基于化學學科本質的有效教學實踐

錢海如　閔蓉蓉

摘要：文章主要以物質性質、物質構成、物質的化學變化三個主題的教學案例為例，闡述初中化學有效教學要基于學科本質，發揮核心知識的統攝和衍生功能，關注認識方式的導向和引領價值，突出化學觀念的穩定和層次作用，關注學生的學習過程，重視培養學生的創新精神和實踐能力。

關鍵詞：初中化學；學科本質；核心知識；化學觀念；有效教學

文章編號：1008-0546（2014）06-0015-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.06.005

在新一輪課程改革背景下，實現初中化學教學的優質高效是師生共同的目標，以前那種忽視科學素養的培養、偏離化學學科本原、強化紙筆訓練的課堂教學已遠遠不能適應新的教育形勢。本文從物質性質、物質構成、物質的化學變化三個主題的教學案例出發，談談基于化學學科本質的有效教學的方法。

一、發揮核心知識在物質性質教學中的統攝和衍生功能

核心知識是每個教學活動單元中必須要讓學生掌握、理解、探明的主要知識技能，是一個學期教學、一個單元教學、一節課教學的主體內容與知識主干，是整個教學活動鏈條中的關鍵鏈環，是聯系全部教學活動的軸心骨，是教學活動之魂的棲息地。核心知識教學是整個教學活動的連心鎖，是賦予教學活動以整體性的關鍵。初中學生認識物質的水平必須是循序漸進的，即由對核心的代表物的認識走向一類物質的認識，由零散知識的認識逐步走向建構系統化的知識。

1. 核心知識是統領者與鏈接者

初中化學課程中物質性質教學的核心知識主要是由“核心代表物”承載的，這些“核心代表物”有三類，即身邊的代表性物質、學科發展的代表性物質、各物質類別的代表性物質，因此，在教學中我們要整體規劃，充分挖掘這些物質所承載的認識物質的科學思想和方法，實現以多角度認識物質為根本目標，以認識物質的性質為主要認識目標，并將對物質的理論認識轉變為真實情境中的認識。例如，“氧氣”和“二氧化碳”是初中化學中的核心代表物，以這兩種物質作為載體，要充分挖掘其承載的學科價值，研究恰當的學習方法，提高學生的科學素養。在“氧氣的性質”教學中，教師要善于幫助學生構建從化學學科的視角認識物質的框架，即學科方法。從教材的編排體系可以看出，氧氣是第一次接觸到的純凈物，而且學生剛剛熟悉了化學變化的概念，初步理解了化學是研究物質的組成與結構、性質與變化、用途與制法，在這樣一個前提下，面對氧氣的性質教學，就有必要適當系統地呈現給學生學習或研究物質性質的學科方法，即從哪些方面研究、怎樣通過實驗來研究、怎樣觀察實驗現象、怎樣驗證實驗結果、怎樣分析研究結論等，這些問題是“氧氣的性質教學”必須承載的，這樣會給學生今后研究和學習新物質提供基礎，做好鋪墊。因此，“氧氣的性質教學”要更加側重于學科的邏輯性、實驗的規范性，更加注重科學嚴謹的推理思維的培養以及對實驗結果的比較思維的培養。可以說，“氧氣的性質”教學對學生而言具有“以一應百”的優勢與潛能，在學科知識上具有統攝功能。

2. 核心知識有再生力與生發力

“二氧化碳的性質” 是安排在“氧氣的性質”之后的，教學中，教師要盡力引導學生運用已經初步構建的認識物質的框架。具體來說，教學中設計的問題應側重于怎樣分析實驗結果、怎樣自主設計實驗驗證猜想、怎樣歸納研究結論等。設計教學過程可以通過解釋性或說明性的問題作為任務驅動，激發學生好奇心和求知欲，在學生逐步解決相關問題之后，恰好是學生整體形成了二氧化碳的性質的過程。在這個過程中，學生會自覺運用“學科方法”，教師的教學明線是“問題導航”，學生的學習暗線是“認識二氧化碳”，教師的導學重點在回歸“學科方法”，學生的領悟難點在理解“學科方法”。 這樣，學生在今后學習其它物質的性質時就能自覺運用“學科方法”，可以說，核心知識具有衍生功能，一切外圍知識都是學習者逼近核心知識，最終將之消化、理解的墊腳石與助跑器。

二、關注認識方式在物質構成的教學中的導向和引領價值

認識方式是個體在知、覺、思維、記憶和理解問題等認知活動中加工和組織信息時所顯示出來的獨特而穩定的風格，科學的認識方式是人們在認識和改造世界中遵循或運用的、符合科學一般原則的各種途徑和手段。《義務教育化學課程標準（2011版）》對《物質構成的奧秘》的內容標準有這樣的闡述：從宏觀到微觀、從定性到定量，體現了化學學科發展的趨勢。對物質組成的微觀研究和定量研究使化學逐步成為能在實驗和理論兩個方面同時發展的一門自然科學。本主題的教學價值在于培養學生由表及里、由現象到本質、由宏觀到微觀的科學認識方式，鍛煉學生的推理邏輯思維和理論思維。教學中，幫助學生建立微粒的觀念是難點，對教師的要求也最高，如果處理不當，學生在此就出現分化。這就需要我們妥善運用觀察、想象、類比、模型、探究和實踐活動等方法，幫助學生逐步理解化學現象的本質，使學生逐步實現由單一的定性、定量、宏觀、微觀的認識逐步走向定性與定量相結合、宏觀與微觀相結合的認識。

1. 實驗探究是形成科學認識方式的基礎

實驗探究，可以激發學生的學習興趣和求知欲望。《物質構成的奧秘》主題中的三個核心概念的教學適宜按“分子→原子→元素”順序展開，在“分子、原子”中不僅要充分利用師生能做的實驗，激發學生的學習興趣，這些實驗有氨分子的運動、比較空氣和水在被壓縮時的體積變化情況、觀察并解釋濃氨水和濃鹽酸相互接近時的“空中生煙”現象、酒精和水的混合、品紅的擴散等，這些簡單可行的實驗是引導學生走進微觀世界的好幫手。而且還要利用科學家們做過的實驗視頻，激發學生的求知欲望，這些實驗有STM（掃描隧道顯微鏡）與“原子操縱”技術，盧瑟福的粒子散射實驗等，這些實驗雖然學校不能做，而視頻資料就能展示科學的進步，化學技術的發展，化學家們的追求，微觀世界的真實，這些無疑會幫助學生打開微觀世界的大門，更會激發學生進一步研究微觀世界的興趣和欲望。因此，以實驗探究引導學生去認識宏觀到微觀的一些具體現象和實例，引導學生承認微觀粒子的存在，進而慢慢步入了微觀世界，這是幫助學生形成科學認識方式的基礎。endprint

2. 理論建立是形成科學認識方式的關鍵

理論建立，能夠培養學生的邏輯思維和創新能力。本主題教學中對學生理論思維的鍛煉是難點，這需要在進行《原子》和《元素》教學時更加注意。對于《原子》的教學，適宜以時間為序展開：古代東方哲學的陰陽五行論→德謨克利特的古典原子論→牛頓的粒子學說→道爾頓的原子理論→阿伏加德羅分子理論→湯姆遜發現電子（原子的棗糕模型）→盧瑟福行星模型→發現質子和中子（原子核模型），有利于引導學生在具體的科學史實中了解科學家的嚴謹求實的科學態度，不斷領悟科學家們的“提出問題、實驗分析、建立模型、解釋現象”邏輯思維，在潛移默化中培養并提高學生的想象能力、創新能力，鍛煉理論思維。

本主題的學習是讓學生對物質的微觀結構有所了解，在此基礎上學生才能理解物質及其變化的本質，才能理解物質的多樣性和統一性，才能理解物質變化的客觀性和復雜性，才能形成化學的基本觀念并發展探究物質及其變化的興趣。通過實驗和理論兩個方面的相互作用，實現“宏觀世界”與“微觀世界”的相互“穿越”。在未來的學習過程中，要充分利用本主題所學知識，體現這些知識的價值，如對質量守恒定律的微觀解釋、金屬與酸或鹽溶液的置換反應的實質分析、復分解反應的條件、離子共存等問題的本質分析等。可以說，本主題的學習是基礎，是幫助學生形成科學認識方式的關鍵，后續的應用更是實踐與鞏固。我們的教學中就是要讓學生意識到：科學的發展就是一個不斷追求事物本質的過程，就是一個不斷建立科學理論的過程，就是一個不斷完善事物解釋的過程，就是一個不斷否定階段結論的過程。

三、突出化學觀念在物質的化學變化教學中的穩定和層次作用

觀念的形成不是一蹴而就的，它需要經過基礎知識→核心概念→基本觀念→應用于解決實際問題→基本觀念→……幾個反復過程方能形成一種較為完善的基本觀念，基本觀念一旦形成后就具有極強的穩定性。化學觀念引領教學，不是向學生頭腦中灌輸既定的事實和程序，而是創造一定的環境讓學生積極建構自己的經驗，重視問題的驅動。觀念的層次性是受學習者的認知水平的高低和知識經驗的多少影響的。一般說來， 學習者的認知水平越高，知識和經驗越豐富，越容易形成內容更完善、層次級別更高的觀念。

1. 化學觀念有助于增進學生對化學知識的學習和理解

《義務教育化學課程標準（2011版）》指出：“化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質及其應用的一門基礎自然科學，其特征是研究物質和創造物質。化學變化是化學研究的主要內容，它對認識和確定物質的組成、結構有著不可替代的作用。”化學學科有一套自己的“化學語言系統”——化學方程式、離子符號、微粒結構示意圖等，這樣的符號系統就是把化學變化從具體到抽象，有利于學生從微粒的角度、從本質的角度認識化學變化，從而建立系統的、定量地認識化學變化的方法。

例如，在物質的化學變化主題中關于“化學方程式的書寫”是初中化學學習的重要內容，《義務教育化學課程標準（2011版）》是從三條線索逐步引入的：第一條是通過實驗和生產生活中的事例認識典型的化學反應，掌握化學變化的判斷方法，知道化學反應一定是生成了新物質，并初步熟悉新物質的檢驗方法，幫助學生建立起正確表述化學變化的幾個環節，即描述反應物、生成物、反應條件以及反應過程中伴隨的現象，為書寫化學方程式奠定了變化本質基礎；第二條是認識物質的構成和組成，學會元素符號和化學式的意義和寫法，化合價的應用，使學生學會書寫符號并了解規則，理解符號意義，為書寫化學方程式奠定了符號系統基礎；第三條是理解質量守恒定律，利用相對原子質量、相對分子質量進行物質組成的簡單計算，從而幫助學生建立質量觀、元素觀、守恒觀，為書寫化學方程式奠定了質量守恒基礎。充分認識這三條線索，就可以在教學中要達到以下目標：使學生了解研究化學變化的科學方法，逐步發展對“物質的化學變化”的本質認識和規律認識，逐步形成“物質可以變化的”觀點。因此，沒有變化本質的基礎，就不能客觀地反映化學變化；沒有符號系統基礎，就不能對客觀的化學變化進行抽象地轉化、描述；沒有質量守恒基礎，就不能對客觀的化學變化進行定量的研究。

2. 化學觀念有助于提高學生發現問題和解決問題的能力

觀念的作用在于指導實踐。中學化學基本觀念的形成為學生提供觀察周圍事物的一種心理范式和思維習慣，能使學生自覺地利用化學的視角審視所見所學。中學化學教育一個非常重要的任務就是培養學生發現問題和解決問題的能力，化學基本觀念形成后，它反過來能指導學生用化學的觀念觀察和分析有關的化學問題。

例如，在物質的化學變化主題中關于“化學計算”是初中化學學習的難點之一，化學計算的教學承載著化學課程的兩個方面功能，一是認識和確定物質的組成、結構，二是從定量的角度認識化學變化，揭示物質的性質及其變化規律。通過化學計算的教學，可以幫助學生理解化學學科的本質，提高學生的化學科學素養。初中學生學習依據化學方程式的計算需要一個循序漸進的過程，即由簡單的化學方程式的計算逐步走向運用元素守恒的計算，由掌握化學計算的規則、方法、技巧逐步走向獲得解決問題的方式方法的認知策略，其難度與要求應該低于高中階段，決不能用過高的要求嚇跑學生。教學中，我們要幫助學生夯實化學方程式的意義，精準理解質量守恒定律，突出物質轉化以及元素守恒的關系式的意義，學會尋找質量比例關系，真正從定量的角度認識化學變化，解決化學實際問題。

《義務教育化學課程標準（2011版）》指出：“義務教育階段的化學教育，要激發學生學習化學的好奇心，引導學生認識物質世界的變化規律，形成化學的基本觀念；引導學生體驗科學探究的過程，啟迪學生的科學思維，培養學生的實踐能力；引導學生認識化學、技術、社會、環境的相互關系，理解科學的本質，提高學生的科學素養。”教師可以對照《義務教育化學課程標準（2011版）》，從教材的整體體系上研究教學法，研究時應側重于如何解析教材思路、怎樣優化教學思路以及怎樣恰當地對教材作適度演繹，將教學設計中的靜態構成要素（教學內容的確定、教學情景的設置）和動態構成要素（教學活動的組織、學習過程的指導）有機結合起來，回歸化學教育的本原，從化學的視角理解化學課程，實施有效教學，課堂教學既要深入到“情景性問題”和實踐活動所涉及到的實質性主題之上，又要使學生浸潤于“化學學科的本質”當中，讓課堂充滿濃厚的“化學味”，讓初中化學課程成為“科學教育的重要組成部分”，逐步使學生從化學的角度初步認識物質世界，提高學生運用化學知識和科學方法分析、解決簡單問題的能力，為學生的發展奠定必要的基礎。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2011版）[S]. 北京：北京師范大學出版社，2012

[2] 鐘立. 科學素養中化學素養的探析與培養[J]. 化學教育，2013，（11）：3-5

[3] 龍寶新. 走向核心知識教學：高效課堂教學的時代意蘊[J]. 全球教育展望，2012，（3）：19-24，62

[4] 王后雄. 中學化學新課程課堂教學設計 [J]. 中學化學教學參考，2008，（10）：12-15

[5] 杜明成. 中學化學基本觀念的內涵及其學習價值[J]. 山東教育，2006，（8）：26-28

[6] 錢海如. 初中化學課程中化學計算的教學策略[J]. 化學教學，2013，（11）：9-12，81endprint