基于結(jié)構(gòu)化單元設(shè)計(jì)下的課時(shí)教學(xué)初探

阮群

摘要：元素及其化合物結(jié)構(gòu)化教學(xué)單元中蘊(yùn)含著豐富的發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的要素，其框架下的課時(shí)教學(xué)承載著落實(shí)核心素養(yǎng)的重?fù)?dān)。文章以“鋁及其化合物”教學(xué)為例闡述根據(jù)學(xué)情與教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，站在培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)的高度，適當(dāng)?shù)刂亟M教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，以鋁片表面氧化膜為載體，充分利用實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生探究欲，提升判斷力、質(zhì)疑力、創(chuàng)新力，讓學(xué)生在活動(dòng)中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的自我建構(gòu)和品格的有效提升。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；結(jié)構(gòu)化單元設(shè)計(jì)；課時(shí)教學(xué)；氧化膜；建構(gòu)

文章編號(hào)：1008-0546（2017）06-0034-03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.010

目前高中化學(xué)課堂教學(xué)絕大多數(shù)仍是按教材順序分章節(jié)實(shí)施教學(xué)，偏重教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)及考點(diǎn)，形成以應(yīng)試為中心的教學(xué)模式。這樣的教學(xué)忽略了知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，學(xué)生獲得的往往是碎片化的知識(shí)，無法形成適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)需要的必備品格和關(guān)鍵能力，核心素養(yǎng)呼喚課堂的根本轉(zhuǎn)型——從“知識(shí)的傳遞”到“知識(shí)的建構(gòu)”轉(zhuǎn)型，而這種轉(zhuǎn)型很大程度上依賴于結(jié)構(gòu)化的單元教學(xué)設(shè)計(jì)，這就要求教師結(jié)合學(xué)情與教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，充分領(lǐng)會(huì)教材編寫意圖，站在培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)的高度，從整體上把握高中化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，有計(jì)劃地、分步驟地把科學(xué)認(rèn)知、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究能力培養(yǎng)、科學(xué)知識(shí)社會(huì)屬性和價(jià)值的教育融為一體，運(yùn)用科學(xué)的方式實(shí)施教學(xué)。當(dāng)然這也決定了與之相適應(yīng)的課時(shí)教學(xué)必須精心設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)化單元設(shè)計(jì)的指引下，適當(dāng)?shù)刂亟M教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生探究欲，提升判斷力、質(zhì)疑力、創(chuàng)新力，讓學(xué)生在活動(dòng)中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的自我建構(gòu)和品格的有效提升。

“鋁及鋁合金”、“鋁的氧化物及氫氧化物”是蘇教版《化學(xué)1》專題3第一單元中第一課時(shí)和第二課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容，在知識(shí)內(nèi)容的安排上它位于氯、溴、碘及其化合物和鈉、鎂及其化合物之后，學(xué)生已初步構(gòu)建非金屬元素和金屬元素的學(xué)習(xí)方法，實(shí)驗(yàn)的觀察、分析、推理能力也有所加強(qiáng)，這些為學(xué)習(xí)介于金屬與非金屬交界線的鋁元素奠定了基礎(chǔ)，也為今后學(xué)習(xí)元素周期律作好鋪墊。同時(shí)，圍繞本節(jié)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有利引發(fā)思考，是發(fā)揮實(shí)驗(yàn)魅力，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的良機(jī)。下面結(jié)合“鋁及其化合物”的教學(xué)，談?wù)勗谠丶捌浠衔锏慕虒W(xué)中，通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)培養(yǎng)化學(xué)核心素養(yǎng)方面所做的一些探索與嘗試，不當(dāng)之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正。

一、創(chuàng)設(shè)情境，引起認(rèn)知沖突

眾所周知，理想的導(dǎo)入應(yīng)該是在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中始終都能發(fā)揮引起、維持和促進(jìn)作用。氧化鋁是連接鋁及其氫氧化鋁的橋梁，自然成為貫穿整堂課的主角，將學(xué)生實(shí)驗(yàn)——鋁條與CuSO4溶液置換反應(yīng)作為課的引入較好地體現(xiàn)了以上的三個(gè)作用，具體如下：鋁條放入硫酸銅溶液沒有銅析出卻有氣泡冒出的事實(shí)沖擊學(xué)生的習(xí)慣思維；任務(wù)驅(qū)動(dòng)化學(xué)法去除氧化膜，帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)鋁、氧化鋁、氫氧化鋁重要的化學(xué)共性；思維激蕩環(huán)節(jié)中鋁的氧化膜溶于鹽酸而不溶于硫酸溶液的實(shí)驗(yàn)事實(shí)促進(jìn)學(xué)生“多元思維”的發(fā)展。

教學(xué)片段一

【導(dǎo)入】回顧金屬活動(dòng)性順序表，分析鋁的金屬活動(dòng)性，設(shè)問常見比較金屬Al和Cu活動(dòng)性的方法（置換反應(yīng)）。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)一】試劑與用品：鋁條、CuSO4溶液、砂紙（不用其它試劑）

【交流分享】小組分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果……

【設(shè)計(jì)思想】學(xué)生若直接用鋁條與CuSO4溶液反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果同預(yù)測(cè)的不一致激發(fā)思維沖突，砂紙或許成為引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)的橋梁。讓學(xué)生真切感受氧化膜的存在是此實(shí)驗(yàn)的主要目的，同時(shí)實(shí)驗(yàn)中冒出的氣泡會(huì)讓學(xué)生了解物質(zhì)之間的反應(yīng)沒有想象的簡(jiǎn)單，要善于觀察、大膽猜想，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，此外老師更要抓住契機(jī)，引導(dǎo)感興趣的學(xué)生再研究，實(shí)現(xiàn)課堂向課外延伸。

二、任務(wù)驅(qū)動(dòng)，開啟探索之旅

建構(gòu)主義認(rèn)為：所謂“學(xué)習(xí)”是“參與學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者自身有意識(shí)地建構(gòu)知識(shí)”的過程，建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)不是制定教師“講授”的教學(xué)內(nèi)容，而是思考“學(xué)習(xí)”的設(shè)計(jì)。教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)必須瞻前顧后，有全局意識(shí)，注意以舊引新，關(guān)注知識(shí)的前后聯(lián)系，選擇適切的途徑幫助學(xué)生了解知識(shí)發(fā)展的脈絡(luò)，形成結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系。鑒于鋁及其鋁的化合物氧化鋁、氫氧化鋁化學(xué)性質(zhì)的共性，我將課時(shí)1、課時(shí)2教學(xué)內(nèi)容重新整合，選擇任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，以化學(xué)法去除鋁片表面的氧化膜為切入口，引導(dǎo)學(xué)生開啟實(shí)驗(yàn)探索之旅，在猜想、驗(yàn)證、類比、假設(shè)、再驗(yàn)證的過程中，深刻理解所要學(xué)習(xí)的知識(shí)，自主構(gòu)建知識(shí)鏈。與此同時(shí)讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中了解化學(xué)特有的探究學(xué)習(xí)的一般過程和方法，逐步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和嚴(yán)密的邏輯推理能力。

教學(xué)片段二

【任務(wù)驅(qū)動(dòng)】 如何用化學(xué)方法去除鋁片表面的氧化膜？

【學(xué)生回答】利用Al2O3與酸反應(yīng)。

【教師點(diǎn)撥】呈現(xiàn)元素周期表，與學(xué)生一起分析鋁的位置——介于鎂與硅（即金屬與非金屬）之間，設(shè)問去除氧化膜是否能嘗試新的方法？通過什么途徑驗(yàn)證？

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)二】試劑：鋁片、6mol·L-1鹽酸、6mol·L-1 NaOH溶液或20mol·L-1 NaOH溶液

【交流分享】小組分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果……

【設(shè)計(jì)思想】充分依托學(xué)生知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)，以鋁的氧化膜為載體，根據(jù)鋁介于金屬與非金屬之間這一特殊位置猜測(cè)去除氧化膜的方法，使學(xué)生對(duì)“構(gòu)、位、性”三者初步進(jìn)行關(guān)聯(lián)；學(xué)生實(shí)驗(yàn)二暗藏玄機(jī)，是對(duì)學(xué)生的證據(jù)推理能力的一次挑戰(zhàn)：鋁片與鹽酸反應(yīng)有氣泡，學(xué)生根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)輕松作出解釋，氫氣來源于鋁與鹽酸的反應(yīng)，說明氧化膜已被鹽酸去除；而要得出鋁片與NaOH溶液反應(yīng)的氣泡來源于鋁與NaOH溶液的反應(yīng)，學(xué)生必須首先攻克難關(guān)——氧化鋁與NaOH溶液反應(yīng)不可能產(chǎn)生氣體；從知識(shí)目標(biāo)達(dá)成度看，學(xué)生實(shí)驗(yàn)二在實(shí)現(xiàn)顯性目標(biāo)——鹽酸、NaOH溶液均能去除氧化膜，為引出兩性氧化物設(shè)下伏筆（此處故意設(shè)計(jì)缺陷）的同時(shí)，自然達(dá)成隱性目標(biāo)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了鋁與酸、堿的反應(yīng)，有效提高學(xué)生的判斷力與學(xué)習(xí)效率。

教學(xué)片段三

【任務(wù)驅(qū)動(dòng)】Al（OH）3是否為兩性氫氧化物？請(qǐng)用AlCl3溶液制備盡可能多的Al（OH）3。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)三】 試劑：AlCl3溶液、6mol·L-1 NaOH溶液或20mol·L-1 NaOH溶液、6mol·L-1 NH3·H2O

【原因分析】同樣是AlCl3溶液與NaOH溶液的反應(yīng)，不同小組為什么觀察到不一樣的現(xiàn)象呢？原來問題在于所給NaOH溶液的濃度不同。

【設(shè)計(jì)思想】通過鋁鹽制備氫氧化鋁，親身體驗(yàn)氫氧化鋁的兩性，明確兩性物質(zhì)對(duì)酸、堿的強(qiáng)弱的要求，進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)室制備氫氧化鋁選擇氨水的原因；通過AlCl3溶液與不同濃度NaOH溶液反應(yīng)現(xiàn)象的不一致，巧妙呈現(xiàn)鋁鹽與過量NaOH溶液反應(yīng)的現(xiàn)象，在解釋實(shí)驗(yàn)“失敗”原因的同時(shí)，達(dá)到知識(shí)的靈活遷移，使學(xué)生進(jìn)一步洞悉化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與具體操作。

三、實(shí)驗(yàn)反思，培養(yǎng)“多元思維”

沒有批判，就不會(huì)有創(chuàng)新；沒有挑戰(zhàn)，就不會(huì)有思維的發(fā)展。戴安邦教授說：“只重視傳授化學(xué)知識(shí)和技術(shù)的教學(xué)不是全面的化學(xué)教育。全面的化學(xué)教育要求化學(xué)教學(xué)既要傳授化學(xué)知識(shí)與技術(shù)，更要訓(xùn)練科學(xué)方法和思維，還應(yīng)培養(yǎng)科學(xué)精神與品德。”所以教師在課堂中創(chuàng)設(shè)引起學(xué)生反思、質(zhì)疑或爭(zhēng)論的情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深層思維，發(fā)現(xiàn)結(jié)論中的不足，體會(huì)學(xué)習(xí)之路的曲折，有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判能力、創(chuàng)新能力、科學(xué)思維和科學(xué)精神，而這種“多元思維”的發(fā)展又能產(chǎn)生新的理解力（包括反思能力的增強(qiáng)，宏觀學(xué)習(xí)方略及人文理性的獲得、新的信念的形成，價(jià)值觀與態(tài)度的優(yōu)化以及情緒狀態(tài)的改善等），使學(xué)生不斷提高解決實(shí)際問題的能力，達(dá)到學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的目的。

教學(xué)片段四

【思維激蕩】

①Al2O3粉末加入6 mol·L-1 NaOH溶液

固體緩慢溶解

②Al2O3粉末加入6 mol·L-1 H2SO4溶液

固體緩慢溶解

③鋁條插入6 mol·L-1 H2SO4溶液

久置無現(xiàn)象

④鋁條插入12 mol·L-1 HCl溶液

鋁條表面有氣泡

猜想②③現(xiàn)象不一致的原因（閱讀課本P67資料卡） ，追問鋁條插入12 mol·L-1 HCl溶液時(shí)氧化膜能去除可能的原因 。

【設(shè)計(jì)思想】 演示實(shí)驗(yàn)①②源于對(duì)教材不安排實(shí)驗(yàn)證明Al2O3是兩性氧化物的好奇，可在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生帶著批判的眼光閱讀教材；解釋實(shí)驗(yàn)②③的不同現(xiàn)象，能有效訓(xùn)練學(xué)生對(duì)信息的獲取能力與演繹推理能力，此時(shí)此刻寂靜的教室與高速轉(zhuǎn)動(dòng)的思維一起營(yíng)造出真實(shí)的課堂，沒有經(jīng)歷黎明前的黑暗，就不會(huì)有柳暗花明又一村的驚喜，在集體智慧的碰撞中學(xué)生了解到Al2O3有不同的結(jié)構(gòu)，鋁條表面的氧化膜結(jié)構(gòu)致密，不溶于酸，進(jìn)而更正對(duì)Al2O3（氧化膜）是兩性氧化物的不妥說法，此外學(xué)生在交流分享中不斷體會(huì)合作學(xué)習(xí)的重要性，團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)得以加強(qiáng)；最后通過比對(duì)實(shí)驗(yàn)③④，反思鋁條插入12 mol·L-1 HCl溶液時(shí)氧化膜去除可能的原因，逐步培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、勇于挑戰(zhàn)的科學(xué)態(tài)度，有序提升思考力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。

四、總結(jié)提升，促進(jìn)知識(shí)的自我建構(gòu)

歸納、總結(jié)是“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”的重要環(huán)節(jié)。如果善于歸納和總結(jié)，能使碎片化的知識(shí)間建立聯(lián)系，有利于找出其中顯性和隱性的規(guī)律，從而指引推測(cè)方向，催生新知識(shí)。在課的最后環(huán)節(jié)要求學(xué)生按實(shí)驗(yàn)順序?qū)χR(shí)進(jìn)行歸納整理（流程見下圖），首先找出Al、 Al2O3、Al （OH）3化學(xué)性質(zhì)中的共性并連線，從中發(fā)現(xiàn)Al3+、 AlO2-所在溶液的酸堿性特點(diǎn)，總結(jié)鋁及其化合物的轉(zhuǎn)化規(guī)律；然后受AlCl3溶液制備Al（OH）3的多樣化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的啟發(fā)，構(gòu)建Al3+→ AlO2-直接與間接兩種轉(zhuǎn)化方式，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用逆向思維猜想AlO2-→Al3+的轉(zhuǎn)化和驗(yàn)證方法，最終通過NaAlO2溶液中滴加鹽酸和向NaAlO2溶液中通過量的CO2兩個(gè)學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證實(shí)，輕松搭建物質(zhì)間的關(guān)系網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的自我建構(gòu)。

元素及其化合物結(jié)構(gòu)化教學(xué)單元中蘊(yùn)含著豐富的發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的要素：從教學(xué)內(nèi)容的編排看，圍繞化學(xué)核心知識(shí)在生產(chǎn)生活的應(yīng)用，兼顧周期表的族和周期展開，教學(xué)時(shí)要努力促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科價(jià)值的認(rèn)同，滲透可持續(xù)發(fā)展思想；從教材具體內(nèi)容呈現(xiàn)的基本思路看：提出問題→猜想假設(shè)→制定計(jì)劃→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→收集證據(jù)→結(jié)論解釋→反思評(píng)價(jià)，它側(cè)重學(xué)生的自主探究和自主體驗(yàn)，更多地依靠學(xué)生自身在實(shí)踐中的摸索、積累和體悟，從自主活動(dòng)中了解科學(xué)探究的一般方法與過程；從知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)方法看，教學(xué)時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生牢牢抓住結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)這一核心要素，認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)、用途與制法……結(jié)構(gòu)化教學(xué)單元框架下的課時(shí)教學(xué)承載著落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的重?fù)?dān)，教師應(yīng)站在培養(yǎng)核心素養(yǎng)的高度，精心創(chuàng)設(shè)凸顯學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)活動(dòng)，用任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生在真實(shí)的情境中主動(dòng)學(xué)習(xí)，有計(jì)劃地分級(jí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，最終實(shí)現(xiàn)科學(xué)認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究、化學(xué)科學(xué)與人文的有機(jī)融合。

參考文獻(xiàn)

[1] 王云生. 課堂轉(zhuǎn)型與學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)[M].上海：上海教育出版社，2016（8）：72-86

[2] 鐘啟泉. 課堂研究[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2016：50，106，116

[3] 林崇德. 21世紀(jì)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2016（3）：32，160