基于化學科學本質理解的教學實踐與反思*

陳美釵 吳新建 張賢金

摘 要充滿“化學味”的課堂教學要能夠體現化學學科內涵、學科思維、研究的視角及研究的價值等，化學教師應理解化學科學的特質。以九年級化學“常見金屬的化學性質”（滬教版）教學為例，通過挖掘教學內容的教育價值，幫助學生在獲得知識的同時，重視化學觀念的教育，關注化學學習方式、方法的熏陶和訓練，精心設計實驗探究的核心問題，開發(fā)基于學科理解的情境資源，落實化學科學本質的教學，讓課堂教學充滿“化學味”。

化學味 化學科學的特質 教學案例

每一門學科由于其學科特質不完全相同，所呈現的課堂教學也不完全相同。通俗地說，每一門學科的課堂教學“味道”應該是不一樣的。讓課堂教學充滿“化學味”，要求化學課堂教學能夠體現化學學科特點，使化學課堂教學區(qū)別于其他學科的課堂教學。要實現這樣的要求，其本質是要把握化學科學的特質，并使用合適的策略來實施課堂教學，從而在化學課堂教學過程中，很好地體現化學學科內涵、學科思維、研究的視角及研究的價值等，從而體現出“化學味”。

一、化學課堂教學“化學味”缺失現狀分析

針對“化學味”，很多化學教師會有這樣的疑問：作為一名化學教師，任教的是化學課，怎么會缺少“化學味“呢？就此問題，我們通過三個教學案例作分析探討。

1.沒有把握住化學宏觀現象背后的微觀本質

案例一：教師執(zhí)教九年級化學“溶液的形成”。首先提出問題：固體和液體混合會有什么現象？然后組織學生動手進行三組固體物質（蔗糖、泥沙、碘）與液體（水、酒精、汽油）混合的實驗，組織匯報實驗現象與結論，引出懸濁液、乳濁液、溶液的概念，著重講解溶液概念，最后課堂練習，交流生活中溶液的應用。一節(jié)課下來，有實驗，有活動，有交流，有討論，教師親和力強，師生互動好。

問題分析：化學以揭示宏觀現象的微觀本質為核心，對于溶液的形成，教學中沒有揭示溶液均一、穩(wěn)定這一宏觀特征的微觀本質，顯然該教學過程的“化學味”淡。

2.教學過程其他學科教師按照教材也可以完成

案例二：教師執(zhí)教九年級化學“金屬的化學性質”。

師：同學們，這一節(jié)課，我們要講金屬的化學性質。

金屬有如下化學性質：

1.能與氧氣反應

2.能與酸反應

3.能與硫酸銅溶液反應

……

（教師在呈現知識條目的同時，依據教材提供的實驗，進行演示、講解、描述實驗現象、書寫相關化學方程式、講解置換反應的概念。）

問題分析：羅列物質的組成、性質、變化和用途等，對知識進行條分縷析的講解、詮釋，學生學到的只是靜態(tài)的知識，這樣的教學即便不是化學專業(yè)出身的教師，通過閱讀相關的教案，也可以一條條講清楚，顯然，該教學過程的“化學味”不夠耐人尋味。如果采取探究模式開展物質性質的教學，關注知識的形成過程，使教學過程成為學生從化學視角認識、審視自然和生產生活中化學現象的過程，發(fā)揮物質性質的教學價值，則“化學味”濃。

3.忽視了化學知識背后的教學功能和價值

案例三：教師執(zhí)教九年級化學“原子的質量”。教師介紹什么是相對原子質量、提供作為相對原子質量基準的1個碳原子的質量和1個氧原子的質量并要求計算氧的相對原子質量、展示幾種原子的相對原子質量、指導查閱原子的相對原子質量、介紹相對分子質量概念、示范CO2、O2、Ca（OH）2等相對分子質量的計算、學生模仿訓練、講評、課堂練習。

問題分析：對于相對原子質量的教學，普遍是教學生記住什么是相對原子質量，然后展示常見元素的相對原子質量數值，這些內容對于學生的用處在于進行有關化學方程式計算的時候，要計算有關物質的相對分子質量，或者是根據物質的化學式計算某種元素的含量。反思這種教學思路，學生只是會進行有關的計算，而沒有計量的意識[1]。這樣的教學把為什么提出相對原子質量的初衷，即把相對原子質量的形成過程給忽略了，舍棄了這個理論中蘊涵的極大的人類智慧。

類似上述案例普遍存在，且時有發(fā)生。出現以上教學現象的根本原因在哪兒呢？筆者認為，主要是對化學科學的特質不清楚。通過問卷調查發(fā)現，目前不少教師甚至優(yōu)秀教師并未能很好地理解化學科學本質，造成對教學價值認識不到位，最終影響教學目標的達成。

二、化學教師應理解的化學科學的特質

《義務教育化學課程標準（2011版）》強調：“化學教學應使學生逐步領會化學科學的本質，發(fā)展學生對化學科學本質的理解”[2]。要落實這一要求，首要的任務是認真研究課程標準，把握化學科學的特質。

特質原本屬于心理學概念，是指“決定個人行為傾向的個性心理結構”，它“具有獨特性、情境性和相對穩(wěn)定的特點”[3]。不難理解，人之所以成為獨特的人，是因為具有不同的特質。同理，可以將學科特質理解為一門學科區(qū)別于其他學科的獨特的學科內涵，它包括學科研究的基本問題、研究的獨特的視角、學科基本任務、學科研究的方法論以及學科思想觀念等。

1.化學研究的基本問題

《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、性質及應用的一門基礎性的自然科學，其特征是研究物質和創(chuàng)造物質。”[2]這一學科性質的界定，很好地反映化學研究物質及其變化的獨特視角——從原子、分子水平（視角）開展研究。通過在原子、分子水平上對物質及其變化的研究，揭示物質的微觀構成、物質變化的微觀本質，進而提出物質組成與變化的基本規(guī)律，并以此規(guī)律來指導“創(chuàng)造物質”。

宏觀與微觀的聯系是化學不同于其他科學最特征的思維方式。九年級化學教科書（滬教版）第一章、第二章更多的是宏觀視角；第三章轉入分子、原子，通過水通電分解的微觀過程揭示化學變化的本質；第四章的質量守恒定律，從微觀的角度揭示為什么化學變化應遵守質量守恒定律；第六章“溶液”的學習，從溶質、溶劑間相互作用的視角理解溶解、溶液均一性及水溶液的某些性質（如導電性）；第七章“酸”和“堿”等的學習，建立起從微觀視角看物質構成（含有H+或OH-）、物質的性質（酸的通性是由于溶液中存在H+、堿的通性是由于溶液中存在OH-）、從微觀角度理解中和反應本質（H+與OH-結合成H2O，導致酸堿各自的特性消失等）。

2.化學研究的基本方法

“化學是一門以實驗為基礎的學科”，這一課程性質體現了化學實驗是化學研究的基本方法和途徑。由于化學是在微觀層面上研究物質及其轉化規(guī)律的，分子與原子肉眼無法直接觀察，必須依賴于實驗來獲取宏觀事實，并在此基礎上進行歸納與推理。對宏觀事實的歸納與推理，除運用一般的邏輯思維以外，還需進行定量處理，從而透過具體事實抽提或建構出物質及其變化的理論、假說或模型，因而定量處理也是化學研究的一種重要方法。

化學研究以實驗為基本的方法手段，通過觀察等途徑獲取物質及其性質、反應現象等宏觀世界的知識；在此基礎上，從分子、原子水平揭示物質微觀結構及其變化的微觀本質，建立起微觀世界的知識。為更好地表達與交流，化學家創(chuàng)造了一套化學學科自身的符號系統。這套符號既可以從微觀水平解釋物質的組成和變化，又可以從宏觀水平上描述物質的狀態(tài)和性質，從而成為聯系宏觀和微觀的橋梁和中介[4]。因此，化學知識對應的表征包含宏觀表征、微觀表征和符號表征（三重表征）。“三重表征”是學生頭腦中化學知識的有效組織加工與呈現方式。

3.化學教學的中心工作

《義務教育化學課程標準（2011版）》從“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀”三個維度提出了“課程目標”，以期“提高學生的科學素養(yǎng)”[2]。要實現這樣的要求，不僅要讓學生掌握“雙基”，更要“重視反映化學、技術與社會的相互聯系”，建立起認識和研究物質及其變化的思路與方法，養(yǎng)成立足于學科視角解決實際問題、參與社會決策的意識與習慣。這就要求化學教學要超越具體的事實性知識，克服教學中以教學知識點和考點作為課程目標而忽視思維發(fā)展和情感態(tài)度的培養(yǎng)，幫助學生在認識活動中建立學科基本的、核心的學科觀念，如元素觀、微粒觀、分類觀、轉化觀、實驗觀和化學價值觀。這些觀念的建構，必須在扎實開展“雙基”教學的同時，對相關的化學知識進一步抽提與統攝，形成學科大概念——化學基本觀念。

三、基于化學科學理解的教學實踐案例剖析

化學教學需要回歸到化學學科的基本原理、基本方法、基本模型工具、基本應用，教師要在《義務教育化學課程標準（2011版）》的指導下，從公民的視角、學科的視角、學生的視角理解化學課程[5]，挖掘教材內涵，提煉化學學科的思想和思維方法，創(chuàng)設真實的問題情景，組織有效的學習活動。現以九年級化學“常見金屬的化學性質”（滬教版）為例，闡述如何落實基于學科理解的化學教學，讓課堂教學充滿“化學味”。

1.重視化學觀念的教育

通過深入分析教材，挖掘教材內容的教育價值。教材呈現的是具體知識的概念，而學科的思維、思想方法是內隱其中的。這需要我們有一雙發(fā)現的眼睛，依據教師對學科的深刻理解去分析和挖掘教材，找出“知識”承載的“學科的思想與方法”。例如，“常見金屬的化學性質”在課標的內容標準中陳述為“認識常見金屬的化學性質”，在教材中呈現的是幾種常見金屬與氧氣、酸溶液（稀鹽酸、稀硫酸）、鐵與硫酸銅溶液的反應以及置換反應概念，但在教學中不僅要幫助學生認識常見金屬的主要化學性質等事實性的知識，更關鍵的要挖掘物質性質的教學價值。

在初中階段，學生認識物質有一個從典型代表物到類別物質、從單一角度到多角度、從宏觀到微觀、從定性到定量的層級發(fā)展過程[5]。從教材整體審視教學內容，“常見金屬的化學性質”在滬教版的九年級化學教科書中是第一次幫助學生學習一類物質的性質（在此之前都是以某一種物質的性質變化為學習內容的）；教材中，編者設置了“觀察與思考”“活動與探究”欄目，要求學生在實驗的基礎上從兩個角度——幾種金屬在氧氣中反應、與酸溶液反應進行對比。通過挖掘教材的內涵，教學設計應從類屬的角度來開展學習，幫助學生初步意識到要從相似性和差異性兩方面去認識，強調對比、歸納的思想。通過對比不同金屬的差異性，歸納金屬這一類物質的共性。體會認識物質變化的內因與變化條件的關系，了解物質的性質與用途的關系，了解同類物質性質的共性和差異等化學觀念。

2.關注化學學習方式、方法的熏陶和訓練

化學實驗提供給我們直觀的感知，引發(fā)我們去探討宏觀現象背后的本質原因。基于學生已經有了通過實驗觀察分析來學習物質化學性質的經驗，結合對教材欄目設置意圖的理解，教學的關鍵是指導學生緊扣教材內容，動手進行鐵、鋁、銅等幾種常見金屬與氧氣、稀硫酸、鹽酸溶液的實驗，引導學生感知、描述、分析實驗事實，認識它們和氧氣的反應是化合反應、生成氧化物；了解各常見金屬在生成物中的價態(tài)、反應難易程度、反應條件的差異；能把實驗宏觀事實現象與反應的實質、化學方程式三者緊密聯系起來，實現知識的“三重表征”；注重從典型實例（實驗事實）的分析、比較、歸納形成概念，如研究如何從典型實例分析認識它們和鹽酸、稀硫酸可否反應、反應的特點，金屬在反應生成物中的價態(tài)、反應劇烈程度的差異，從鐵、銅相互置換反應的可能性認識金屬和酸溶液的置換反應、金屬在溶液中的活動性差異[6]。

通過“常見金屬的化學性質”的學習，不僅幫助學生認識了金屬的化學性質等事實性知識，還幫助學生獲得通過化學實驗學習物質的性質變化。運用合作交流的方式學習從對典型物質的認識提升到對同類物質共性和特性的認識，從對物質性質的感性認識、分析、比較、歸納提升到概念、規(guī)律性的認識。通過化學實驗現象的觀察、分析、推理，應用控制變量等研究方法研究、認識物質性質和變化的規(guī)律，建立明晰的化學概念等的化學學習方式、方法。

3.精心設計實驗探究的核心問題

化學實驗的鮮明特點是通過物質的宏觀現象來揭示物質的組成、結構、性質以及化學反應中內在變化的微觀本質。實驗教學中，教師要精心設計問題和任務，引導學生帶著思考去動手實驗、去觀察實驗，而不會只有實驗行為而缺少實驗思維；教師要指導學生怎樣觀察現象，讓學生明確觀察哪些現象；要精心創(chuàng)設實驗探究的核心問題啟迪思維，啟發(fā)學生怎樣利用這些感性材料思考問題，去表示這一過程“看到”化學現象背后的本質，幫助學生理解實驗目的、實驗裝置流程、實驗現象結論間的邏輯關系，培養(yǎng)學生據于證據的推理，發(fā)展實驗思維能力。

“常見金屬的化學性質”的教學片段[6]：

師：我們在第一章的學習中，知道了鎂能夠與醋酸反應，那么其他常見金屬是否也和鎂相似，能夠與酸（稀鹽酸、稀硫酸）反應？

師：我們可以動手做一些化學實驗，通過觀察，看看它們在這方面是否也相似。

（學生實驗：全班同學分A、B兩組，A組的同學完成鋁、鐵、銅和稀鹽酸反應，B組的同學完成鋅、鐵、銅和稀硫酸反應。）

（教師題醒學生先把鋁條用砂紙打磨，除去表面的氧化膜，再進行實驗。請學生注意觀察反應中是否有氣泡產生，對比反應的劇烈程度，按要求填好活動記錄，實驗中小組同學之間可以交流。）

……

師：現在請B組一位同學匯報觀察到的現象，說說通過實驗能得出什么結論。

師：下面請A組一位同學來匯報。大家共同交流討論。

師：好，你能根據兩組同學在各個實驗中所觀察到的現象，做一些比較、歸納嗎？

生：我覺得，除銅外，這些常見金屬都能和酸溶液作用，放出氣體。我還覺得鋁、鐵、鋅、銅和稀鹽酸反應情況不同，說明這些金屬之間好象有一種什么關系，可我說不出來。

（學生、老師和與會者聽了都會心地笑了。）

師：你怎么想到它們之間有一種關系的呢？

生：有的根本沒有氣泡產生，能產生氣泡的速度也不一樣。

師：能不能產生氣泡，氣泡產生的快慢多少，說明不同的金屬和酸溶液作用的能力有什么不同？我們能不能做進一步的推理？

……

師：請寫出有關反應的化學方程式

4.開發(fā)基于學科理解的情境資源

基于學科理解的教學設計不僅要求教師要善于從主題內容中提取學科的思維方式、思想方法，還要求教師能將核心的觀念融合于具體問題情景中，使學習走向“思維中的具體”，讓學生在問題解決中提升對學科的科學理解。

現結合“常見金屬的化學性質”教學主題，談談如何基于學科理解開發(fā)情境資源。選取鎂、鐵與氧氣，鎂與食醋的學生熟知的反應喚起已有認知，預測鋁、銅等金屬的化學性質，由個別到一般，歸納出金屬這一類物質的共性，體現一類物質的研究思路；選取了在空氣中灼燒鋁銅、幾種金屬（鎂、鋅、鐵、銅）分別與稀鹽酸和稀硫酸反應、鐵與硫酸銅溶液的反應等實驗讓學生在探究活動中完成，使學生通過小組探究、小組借鑒和補充，在合作、動手、思創(chuàng)中探究驗證所預測的性質，對比、歸納金屬的共性與特性、建立置換反應概念，幫助學生獲得化學學習方式、方法的訓練；密切聯系生產、生活實際，揭示化學在生產生活中的應用，選取“鋼絲球使勁刷洗鋁炊具”“真金不怕火煉”“酸筍湯常用沙鍋而不用鐵鍋、鋁鍋煮”“鐵桶配制波爾多液”“真、假黃金的辨別”等學習情景，創(chuàng)設驅動性問題，幫助學生將用途與性質聯系起來，養(yǎng)成從化學的視角分析生產、生活中現象的習慣；選取“曾青得鐵則化為銅”這一化學史實，幫助學生體會置換反應在社會生產中的應用價值，感受我國勞動人民的勤勞智慧。

總之，化學教師要加強對課程標準、教材、專業(yè)雜志等的學習與研究，豐富發(fā)展自身對化學科學本質的理解，設計促進學生理解化學科學本質的教學活動，幫助學生建構起化學科學的思維，讓課堂教學充滿“化學味”。

參考文獻

[1] 盧巍.論化學智慧教學[M].濟南：山東教育出版社，2010.

[2] 中華人民共和國教育部.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.

[3] 尹筱莉.化學專家—新手教師課堂教學特質比較研究[D].上海：華東師范大學，2007.

[4] 張丙香，畢華林.化學三重表征的界定及其關系分析[J].化學教育，2013（3）.

[5] 羅濱，王磊.初中化學教學關鍵問題指導[M].北京：高等教育出版社，2015.

[6] 陳美釵，王云生.常見金屬的化學性質課堂實錄與點評[J].福建教育，2012（7-8）.

【責任編輯 郭振玲】