陳立銘 李德前 經(jīng)雪茜
摘要:針對“物質(zhì)在水中的分散”教學(xué)內(nèi)容,闡述了教學(xué)實(shí)施流程、教學(xué)目標(biāo)預(yù)設(shè)、學(xué)生活動設(shè)計等。旨在以真實(shí)的問題情境創(chuàng)設(shè)任務(wù)活動,關(guān)注學(xué)生在探究過程中化學(xué)核心素養(yǎng)的進(jìn)階提升。
關(guān)鍵詞:物質(zhì)分散;主活動導(dǎo)學(xué);核心素養(yǎng);模型認(rèn)知
文章編號:1008-0546(2022)07-0030-05中圖分類號:G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2022.07.008
一、問題的提出
為建立核心素養(yǎng)與課程教學(xué)的內(nèi)在聯(lián)系,充分挖掘課程教學(xué)對全面貫徹黨的教育方針、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)、發(fā)展素質(zhì)教育的獨(dú)特育人價值,化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)基于學(xué)科本質(zhì)凝練了化學(xué)學(xué)科的五大核心素養(yǎng)?!澳P驼J(rèn)知”是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分。模型的概括能夠幫助教師和學(xué)生在面對復(fù)雜問題時,可以選取合適認(rèn)識角度,及時調(diào)用相應(yīng)的推理模式,促進(jìn)學(xué)科知識網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)化、學(xué)科知識理解的系統(tǒng)化,發(fā)展學(xué)生表達(dá)的科學(xué)性和邏輯性,形成有效解決多種問題的科學(xué)實(shí)踐[1]。
作為啟蒙階段的初中化學(xué),不僅要引導(dǎo)學(xué)生全面認(rèn)識物質(zhì)世界的變化規(guī)律,還要在活動中激發(fā)學(xué)生交流討論,啟迪學(xué)生的思維,拓展學(xué)生的視野[2]。這就要求我們教師要在教學(xué)中,以“學(xué)生為主”進(jìn)行活動創(chuàng)設(shè),將學(xué)生的認(rèn)識角度及其基于該角度的認(rèn)識思路和推理路徑外顯化。示范、分析解決問題的思維和有邏輯的推理,發(fā)展學(xué)生在面對陌生問題情境時,主動調(diào)用不同認(rèn)識角度進(jìn)行有效關(guān)聯(lián),通過現(xiàn)實(shí)與學(xué)科視角進(jìn)行科學(xué)實(shí)踐探究的能力。
“模型認(rèn)知”既可以指基于特定理論模型,形成對客觀事物的形象化認(rèn)識,如分子、原子結(jié)構(gòu)模型;也可以指基于認(rèn)識模型,形成對特定化學(xué)問題(概念)系統(tǒng)分析的思維過程;還可以指基于特定認(rèn)識模型將大量事實(shí)性知識轉(zhuǎn)化為對某認(rèn)識對象(某物質(zhì)、一組物質(zhì)、某核心元素化合物、不同元素)的認(rèn)識系統(tǒng),該系統(tǒng)既包括重要的事實(shí)性知識,也包括針對該認(rèn)識對象可能的認(rèn)識角度及利用該認(rèn)識角度的具體認(rèn)識思路[3]?;谝陨纤伎?,筆者設(shè)計了“物質(zhì)在水中的分散”課例,旨在開展“以生為主”的活動創(chuàng)設(shè),探討初中化學(xué)教學(xué)中“模型認(rèn)知”素養(yǎng)培育的相關(guān)問題。
二、基于模型認(rèn)知的教學(xué)活動設(shè)計
筆者以現(xiàn)行滬教版“物質(zhì)在水中的分散”為基礎(chǔ),適當(dāng)融合人教版“溶液的形成”、粵教版“溶解與乳化”及仁愛版“物質(zhì)的溶解過程”等幾種《義務(wù)教育教科書·九年級化學(xué)》中的相關(guān)內(nèi)容[4-8],各取所優(yōu),并基于生活實(shí)際及化學(xué)實(shí)驗(yàn)開展“以生為主”的活動創(chuàng)設(shè),形成對特定化學(xué)問題(概念)系統(tǒng)分析的思維過程,推動學(xué)生“模型認(rèn)知”建構(gòu)和學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展。
1.制定教學(xué)和評價目標(biāo)
從不同版本教材內(nèi)容分析看,人教版教材主要涉及溶液及其應(yīng)用、溶解過程中的吸熱和放熱、乳化現(xiàn)象;粵教版教材主要涉及溶解現(xiàn)象、溶液、影響溶解的因素、乳化作用;仁愛版教材主要涉及物質(zhì)的分散、物質(zhì)的溶解、溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù);滬教版教材主要涉及溶解與乳化、物質(zhì)溶解過程中的能量變化、水溶液的某些性質(zhì)。本節(jié)課應(yīng)以初步探究物質(zhì)在水中分散形成體系的概念建構(gòu)和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用為核心,認(rèn)識溶解現(xiàn)象,建立較為科學(xué)的溶液概念;認(rèn)識乳化作用和原理,了解乳化現(xiàn)象在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的廣泛存在。
從學(xué)生認(rèn)知發(fā)展分析看,學(xué)生通過前期章節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí),已經(jīng)初步學(xué)會了由身邊“單一物質(zhì)”(氧氣、二氧化碳、水等)的認(rèn)識模型逐漸向“一組物質(zhì)”(金屬、金屬材料、溶液等)認(rèn)識模型的轉(zhuǎn)化,為下一階段學(xué)習(xí)酸、堿、鹽等類物質(zhì)奠定基礎(chǔ);初步學(xué)習(xí)了從宏觀現(xiàn)象(物質(zhì))到微觀本質(zhì)(結(jié)構(gòu)),再到符號表征的學(xué)科表達(dá)等認(rèn)識思路,知道可以從宏觀與微觀相結(jié)合的視角分析和解決實(shí)際問題;初步形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”“性質(zhì)決定用途”的觀念。
從課程標(biāo)準(zhǔn)要求分析看,強(qiáng)調(diào)從學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā),密切聯(lián)系生產(chǎn)生活,在本節(jié)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中選擇列舉了溶質(zhì)溶解時的放熱(或吸熱)現(xiàn)象,觀察生產(chǎn)、生活中的乳化現(xiàn)象,有機(jī)玻璃的溶解與黏接,食品中乳化劑等學(xué)習(xí)情境,旨在強(qiáng)調(diào)溶解現(xiàn)象是普遍存在的,并與人類生產(chǎn)生活密切相關(guān),學(xué)習(xí)化學(xué)就是為生產(chǎn)、生活服務(wù)。綜上所述,我們確定了如下教學(xué)與評價目標(biāo)[9]。
(1)教學(xué)目標(biāo)
①運(yùn)用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境,激發(fā)學(xué)生的好奇心,通過學(xué)生分析、學(xué)生推理等,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識研究對象,探究“物質(zhì)在水中分散”的本質(zhì)原因。
②通過實(shí)驗(yàn)、觀察、例舉、分析、表達(dá)等方式和手段,引導(dǎo)學(xué)生從“宏觀、微觀、符號(圖示)”等視角,感悟物質(zhì)分散的規(guī)律之美,提煉溶液、濁液、乳化等核心概念。
③通過分組實(shí)驗(yàn)、對比實(shí)驗(yàn)等,探究生活中食鹽、蔗糖、泥土、食用油等幾種物質(zhì)在水中的分散;觀察乳濁液(食用油與水混合體系)滴加洗潔精,振蕩,了解乳化作用,解釋其生產(chǎn)生活中的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用;經(jīng)歷比較完整的實(shí)驗(yàn)探究過程,增強(qiáng)對科學(xué)探究的理解;體會小組合作的意義和快樂。
(2)評價目標(biāo)
①通過對一段泡沫被一種液體逐漸“吞噬”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析、交流和點(diǎn)評,診斷并發(fā)展學(xué)生觀察品質(zhì)(孤立水平、系統(tǒng)水平)。
②通過對幾種常見物質(zhì)在水中分散的實(shí)驗(yàn)和分析,診斷并發(fā)展學(xué)生對物質(zhì)分散本質(zhì)的認(rèn)識進(jìn)階(物質(zhì)水平、元素水平、微粒水平)和認(rèn)識思路結(jié)構(gòu)化水平(視角水平、內(nèi)涵水平)。
③通過對溶液、乳化現(xiàn)象等在生產(chǎn)生活中應(yīng)用的討論和點(diǎn)評,診斷并發(fā)展學(xué)生對化學(xué)價值的認(rèn)識水平(學(xué)科價值視角、社會價值視角、學(xué)科和社會價值視角)。
2.教學(xué)思路和流程設(shè)計
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為,學(xué)生的學(xué)習(xí)需要學(xué)生個體通過主動的學(xué)習(xí)活動建構(gòu)自己的認(rèn)識。本節(jié)課以遞進(jìn)式探究實(shí)驗(yàn)為情境,創(chuàng)設(shè)具有層次的活動鏈,引導(dǎo)學(xué)生觀察、實(shí)驗(yàn)、比較物質(zhì)分散的宏觀現(xiàn)象,嘗試進(jìn)行科學(xué)推理與匯報結(jié)果;給學(xué)生布置利用化學(xué)概念原理等進(jìn)行推理的任務(wù),用微觀視角分析、解釋物質(zhì)溶解、溶液等核心知識;讓學(xué)生用符號(圖示)表述物質(zhì)分散過程,實(shí)現(xiàn)“宏、微、符”三重表征的自主轉(zhuǎn)化,并讓學(xué)生關(guān)聯(lián)生活實(shí)際進(jìn)行學(xué)以致用,有效建立特定認(rèn)識對象的不同認(rèn)識角度及該認(rèn)識角度的具體認(rèn)識思路,驅(qū)動學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)認(rèn)知活動,幫助學(xué)生建立認(rèn)識角度和提升學(xué)生認(rèn)識發(fā)展水平[10]。
本節(jié)課的教學(xué)流程如圖1 所示,學(xué)生多角度認(rèn)識物質(zhì)分散的思路模型如圖2所示。
3.教學(xué)活動和設(shè)計意圖
(1)獲取信息,自主思考
課題引入——實(shí)驗(yàn)激疑,初識“物質(zhì)分散”
【演示實(shí)驗(yàn)】一段泡沫條被一種液體(汽油)逐漸“吞噬”而消失,并通過不斷振蕩加速泡沫條消失。
【活動設(shè)計】(1)獨(dú)立觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,安靜思考并嘗試解釋產(chǎn)生現(xiàn)象的原因。(2)組內(nèi)交流實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié),互相分享解釋產(chǎn)生現(xiàn)象的原因。(3)學(xué)生代表匯報,主動分享交流成果。
【學(xué)生代表】泡沫條消失可能是因?yàn)榘l(fā)生了泡沫與液體之間的化學(xué)反應(yīng);也可能是泡沫溶解在液體里了。振蕩加快了泡沫的消失,但無法看到泡沫消失的過程?!?/p>
【點(diǎn)評過渡】教師及時肯定學(xué)生觀察仔細(xì)、思考深入。緊接著引導(dǎo)學(xué)生自主思考,如何解決“沒有看到白色泡沫逐漸消失的過程”呢?泡沫又是如何進(jìn)入液體而消失的呢?
【活動設(shè)計】請結(jié)合實(shí)驗(yàn)筐內(nèi)提供的用品:紅糖(3-4粒)或固體高錳酸鉀(1-2粒)、水(500 mL)、大燒杯、石棉網(wǎng)、酒精燈、三腳架、火柴等,設(shè)計實(shí)驗(yàn)觀察“固體物質(zhì)如何分散在水中”,完成表格1。
設(shè)計意圖:本環(huán)節(jié)注重從真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境入手,用現(xiàn)實(shí)生活中物質(zhì)之間反應(yīng)產(chǎn)生的現(xiàn)象,引起學(xué)生認(rèn)知注意,激發(fā)學(xué)生思維活力,然后以分組實(shí)驗(yàn)的形式將少許紅糖(或高錳酸鉀)放入500 mL 水中觀察現(xiàn)象,并嘗試通過加熱的方式,加快紅糖(或高錳酸鉀)分散?;谝延械恼J(rèn)識模型將事實(shí)性知識轉(zhuǎn)化為認(rèn)識對象。通過分析、推理等方法,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識研究對象,激起探究其本質(zhì)的欲望[11]。
(2)學(xué)力提升,主體建構(gòu)
規(guī)律提煉——三重表征,再識“物質(zhì)分散”
【活動設(shè)計】運(yùn)用分類觀探究生活中幾種物質(zhì)在水中的分散(主要實(shí)驗(yàn)用品:食鹽、蔗糖、泥土、食用油、水、小燒杯等)。
【學(xué)生活動】①以小組為單位,依據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,然后,嘗試推測體系性質(zhì),進(jìn)行初步分類,并完成表2所示學(xué)案。
②請各小組繼續(xù)實(shí)驗(yàn),通過將鹽度計放入食鹽與水或蔗糖與水形成的液體的不同部位,觀察其數(shù)值變化,測定不同部位溶液的濃度。
【主體建構(gòu)】①據(jù)此你們小組對食鹽與水、蔗糖與水形成的體系有何新的認(rèn)識?②從宏觀物質(zhì)分類看食鹽水、蔗糖水是否屬于純凈物?說出你的理由。
【小結(jié)過渡】我們把像食鹽分散到水中、蔗糖分散到水中,這樣的一種物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)中的過程,叫做物質(zhì)的溶解。而把物質(zhì)溶解后形成的均一、穩(wěn)定的混合物叫做溶液。物質(zhì)溶解是個過程,那么這個過程又是如何發(fā)生和進(jìn)行的呢?
【活動設(shè)計】①獨(dú)立思考構(gòu)成氯化鈉晶體、蔗糖晶體的基本微粒分別是什么?請書寫出構(gòu)成氯化鈉晶體的微粒符號。
②視頻觀察:氯化鈉晶體的溶解過程。
③動手操作:利用微粒(鈉離子、氯離子、水分子)模型表示氯化鈉晶體溶解過程。
④繪制圖片:以“”代表蔗糖分子,以“”
代表水分子,通過畫圖表述蔗糖晶體溶解過程。
【學(xué)生活動】思考、書寫、擺放、繪圖、表達(dá)。
【主體建構(gòu)】①結(jié)合以上分析,你認(rèn)為物質(zhì)溶解形成的溶液中有哪些微粒存在?氯化鈉晶體、蔗糖晶體溶解在水中逐漸“消失”的本質(zhì)原因是什么呢?
②請嘗試從微觀角度給溶液下個定義。
【小結(jié)過渡】溶液是物質(zhì)以分子或離子的形式分散到另一種物質(zhì)的分子或離子中形成的均一、穩(wěn)定的混合物。
【自主思考】“泡沫吞噬實(shí)驗(yàn)”所形成的液體屬于什么體系?請說出你的推測理由。
【小結(jié)過渡】我們初步認(rèn)識了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容①②形成的均一、穩(wěn)定的體系為溶液,而實(shí)驗(yàn)內(nèi)容③④形成的易分層、不穩(wěn)定的體系,我們稱之為濁液。像實(shí)驗(yàn)內(nèi)容③這種不溶于水的固體小顆粒與水形成的體系為懸濁液;實(shí)驗(yàn)內(nèi)容④這種以小液滴形式分散于水中,則形成乳濁液。濁液也有廣泛用途。例如,用X射線檢查腸胃病時,讓病人服用的鋇餐就是硫酸鋇的懸濁液。粉刷墻壁用的乳膠漆的主要原料——乳液是乳濁液。在農(nóng)業(yè)上,為了合理使用農(nóng)藥,常把不溶于水的固體或液體農(nóng)藥配制成懸濁液或乳濁液,用來噴灑受病蟲害的農(nóng)作物。
【活動設(shè)計】①演示實(shí)驗(yàn):任選一組學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容④(食用油與水混合體系)的燒杯振蕩后,倒出一半液體于另一空小燒杯中,靜置,觀察;然后向其中一小燒杯內(nèi)滴加少許洗潔精,再振蕩,靜置,觀察。
②實(shí)物投影:將上述兩個小燒杯進(jìn)行同時投影,對比觀察。
③動畫模擬:乳化作用。
【學(xué)生活動】①獨(dú)立觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,安靜思考并嘗試解釋產(chǎn)生現(xiàn)象的原因。②組內(nèi)交流實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié),嘗試分享解釋產(chǎn)生現(xiàn)象的原因。③學(xué)生代表匯報,主動分享交流成果。
【主動分享】代表1:通過對比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,添加洗潔精振蕩后,食用油和水沒有明顯分層,形成了比較穩(wěn)定的體系。代表2:洗潔精使植物油在水中分散成無數(shù)細(xì)小的液滴,從而使植物油和水不再分層,體系穩(wěn)定性增強(qiáng)。......
設(shè)計意圖:本環(huán)節(jié)主要圍繞核心概念,以實(shí)驗(yàn)、觀察、推斷為基礎(chǔ),通過學(xué)生自主、合作、交流、研討等方式,引導(dǎo)學(xué)生從宏觀、微觀、符號(圖示)中去感悟物質(zhì)分散的規(guī)律之美,提煉概念,形成對特定化學(xué)問題系統(tǒng)分析的思維過程,用于具體問題的分析解決[12]。
(3)問題解決,主動分享
學(xué)以致用——聯(lián)系實(shí)際,悟識“物質(zhì)分散”
【活動設(shè)計】①獨(dú)立思考:本節(jié)課我們做了哪些實(shí)
驗(yàn)?實(shí)驗(yàn)操作中哪些方法加快了物質(zhì)溶解過程?你還有何方法可以加快物質(zhì)溶解?
②合作學(xué)習(xí):如何才能加快冰糖在水中的溶解速度[13]?
【學(xué)生活動】以小組為單位完成學(xué)案(表3)。表 3 固體物質(zhì)(冰糖)在水中加速溶解的實(shí)驗(yàn)方案
學(xué)習(xí)項目如何加快冰糖在水中的溶解速度
小組建議①②③
設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案(要求選擇一條建議,以文字或畫圖形式表述。)
【分組實(shí)驗(yàn)】利用實(shí)驗(yàn)筐中提供的主要用品:沾有油污的布條(3條)、水(50 mL)、洗衣液(與水1:2配比20 mL)、汽油(20 mL)、礦泉水瓶(330 mL 的3個)、鑷子等。
實(shí)驗(yàn)步驟:①將沾有植物油的小布條用鑷子夾持分別放入礦泉水瓶內(nèi);②將3個礦泉水瓶進(jìn)行編號,并分別向不同礦泉水瓶內(nèi)加入20 mL水、20 mL洗衣液(與水1:2配比)、20 mL 汽油;③將礦泉水瓶蓋旋緊,然后,同時用力振蕩30 s;④用鑷子取出布條觀察。
【主動分享】①實(shí)驗(yàn)觀察布條不同現(xiàn)象,推測不同清洗效果的原因。
②請結(jié)合以上活動,聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)例,例舉去除油污的方法,并嘗試解釋去除油污的原理(或理由)。
設(shè)計意圖:教師引導(dǎo)學(xué)生從生活實(shí)際應(yīng)用的角度,通過對如何加快冰糖溶解速度的實(shí)驗(yàn)探究、對不同溶劑去油污實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析等,加強(qiáng)學(xué)生對溶解認(rèn)知模型的理解;通過分別用水、洗衣液、汽油對沾有油污的衣物進(jìn)行清洗效果對比,促進(jìn)對乳化作用的認(rèn)識,加深理解溶解現(xiàn)象和乳化現(xiàn)象的本質(zhì)區(qū)別。在教師的引導(dǎo)下,進(jìn)一步聯(lián)系日常生活中干洗以及眼鏡片的共振清洗等油污清洗事例,開闊學(xué)生視野,激發(fā)學(xué)生興趣和深入探究的欲望。學(xué)生以“學(xué)進(jìn)去、講出來”的方式,通過思考、表達(dá)、交流、操作、書寫等活動的形式,將學(xué)習(xí)歷程進(jìn)行盤點(diǎn),使知識在主動分享中得以升華,使問題在實(shí)際應(yīng)用中得以解決[14]。
三、總結(jié)與反思
1.教學(xué)設(shè)計需關(guān)注學(xué)科特征思維模式的建構(gòu),滲透化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)
《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》中明確指出:學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn),是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時,除關(guān)注知識的連貫性和完整性,還應(yīng)重視以化學(xué)知識為載體,在具體的教學(xué)環(huán)節(jié)中從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析、解決實(shí)際問題,多角度認(rèn)識物質(zhì)是運(yùn)動和變化的,物質(zhì)變化是需要一定條件和遵循一定規(guī)律的。通過分析、推理等方法認(rèn)識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系,建立認(rèn)知模型。
2.教學(xué)過程還需持續(xù)關(guān)注“以生為主”的活動創(chuàng)設(shè),注重學(xué)力提升
化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。“素養(yǎng)為本”的教學(xué)倡導(dǎo)真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè),開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的科學(xué)探究活動,強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計,注重激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。在教學(xué)活動中,將學(xué)習(xí)內(nèi)容或任務(wù)潛置于學(xué)習(xí)活動,使學(xué)生盡可能經(jīng)歷知識發(fā)生、發(fā)展的過程。通過學(xué)習(xí)活動的建構(gòu),在學(xué)生認(rèn)知瓶頸處創(chuàng)設(shè)真實(shí)而有用的情境,由聚焦學(xué)生的“表現(xiàn)力”到注重學(xué)生的“思維力”去設(shè)置活動鏈,激發(fā)學(xué)生的猜想與聯(lián)想,指向思維的邏輯發(fā)展方向,使課堂教學(xué)充滿思維碰撞式的對話。以問題解決為中心,關(guān)注學(xué)生能力的思維進(jìn)階,使學(xué)生在科學(xué)實(shí)踐中理解知識、培養(yǎng)技能、發(fā)展智力、育養(yǎng)人格。
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