張建海

摘要：以“活潑的金屬單質(zhì)--鈉”的教學為例，首先構(gòu)建研究物質(zhì)性質(zhì)的簡易模型并進行簡單運用，培養(yǎng)學生的模型建構(gòu)意識和模型應用意識;進而基于實驗現(xiàn)象進行證據(jù)推理并將各種分析要素顯性化，培養(yǎng)學生的證據(jù)推理能力和分析要素顯性化意識;最后通過預測和真實實驗現(xiàn)象之間的矛盾引導學生由宏觀辨識走向微觀探析、由“誰強誰先”的一般認識到“遇誰誰先”的辯證認識的深度學習。

關(guān)鍵詞：化學核心素養(yǎng);模型建構(gòu);證據(jù)推理;顯性化;深度學習

文章編號：1008-0546（2022）10-0076-03中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

一、課題設計思想和理念

《普通高中化學課程標準（2017版）》指出元素及物質(zhì)的教與學“要結(jié)合真實情境中的應用實例或通過實驗探究”，更要“從物質(zhì)類別、元素價態(tài)的角度，依據(jù)復分解反應和氧化還原反應原理，預測物質(zhì)的化學性質(zhì)和變化過程，并能分析、解釋有關(guān)實驗現(xiàn)象”[1]。

所以，教師們必須盡力創(chuàng)造現(xiàn)實情景和實踐活動，特別是對于某些易被忽視、想當然甚至產(chǎn)生爭議的實驗現(xiàn)象，引導學生從微觀層面進行探析，能深入認識化學反應的本質(zhì)，進而培養(yǎng)學生深度學習的能力。

二、教學設計過程

1.課程標準分析

元素及物質(zhì)的基礎知識是學生化學類比遷移能力的重要基石，是提升學生化學學科核心素養(yǎng)和訓練學生創(chuàng)新能力的主要載體;基于元素及物質(zhì)的基礎知識的學習，是學生由描述性認識向?qū)W科能力和學科素養(yǎng)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵過程。

學生在“通過情境和實驗認識金屬單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)，覺察化學變化能實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認識物質(zhì)轉(zhuǎn)化在資源整體運用和保護中的重大社會價值”[2]的過程中，把知識和認知方式轉(zhuǎn)化成發(fā)現(xiàn)問題和對問題處理的能力，從而建立基于元素及物質(zhì)基礎知識的化學學科核心素養(yǎng)。

2.教材分析

本節(jié)課選自人教版《化學1（必修）》第二章“海水中的重要元素——鈉和氯”第一節(jié)“鈉及其化合物”第1課時“活潑的金屬單質(zhì)——鈉”。

鈉是一個很典型的金屬單質(zhì)，也是學生在高中階段應該掌握的第一個金屬單質(zhì)。它作為對無機金屬物質(zhì)認識學習的起始，是絢麗多彩的物質(zhì)世界的開門之物，起著承上啟下的重要作用。

鈉及其化合物的基礎知識既能夠為第一章物質(zhì)分類與轉(zhuǎn)化、氧化還原反應、離子反應等基本概念與理論的掌握補充感性材料，其學習的過程、方法及思維方式對于后面的其他金屬單質(zhì)和金屬元素化合物的學習也有著很大的指導意義。

3.學情分析

學生們在初中階段曾經(jīng)學習了幾個常見金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)，并學會了金屬活動性順序表及其簡單應用：如金屬單質(zhì)與酸的反應，金屬單質(zhì)與鹽溶液的反應等;知道了原子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)之間的簡單關(guān)聯(lián)。上一章又學習了物質(zhì)分類與轉(zhuǎn)化、離子反應和氧化還原反應等基本概念和理論，同時也掌握了必要的實驗技能，但設計實驗進行探究的能力不足，對未知物質(zhì)可能具有的性質(zhì)的預測尚缺乏合理的分析思路和方法，對于元素化合物知識的學習主要還是以記憶性、機械性的方式，沿著性質(zhì)、制備、保存、檢驗、用途這樣的傳統(tǒng)路線來學習，不利于學科體系和學科思維的形成。

4.教學過程

首先，通過情景創(chuàng)設，環(huán)節(jié)設置，依托金屬鈉與氧氣的反應幫助學生構(gòu)建學習元素化學的一般模式，使學生能對元素化學的學習過程及方法有整體認識。

教學環(huán)節(jié)一：模型建構(gòu)、方法提升

實施過程如圖1所示。

該教學環(huán)節(jié)的處理需要注意：①引導學生能從微觀原子結(jié)構(gòu)和宏觀物質(zhì)類別或類比的角度去預測金屬鈉的性質(zhì);②結(jié)合鈉與氧氣在常溫下的反應，引導學生能從空氣成分以及金屬鈉表面的現(xiàn)象變化分析出是氧氣與鈉發(fā)生了反應，強調(diào)實驗過程中的觀察與分析缺一不可，甚至很多時候還得做補充實驗進一步確證產(chǎn)物;③結(jié)合鈉在空氣中加熱的現(xiàn)象，使學生認識到預測往往是片面甚至是錯誤的，從而強調(diào)化學是一門實驗科學，實驗可以幫助我們進一步擴展與修正理論。另外通過鈉在空氣中加熱的現(xiàn)象的復雜性，強調(diào)如何能夠更全面地觀察到實驗的現(xiàn)象，梳理觀察實驗現(xiàn)象的角度和注意點;④最后通過學生對實驗現(xiàn)象的描述和反應方程式的書寫，構(gòu)建完整的學習元素化學的一般模式;⑤“結(jié)構(gòu)化”是實現(xiàn)知識向素養(yǎng)轉(zhuǎn)化的有效途徑，“結(jié)構(gòu)化”水平直接決定著素養(yǎng)發(fā)展水平。[1]所以，在教學過程中不管是知識學習還是方法的學習，都要注意結(jié)構(gòu)化和顯性化。在具體的教學中，我們要通過板書把上述模型在黑板上進行結(jié)構(gòu)的顯性化。

其次，元素化學的學習，以實驗多、現(xiàn)象多、性質(zhì)和反應多為顯著特征，這其中對于現(xiàn)象的觀察并以此為證據(jù)進而推理出相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)和反應是化學的核心素養(yǎng)之一。我們在第一節(jié)元素課的教學中，同樣需要把這種基于證據(jù)的推理和分析要素進行顯性化。

教學環(huán)節(jié)二：情境再現(xiàn)證據(jù)推理

在本節(jié)課的教學，可以采用情境再現(xiàn)的方式，在課前教師先把所有的實驗操作一遍，并用錄像的方式記錄下來，然后通過后期處理把實驗過程的重要環(huán)節(jié)和重要實驗現(xiàn)象在課堂上展示出來，這樣可以給學生提供充足的證據(jù)來進行推理和分析。當然也可以讓學生先結(jié)合自己觀察到的現(xiàn)象進行推理，然后再進一步展示某些可能容易被忽略的實驗細節(jié)，深化學生對證據(jù)重要性的認識。如鈉在空氣中加熱時先熔成小球且表面有白色物質(zhì)生成這一現(xiàn)象往往很容易被同學們忽視，通過展示相應圖片，可以讓學生認識到過氧化鈉的生成可能有兩種途徑：①氧氣與金屬加熱直接生成，②氧化鈉與氧氣加熱生成。事實上這兩種途徑都是可行的。再比如鈉與水的反應，通過視頻慢放可以發(fā)現(xiàn)，當鈉塊剛投入水中時，在鈉塊表面會吸附氣泡，而當鈉塊熔成小球后反而看不到氣泡了，這時可以引導學生思考氣泡形成需要怎樣的條件，并進而讓學生預測“水+酚酞+石蠟油+鈉塊”的反應現(xiàn)象，然后演示，通過上述的教學過程，學生的課堂獲得感十分強烈。

再次，學生在實驗探究的同時，通過總結(jié)物質(zhì)性質(zhì)、構(gòu)建物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，厘清性質(zhì)與轉(zhuǎn)化之間的認識視角與途徑，在實際問題的解決過程中進一步遷移學科知識、認識思維的方式與方法，有助于學生進行深度學習。

教學環(huán)節(jié)三：運用模型激發(fā)矛盾深度學習

通過金屬鈉與水以及硫酸銅溶液的反應探究，不斷地遷移運用前面環(huán)節(jié)構(gòu)建的學習元素化學的模型，并且在遷移運用的過程中產(chǎn)生預測與實際實驗現(xiàn)象部分相同或完全不同的情況，啟發(fā)學生思考，使學生的學習向深度進行，提高素養(yǎng)養(yǎng)成的水平。如圖2所示。

該環(huán)節(jié)的教學需要注意：①熔融體系的反應作為課堂演示實驗存在一定的安全隱患，故教師可事前做好實驗并錄像，同時需要顯化實驗過程和實驗證據(jù)。筆者通過把金屬鈉置于石棉網(wǎng)上然后蓋上無水硫酸銅粉末（可用烘箱控溫脫水），然后再蓋上一個新的坩堝蓋，接著加熱，可以發(fā)現(xiàn)會劇烈反應，同時在鍋蓋上有紅色物質(zhì)析出，放置1-2天后，紅色物質(zhì)部分變綠。通過這些證據(jù)，學生能很好地認同該條件可以置換出銅。②鈉與惰性非水溶劑的反應，筆者是用的CuBr2的丙酮飽和溶液滴在剛切開的金屬鈉表面，可以看到金屬鈉表面很快析出黃色物質(zhì)，這里需要注意的是，對于學生而言，限于所學知識的階段性，應該可以得出結(jié)論是金屬Cu，而且經(jīng)證實是有Cu的。不過對于教師而言，應該還需要考慮到丙酮的烯醇式可與鈉反應得到相應的鈉鹽，另外丙酮也可能進一步縮合。所以該環(huán)節(jié)的教學不僅可以引發(fā)學生的深度思考，對真實反應的復雜性可以有充分的認識，對教師而言也同樣是。

三、教學反思

1.在情境問題中落實核心素養(yǎng)

帕爾默認為：世上唯有一個誠實的方式能夠用來準確地評估如此多元化的優(yōu)質(zhì)教學，就是身臨其境。[3]所以，老師的課堂教學必須創(chuàng)設基于真實感情景的同時也要創(chuàng)設具有藝術(shù)性和創(chuàng)造性的情境，以此提高課堂教學的真實性、懸疑性和趣味性。讓知識有依靠，有落實，有應用，并最終讓學生有所得。

2.通過構(gòu)建模型落實核心素養(yǎng)

亞里士多德說：真理的探求比真理的占有更加可貴。元素及其化合物的學習，知識本身固然重要，但知識的獲得方式以及在獲得的過程中所構(gòu)建的思維模型和思考方法才是伴隨一生的核心素養(yǎng)。教師在課堂教學中要關(guān)注模型的建構(gòu)和使用，但又要注意，建模而不拘泥模型。

3.在實驗探究中升華核心素養(yǎng)

化學是講事實，重實驗的學科，課程標準中給定了學生必做實驗，人教版教材中也設定了相應實驗欄目，教師教學必須依據(jù)課程標準、學業(yè)質(zhì)量要求、教學目標以及實驗的具體內(nèi)容等來確定以怎樣的方式開展實驗，更重要的是要通過實驗讓學生體會到實驗背后蘊涵的化學學科思維、方法、價值觀。

4.在矛盾沖突中觸發(fā)深度學習

教師要精心設置教學環(huán)節(jié)和問題鏈，基于學生的最近發(fā)展區(qū)不斷地創(chuàng)設沖突，培養(yǎng)學生的理性（宏微結(jié)合）分析能力，推動學生認識能力的不斷發(fā)展，并引導學生形成深層思維，從而建立“螺旋式上升”的結(jié)構(gòu)，進而獲得高級素養(yǎng)。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]房喻，徐端鈞.普通高中化學課程標準（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018：104-107.

[3]帕克·帕爾默.教學勇氣：漫步教師心靈[M].吳國珍，等譯.上海：華東師范大學出版社，2005：14.