高中化學以多重證據為導向的知識教學研究——以“金屬鈉的性質與應用”教學為例

黃智躍　黃宜美（莆田第五中學　福建莆田　3500；莆田第一中學　福建莆田　3500）

高中化學以多重證據為導向的知識教學研究——以“金屬鈉的性質與應用”教學為例

黃智躍1黃宜美2
（1莆田第五中學福建莆田351100；2莆田第一中學福建莆田351100）

摘要：為了糾正高中學生在學習元素及化合物知識中存在死記硬背、機械練習的錯誤做法，文章選取了高中化學《化學1》教材中“金屬鈉的性質與應用”這一課時，在知識教學中以多重證據為導向，通過對比分析，進行教學研究。

關鍵詞：高中化學；金屬鈉；多重證據；知識教學研究

中圖分類號：

文章編號：1008-0546（2015）03-0005-04G633．8

文獻標識碼：B

一、研究背景

元素及化合物知識教學歷來是無機化學教學中存在問題較多的一個領域，原因在于其涉及到的內容龐雜，描述性知識及化學方程式繁多，不易記憶，所以學生在學習中常感到枯燥無味、雜亂無章［1］。采取死記硬背、機械練習的大有人在，因此化學也被錯誤地貼上了“理科中文科”的標簽。學生高一學段學完該知識之后，高二學習的是《化學反應原理》、《物質結構與性質》或《有機化學》模塊，過了一年甚至更長時間，遺忘性大是可想而知的。高三復習時被迫花大量的時間和精力對基礎知識和化學方程式書寫進行強化訓練，非常被動。為了從定量角度探求以多重證據為導向的知識教學的有效性程度，以蘇教版《化學1》［2］中“金屬鈉的性質與應用”這一課時為載體，通過對比分析，進行研究。

二、研究依據及目的

“科學探究是一種重要而有效的學習方式”［3］，但并不是所有的問題都適合科學探究。從“科學探究構成要素關系圖”［4］（如圖1）可以看出：“收集證據”是科學探究中重要的構成要素。

圖1　科學探究構成要素關系圖

能否換個思路，在科學探究的過程中，在操作層面上，凸顯“收集證據”這一要素，把科學探究那種整體性的、全面進攻的態勢轉化為“為理解、記憶元素及其化合物知識服務”的重點突破呢？當凸顯“收集證據”這一要素后，以多重證據為導向的操作流程如圖2所示。為了清晰其操作流程，以“如何理解、記憶‘金屬鈉質軟’”為例，所展示的教學流程如圖3所示。

圖2　多重證據操作流程圖

圖3　多重證據教學流程例圖

從定性角度，基于證據的學習比沒有證據的學習更有效，因為多重證據能給大腦更強的刺激，從而能夠優化學習效果。為了能讓學生在掌握化學知識問題上達到理性思考、理解掌握、活學活用和長久記憶的目的，從定量角度，就“多重證據為導向”的知識教學有效性程度問題進行了對比研究。

三、研究對象和方法

選擇本校高一年段兩個學生學習水平相近的班級為研究對象，高一（2）班為實驗組，高一（3）班為參照組，具體情況如表1：

表1　研究對象及具體情況

本研究主要是為了檢驗學生掌握化學知識的思想方法和記憶的持久性，故調查問卷中的問題并不一定是考綱要求的主干知識。本問卷共設計4個問題，根據艾賓浩斯遺忘曲線［5］（如圖4所示），對兩組學生問卷調查在時間上與上課相距了16天，其目的是為了提高調查數據的可信度。

圖4　艾賓浩斯遺忘曲線

四、教學過程、調查結果及分析

1．表2對“金屬鈉質軟”的教學過程對比、調查結果及分析

對比班級3班［學生實驗1］讓學生觀察金屬鈉的保存方法，用小刀切開后觀察顏色變化情況。2班①［學生實驗1］讓學生觀察金屬鈉的保存方法，用小刀切開后觀察顏色變化情況。②給出數據并引導學生對比分析：教學過程　金屬　銀　銅　鋁　鈉硬度（金剛石＝10）　2．5～4　2．5～3　2．75　0．4調查問題1．你知道金屬鈉“質軟”是基于（　?。倏凑n本，聽老師說；②金屬鈉可以用小刀切割；③從硬度數據對比加深了印象A．①　B．②　C．②③選項　A　B　C百分率3班　20．4%　53．1%　26．5% 2班　6．0%　34．0%　60．0%分析A、C選項數據顯示：引入了金屬硬度的數據，多了一個證據的教學過程，就有更多學生克服依賴課本和老師的講解，更加注重實驗觀察和數據分析來加深對金屬鈉＂質軟＂的印象，實現由定性（教材介紹）→驗證（實驗）→定量（數據支持）的轉變。

2．表3對“為什么金屬鈉可以用于快中子反應堆里的熱交換劑”的教學過程對比、調查結果及分析

對比班級　3班2班教學過程①展示秦山核電站的圖片。②指導學生閱讀課本，指出可以用于快中子反應堆里的熱交換劑。①［信息提示］：Ⅰ．熔點：鈉：97．8℃；鉀：63℃。Ⅱ．當兩種金屬按一定組成比共熔時，其熔點總比任一組分金屬的熔點低。Ⅲ．鈉鉀合金（鈉：22．8%；鉀：77．2%）：熔點－12．3℃，具有較高的比熱容和較寬的液態范圍。②視頻播放（鈉鉀合金在膠頭滴管中的移動如圖5所示）。③展示秦山核電站的圖片。圖5視頻截圖：鈉鉀合金常溫下呈液態

調查問題2．你知道為什么金屬鈉可以用于快中子反應堆里的熱交換劑？（　）A．課本有說，但想不起來　B．知道鈉鉀合金常溫下呈液態但沒見過C．看到鈉鉀合金的熔點數據以及常溫下呈液態的視頻選項A　B　C百分率3班　51．0%　15．3%　32．7% 2班　12．0%　12．0%　76．0%分析　數據顯示：有了熔點數據對比（尤其是鈉鉀合金熔點：－12．3℃）、原理解釋、視頻呈現的多重證據教學過程，有理有據，大部分學生能理解到位，印象深刻，記憶持久。但2班仍有12．0%的同學選擇B選項，說明的確存在上課走神或者遺忘性強的同學。

3．表4對“過氧化鈉呈淡黃色的記憶來自于什么？”的教學過程對比、調查結果及分析

對比班級　3班2班①實驗改進［6］并演示如圖6、圖7所示：教學過程①［演示實驗2］將一小塊鈉放在石棉網上加熱至燃燒，觀察現象。②由于在石棉網上看到的大部分都是黑色固體，只有中部有少量呈淡黃色，故取出裝有過氧化鈉的試劑瓶讓學生觀察。圖6改進實驗裝置圖　　圖7改進實驗后生成的過氧化鈉②在展臺上展示反應產物，清楚地看到淡黃色的過氧化鈉粉末調查問題　3．你對過氧化鈉呈淡黃色的記憶來自于（　）A．課本里有，老師也有強調過　B．從鈉在石棉網上燃燒的產物中看到的　C．老師有特別演示，淡黃色看的很清楚選項A　B　C百分率3班　24．5%　16．3%　59．2% 2班　4．0%　12．0%　84．0%分析　調查數據表明：在實驗過程中所呈現產物的印象要比原物展示所產生的記憶效果要強得多，但2班B選項的選擇率仍為12．0%，與上一題數值驚人相同，說明該班確實存聽課效率不高、遺忘性強的學生。

4．表5對“怎么記住有關金屬鈉的化學方程式”的教學過程對比、調查結果及分析

對比班級　3班2班教學過程（以鈉和水反應為例）①、②、③同左。④根據金屬活動性順序表，鈉可以置換出氫氣，說明生成氫氣的合理性。⑤根據化合價的變化情況（電子守恒），得出生成的氣體不可能為氧氣；根據元素守恒，該氣體只能是氫氣。⑥從反應類型上看，該反應屬于置換反應。⑦學生根據上述論證過程書寫化學方程式。調查問題　6．你怎么記住并書寫有關鈉化學性質的化學方程式的？（?。〢．根據課本提供，多加練習B．對反應原理不是很清楚，主要靠記憶C．根據實驗現象和相關化學原理，挺清晰的選項A　B　C百分率3班　36．7%　26．6%　36．7% 2班　22．0%　6．0%　84．0%①實驗演示：金屬鈉和水反應。②根據滴加酚酞后的水溶液變紅，說明有氫氧化鈉生成。③根據熔化后的小球四處游動，并發出嘶嘶的聲響，說明有氫氣生成。④學生根據產物書寫化學方程式。分析從3班、2班A、B選項百分率之和分別為63．3%和28．0%看出：學生在化學方程式的書寫上靠記憶和機械練習的慣性頑固存在?？上驳氖牵篊選項選擇率的不同，說明單純通過強化練習來提高學生對化學方程式的掌握是不可靠的，而有化學反應原理的多重證據所達到的效果更令人滿意。

五、結果與討論

1．實驗組（2班）和參照組（3班）A選項選擇率對比結果（如圖8所示）與討論

圖8　A選項選擇率情況對比

各題有關A選項內容設置的主要目的是為了調查學生在化學相關知識的掌握上對課本和老師講解的依賴程度，該項選擇率越高，說明學生的內化能力、主動性就越弱，對知識的掌握就越被動、越膚淺。對照組（3班）圖8中的4道題平均選擇率為33．2%，而試驗組（2班）平均選擇率為11．0%，實驗組整體數據明顯偏低，說明以多重證據為導向的教學，學生在把握學科本質方面的內化能力越強，記憶更持久。但第4題實驗組仍有22．0%的學生認為化學方程式的書寫主要依靠多加練習、機械訓練，說明要改變這一不良慣性，光靠一次這樣的課堂教學是不夠的，從而樹立起堅持該方法教學的信心，讓學生在頻繁的多重證據的陶冶下，更加注重學科思想的滲透，開闊思維，積極思考，就一定有更好成效，本研究的數據調查結果本身就給我們以有力的佐證。

2．參照組（3班）和實驗組（2班）C選項選擇率對比結果（如圖9所示）與討論

圖9　C選項選擇率情況對比

該選項為本次調查中預設的理想選項，令人疑惑的是：①對照組（3班）在問卷的1、2兩題中，上課時老師是沒有給學生提供硬度和熔點對比數據以及相關的視頻播放的，為什么C選項的選擇率仍有26．5%和32．7%？②第3題中，老師沒有給該班學生進行實驗改進后的演示，為什么選擇率仍有59．2%？事后，筆者對該班學生做了訪談。原因有：①本次調查時間為上課后的第16天，兩個班級又為隔壁班，學生之間的交流是不可避免的。剛上完課的走廊上，就聽到2班對3班學生津津樂道地講述那些自己覺得好玩的東西。②學生因應試思維的影響，害怕答不好受老師的批評，有迎合的意味存在。對照組因以上原因雖然提高了選擇率，但恰恰是對實驗組數據的有力映襯，反而凸顯該研究的可靠性。對照組（3班）、試驗組（2班）各題C選項平均選擇率分別為38．8%、73．0%的數據表明：以多重證據為導向的教學，能夠讓學生更加理性地開展對化學的學習，是對依賴死記硬背，機械練習的有力轉變！多一重證據，就多一份收獲。

六、結語

本次的調查分析可知：高中化學中，提倡以多重證據為導向的“元素及化合物”知識教學，在還原化學學科本質，拋棄依賴死記硬背和機械訓練的錯誤做法；在掌握化學知識問題上達到理性思考、理解掌握、活學活用和長久記憶等方面是有好的成效的。

參考文獻

［1］提淑華．提高元素化學的教學質量探析［J］．沈陽師范學院學報（自然教學版），1996，（2）

［2］王祖浩主編．普通高中課程標準實驗教科書·化學1（必修）［M］．南京：江蘇教育出版社，2009：49～50

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

［4］鄭長龍．論化學教學中學生得出結論能力的發展［J］．化學教育，2003，（7－8）：11～14

［5］張國忠．遺忘規律的探索與應用［J］．繼續教育研究，2012，（6）：86～88

［6］劉懷樂．鈉在空氣中燃燒制過氧化鈉的再實踐和再認識［J］．化學教育，2009，（3）：67－69

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．03．002