元素化合物教學改進策略研究

張明

摘要：優化元素化合物的教學策略主導方向要解決“為什么教”：一是為引發學生的學習意向而教；二是為激發學生的探究欲望而教；三是為學生提高未來生活質量而教；四是為學生今后學好化學而教[1]。從這個程度來看，盡管我們要講知識，但知識并不是學生學習的唯一，而“學習方法、興趣的激發和探究欲望的形成”恰恰是我們最應該教的主要內容，從師生互動、學生主體、情境載體三個維度提出元素化合物教學的優化策略。

關鍵詞：元素化合物；教學；策略研究

文章編號：1008-0546（2017）04-0013-05 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.005

一、問題提出

有不少老師認為，高中元素化合物教學內容多、教學課時緊、很難完成教學任務。我認為，作為一個化學老師，我們幾乎是在用一生的精力研究并回答著“為什么教，教什么，怎么教，教的如何”；但目前老師思考的比較多的是“怎么教，教的如何”，而對于“教什么”認為是國家的課程和課程標準已經規定好了，卻忽視了對“為什么教”這個問題的思考。然而，“為什么教”的問題決定并支配著“教什么”和“怎么教”等問題的解決。

《禮記·中庸》曰：“凡事預則立，不預則廢。”化學學科觀念的形成，需要必要的教學策略。而教學策略的優化，則直接影響到學生對化學的學習興趣，關系到學生化學思維品質的提升。高中化學課堂中最有趣的，莫過于元素化合物的知識，卻被很多老師教得索然無味。

二、問題呈現

本研究中的元素化合物教學的策略優化是指教師在元素化合物教學時對所學內容進行的系統設計，是教師在元素化合物教學過程中處理好“為什么教”的問題，進而進一步認真地提煉和實踐“怎么教”核心觀念，還元素化合物知識教學以生動活潑的本來面目。據此，筆者就高中化學元素化合物課堂教學的現狀分析如下：

1. 重知識內容的構建，高中化學教育本質回歸缺失。

案例1：“二氧化硫”教學

師：本節課我們主要學習二氧化硫，分析二氧化硫的硫處于中間價態，既有氧化性又有還原性。之后，書寫一系列二氧化硫所體現氧化性和還原性的化學方程式。

教師從知識內容構建的角度，講授二氧化硫的主要內容，學生只需簡單聽記，無需思考和詰問。

上述案例反映出高中化學課堂存在的問題：只有化學方程式知識的簡單羅列，缺少化學方法的提煉和過程體驗。從問題設計的維度看，多以教師講學生聽記為主，學習收獲、研究過程和反思追問角度的課堂比較少見；從學科素養的達成情況看，教師偏重于關注知識的學習，問題解決分析關注較少，學生化學核心素養的形成則少之又少。它沒有讓學生洞悉化學學科的本質屬性和內在規律，從化學視角去觀察、分析、處理事件，對化學學科有客觀、正面、積極的認識，讓學生在學習化學知識之后能應用到日常生活成為其科學素養的一部分。這才是化學學科教育本質具有強大生命力的意義所在、價值所在。

2. 重知識結構的建構，忽視高中化學教學的趣味生成。

案例2：“鈉的性質與應用”教學

師：以結構圖形式介紹鈉，采用了鈉的原子結構、物理性質、化學性質、制法、用途流程進行教學。建立本節內容的知識網絡。

生：……

上述案例反映出教師的教學關注知識結構，但忽視學生對所學鈉的知識進行理性的分析。教師要引導學生自己提出想進一步探究的新問題。教師也可利用相關內容作為知識的生長點。元素化合物“有效教學”著力于教師的教學行為，但是要以學生的最終學習興趣和學習效果為歸宿。敢于觀察、勤于思考、敢于猜想的人常常會冒出創造的靈感。要增加設問引導學生思考。學生及時反思所學內容與探究過程，在已有認知結構與需解決的問題之間建立意義鏈接，在不斷的矛盾沖突中尋求解決問題的方法。

3. 重知識認知的沖突，高中化學核心素養形成流于形式。

案例3：“濃硫酸的性質”教學

濃硫酸具有強氧化性、吸水性和脫水性，其吸水性和脫水性且這種差異性是有規律可循的，主要表現為吸收的水分子和以氫和氧的水的組成而脫去生成水，同學們需要掌握濃硫酸和稀硫酸的差異性及其規律。

教師問題設計缺乏明確的指向，學生容易因設問比較空洞而談一些已有初中科學所形成的硫酸的知識建構，使化學學科素養的形成流于形式。

很多時候，我們在進行元素化合物教學時往往都是一個方式：講解“一言堂”形式，注重新舊知識的沖突，很難激勵學生化學學習的進取心，讓學生覺得化學課堂枯燥無味。應該把處于隱性狀態的化學觀念及其內涵、學習價值、培養策略揭示并為師生認同，那么學科觀念就永遠成為新課程背景下化學教學實踐。

三、改進措施

筆者認為，優化元素化合物的教學策略主導方向要解決“為什么教”，我認為有以下四點：一是為引發學生的學習意向而教；二是為激發學生的探究欲望而教；三是為學生提高未來生活質量而教；四是為學生今后學好化學而教。從這個角度來看，盡管我們要講知識，但知識并不是學生學習的唯一，而“學習方法、興趣的激發和探究欲望的形成”恰恰是我們最應該教的主要內容，由此，筆者從師生互動、學生主體、情境載體三個維度提出元素化合物教學的優化策略。

1. 優化師生互動，多問“為什么”

案例4：對碳酸鈉和碳酸氫鈉的教學改進，“碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質和應用”課題學習[1]。

【教學流程】

流程1：認識實驗室和生活中的碳酸鈉和碳酸氫鈉，引入課題。

流程2：“微波爐發面”實驗，對照性實驗3組。

流程3：總結比較碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩定性。

流程4：通過一組實驗認識碳酸鈉和碳酸氫鈉與酸的反應。

流程5：總結碳酸鈉和碳酸氫鈉的轉化關系。

流程6：呼應開頭，對“微波爐發面”實驗再認識。

【教學過程】

實驗片段：微波爐發面

將和好的三個面團（分別加入碳酸氫鈉、碳酸鈉、水）放入微波爐加熱，展示加熱后的三個面團。

提問1：加熱之后發生了什么？捏一捏，手感如何？

生：加入碳酸氫鈉的那個面團脹大了，感覺比較松軟。

提問2：這中間發生了怎樣的化學變化？

生：生成了氣體，碳酸氫鈉分解生成二氧化碳，碳酸鈉不會分解生成氣體。

提問3：為什么是二氧化碳？二氧化碳會不會是面粉分解得來的呢？

生：根據元素守恒可看出，碳酸氫鈉中有碳元素；對比實驗可以看出面粉加熱不會脹大。

學生活動：……

優化師生互動，問題設置多問“為什么”，少問“是什么”，通過化學的學習，讓學生感受到“生活中充滿化學，用化學看懂生活。”問題導引是互動高效有質的保證，在問題解決中引領學生學習化學的興趣；問題導引就是將教學內容設計成一個個問題呈現給學生，問題與問題之間相連貫，環環相扣，形成問題鏈，學生在問題鏈的導引下，自主提出假設、搜集證據、分析問題，自主發現、探究問題的本質，最后形成結論，從而獲取知識。互動中學生親歷知識形成的全過程，此過程中教師只是起導航的作用。因此，在此學習過程中學生學到的知識一定是具有深刻記憶的、鮮活的、可以生根發芽的有趣的化學知識。更為重要的是，在此學習過程中學生還學會了怎樣學習、怎樣發現問題和怎樣解決問題。

2. 立足主體創新設計，滲透化學觀念

案例5：對二氧化硫的教學改進

以“二氧化硫的功與過”課題學習二氧化硫。分析二氧化硫在日常生活中的功、過問題，樹立科學地應用二氧化硫的可持續發展觀、物質的分類觀、轉化觀等。[3]

【教學流程】

流程1：二氧化硫的“過”：介紹酸雨、SO2被用于食品加工業的不良行為。

流程2：二氧化硫的“功”：硫酸制造工業、 SO2被用于食品加工業及紙漿、毛、絲、草編制品漂白等的正規用途、葡萄酒中的SO2。

流程3：主要化學性質：根據物質分類二氧化硫屬酸性氧化物。

【教學過程】請運用所學知識，幫助SO2安全走出化學迷宮

【改進效果】通過總結回顧，再利用習題訓練，培養學生知識遷移能力，加深并鞏固其對二氧化硫的性質掌握。

師： 接下來，我們分組陳述二氧化硫的“功”與“過”。

生：酸雨的危害（酸雨對土壤、水體、森林、 建筑、名勝古跡等人文景觀均帶來嚴重的危害，不僅造成重大經濟損失，更危及人類的生存和發展。）

師：顯然，酸雨的產生，正體現著SO2的“過”。

生：不法商家借助SO2的漂白性，為了獲得外表美觀的食品，大量使用硫磺熏制冰糖、銀耳、蓮藕等食品。因此，國家應加大食品安全監督力度，嚴打商家的不法行為。

師：大家講述了SO2的種種“罪過”，難道二氧化硫真的就一無是處嗎？

生：“二氧化硫在硫酸制造工業中的赫赫戰功”。通過硫酸制造在工業生產中的重要地位；硫酸制造的原料、設備及原理，該工業可能產生的環境危害，及防治手段。

生：“葡萄酒的制作及紙漿、毛、絲、草編制品漂白”。

師：以上小組為大家展示了SO2的“赫赫戰功”。所以，縱觀整個辯論環節，我們不難得出這樣一個結論，二氧化硫有它的“功”，也有它的“過”。因此，一切的功過權衡，只在于“我們將它用于何處”。

學生為主體闡述對二氧化硫的認識，及其用于日常生活中的“功”與“過”。科學有效，正反兩面成功構建二氧化硫有關化學基本觀念如“分類觀”、“轉化觀”等有助于終身教育，有助于推進化學元素及其化合物教學改革的實施，有助于深化學生對學科特征和本質規律的認識，有助于促進學生的科學素養形成，促進化學基本觀念的建構。

3. 整合教材內容，二次開發教材

案例6：對銅跟酸反應教學改進

以氣球為問題的新情境載體，使學生輕松地復習銅跟酸反應的有關化學實驗。

此實驗中氣球發生了怎樣的變化？為什么會有這樣的變化呢？那么怎樣改進實驗？教師提出了探究的問題，據此學生們廣泛討論。

問題1： 某化學課外興趣小組為探究銅跟硫酸的反應情況，設計了下圖所示裝置進行有關實驗：先關閉活塞a，將6.4g銅片和20mL 18mol/L的濃硫酸在圓底燒瓶中共熱至反應完畢，發現燒瓶中還有銅片剩余。再打開活塞a，將氣球中的氧氣緩緩擠入圓底燒瓶，最后銅片完全消失。

師生分析討論原來試題來源于課本，只是用氣球代替了分液漏斗。

師：同學們對這道題分析的很好，但是我們不能滿足。

“讓我們再分析，有這樣一道化學實驗題。”（學生關注）

生：（積極性高漲）積極開展討論，表達觀點。

問題2：為了證明銅和稀硝酸反應產生一氧化氮，某校一學生實驗小組設計了一個實驗，其裝置如下圖所示（加熱裝置均已略去），B為一個用金屬絲固定的干燥管，內裝塊狀碳酸鈣固體；E為一個空的蒸餾燒瓶；F是用于鼓入空氣的雙連打氣球。

實驗時，先將B裝置下移，使碳酸鈣與稀硝酸接觸產生氣體，當C處產生白色沉淀時，立刻將B裝置上提，使之與稀硝酸分離。該組學生設計此步操作的目的是什么？

師：“氣球來測體積，請看這道化學實驗題。”（學生很關注）

生：（動筆表達）有的較為順利地回答出相關的答案。

建立新情境載體，整合教材內容，二次開發，可使教師以“觀念”為核心分析教材，解決了“用教材”而不是“教教材”。以“觀念”為中心設計問題與活動，用“觀念”整合具體知識點，使元素化合物知識整合更加具有學科性，整合可以充分調動化學教師加強學科研究的主動性，化學是自然科學的重要組成部分，隨著社會的發展，化學已發展成為材料科學、生命科學、環境化學和能源科學的重要基礎，成為推進文明和進步的重要力量。在使用江蘇版的教材之后經常遇到一些問題，也有一些想法，并做了一些及時整合積累和反思。整合教材內容，二次開發教材成為中學化學教師的自覺行為。中學化學基本觀念的形成及其內容構成還有很多，元素觀、微粒觀、變化觀、實驗觀、分類觀、化學價值觀等，但促進中學化學“觀念構建”的教學策略，促進知識類基本觀念建構的策略永遠在實踐研究的路上。

四、改進成效

1.教改實踐

基于上述分析，筆者對前面部分案例進行了改進。

案例7：鈉的性質與應用，課堂引入，提出了下列3個有關鈉的轉化方面的問題：

（1）如何從海水中提取鈉單質。

（2）電解NaCl溶液，陰極能否得到金屬鈉。

（3）科學家戴維電解熔融NaCl制取Na發生怎樣的變化。

從統計結果看，學生對有關物質的轉化類判斷陳述性問題發揮得不錯，進一步思考轉化的本質需要提升，從而進入真正的深度學習。

緊接著在演示實驗中，我提出了三個問題觀察：

實驗探究1：小刀切開金屬鈉，觀察鈉表面顏色變化；

實驗探究2：鈉在空氣（氧氣）中燃燒，觀察與思考；

實驗探究3：一個立方體的鈉與水的反應，觀察實驗現象。

請根據實驗現象，描述鈉的物理性質和化學性質的特點。

三個問題是有關實驗現象，如何在不同情境中科學表述實驗現象符合化學學科的特點。從學生答題情況看，學生積極踴躍，回答的正確率明顯提升。由此看來，學生僅僅是描述了物質在實驗變化中的現象，只有讓學生明白了轉化的本質，才能變成靈活有用的知識能力，才會產生“核聚變”，產生鏈式增長，進而實現創新。因此，化學教學應重視通過實驗培養學生的化學學科觀念。

2.實踐感悟

（1）提升學生的實驗觀。通過實驗既能揭示物質的性質，又能驗證對物質性質所提出的假說，而對比實驗和定量實驗的結果則更為精確，所以，實驗是化學學科的基礎，也是化學認識活動的重要途徑。立足課堂，多多設計實驗，提高學生觀察問題、分析解決問題的能力。使學生在探究的實驗過程中獲取知識的同時，理解科學實驗的意義，進一步使學生認識到實驗對獲取化學知識的重要性，從而鞏固學生的化學實驗觀。

（2）提升學生的化學價值觀。教學設計要有情感的升華環節，任何的事物都具有兩面性，因此，我們在對待事物時，應該帶著辯證的思維去考量。環境、資源等儼然成為現如今人類不得不面對的棘手問題，建議老師、同學在今后的學習生活中，時刻提醒自己要有“環保節能”的意識。同學們都是有夢想的一代，在未來的某一天，將從事各行各業，但無論從事哪個行業，都不要忘記“社會責任感”這五個字。化學課為學生提供了一個學習，展示自我的平臺，培養合作學習的能力，知識遷移的能力。同時也倡導一種辯證的思維，加深學生的環境保護意識，增強社會責任感。

（3）提升學生的分類觀和轉化觀。建構分類觀、轉化觀，形成元素化合物知識網，增強學生的應用能力。分類思想是高中化學的核心思想之一。“分類觀”的建構，能使學生在學習元素化合物時通過分類抓住共性，在原有認知的基礎上，通過舊知識和新信息的互動，對原有的知識進行改造、重組，使之產生新的意義，從而減輕學習負擔，使知識條理化、規律化，提高學生學習的效率。新物質教學中注重分類觀、轉化觀的建構。

高中化學課程標準要求學生：根據生產、生活中應用的實例，或者通過實驗探究，了解Na、Al、Fe、Cu、S、Cl、Si、N等元素及其化合物的性質。這些元素化合物包含了日常生活的絕大多數物質；這些元素化合物的性質反映了元素性質遞變規律；這些元素化合物的轉化能揭示反應基本原理。因此學習掌握元素化合物知識能幫助學生提升科學素養，為學習后繼化學相關課程奠定基礎[1]。

在元素化合物教學中，只有用化學學科觀念來引領知識教學才能促進學生對知識深入、持久的理解和掌握，使知識向能力轉化，提高學生的科學素養。中學化學教學博大精深，以上只是筆者在教學實際中對優化元素化合物的教學策略實踐與研究，希望通過不斷的嘗試、總結，使中學化學課堂教學化學學科觀念的滲透不斷深入。推進和發展元素化合物的教學。化學教學在基于觀念構建的學科教學時，不僅要幫助學生從化學事實的學習中認識相應的學科基本觀念，同時還要充分利用學科觀念本身所具有的遷移價值，指導學生利用已有的學科觀念進行新知識的學習和實際問題的解決等實踐活動，以促使他們對已有學科觀念的鞏固和提升。

五、存在問題

本研究對高中化學元素化合物教學的現狀進行了具體的闡釋，提出了可操作性的優化策略。然而，從對元素化合物教學的研究角度看：

1.觀念的構建在高中化學不同課型還缺乏分類研究，學科觀念建構的教學模式可進一步優化研究。

2.元素化合物教學缺乏具體的評價機制，是否可以建立基于學科觀念建構的教學案例庫使評價手段多元化、評價標準定量化。[4]

3.化學元素化合物教學與現代教育技術的有機整合有待于進一步探索。

重視和加強元素化合物教學策略優化研究，不只是一種理念，更要有實實在在的行動。充分發揮教育功能，既需要提高認識，更需要轉變教學行為。筆者將繼續關注這些問題，希望能夠在今后的教學實踐中解決。

教育是事業，其意義在于奉獻！教育是科學，其價值在于求真！教育是藝術，其生命在于創新！教育是如此，化學課也是如此。

參考文獻

[1] 倪娟.名師課堂教學設計與點評· 中學化學（一）[M].南京：南京師范大學出版社，2015：162，168

[2] 王祖浩.高中化學教學參考書·化學1（必修）[M].南京：江蘇教育出版社，2012：51，63

[3] 王祖浩.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，2013：88，97

[4] 梁杏娟、盛強.變式課堂問題，提高教學效率[J].化學教學，2011（8）：11