉濃縮成抽象圖形或化學(xué)符號，這些符號表征就賦予了特殊的意義，而不是將它當作孤立的符號去機械記憶，從而實現(xiàn)宏觀表征、微觀表征、符號表征的多重聯(lián)系。[3]對同一化學(xué)反應(yīng)進行三重表征能很好地幫助學(xué)生形成多重聯(lián)系。深度學(xué)習(xí)關(guān)注知識的建構(gòu)，強調(diào)知識的整合、遷移與應(yīng)用，因此多重聯(lián)系的形成將促進深度學(xué)習(xí)的完成。本節(jié)課中學(xué)生嘗試對“CO2與水反應(yīng)”進行三重表征，建立起多重聯(lián)系;從本質(zhì)上認識該化學(xué)反應(yīng)，從而突破“CO2使石蕊溶液變紅”的認知誤區(qū);也為以后學(xué)習(xí)其他反應(yīng)提供了一個很好的范本，學(xué)生可以做到舉一反三、遷移應(yīng)用，從而促進深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

總之，深度學(xué)習(xí)注重知識理解與批判、聯(lián)系與構(gòu)建、遷移與應(yīng)用。若能在進行元素化合物知識教學(xué)的過程中，設(shè)計有效的挑戰(zhàn)性問題，引發(fā)探究論證，利用三重表征建立多重聯(lián)系，并按照“情境導(dǎo)入→實驗探究→事實證據(jù)收集→物質(zhì)性質(zhì)總結(jié)→物質(zhì)用途總結(jié)”的教學(xué)模型完成教學(xué)，就能有效促進深度學(xué)習(xí)的發(fā)生，發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵能力并落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

參考文獻

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[2]王云生.基于深度學(xué)習(xí)的中學(xué)化學(xué)教學(xué)設(shè)計芻議[J].化學(xué)教學(xué)，2018（7）：3-7.

[3]鄒正.新課程高中教師手冊（化學(xué)）[M].南京：南京大學(xué)出版社，2012.