科學探究式的“氯、溴、碘化學性質變化規(guī)律”課堂設計

◎柴瑞娟

一、引言

我國于2016年9月13日正式頒布了《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》，并以此引領新一輪的課程改革。如果說學科知識是學科核心素養(yǎng)形成的主要載體，那么課堂教學就是學科核心素養(yǎng)形成的重要依托［1］。筆者以上海科學技術出版社高中化學課本中“氯、溴、碘化學性質變化規(guī)律”為例，結合學科核心素養(yǎng)、課程基本要求設計形成科學探究式的課堂設計。

氯、溴、碘化學性質變化有無規(guī)律可循？針對這個問題，學生往往急于尋找實驗證據(jù)，習慣于從宏觀視角即氯、溴、碘能與哪些物質反應來得出性質變化規(guī)律，而忽略從微觀層面預測、解釋其變化本質的過程。究其原因，一方面學生將宏微觀割裂開來看問題，缺乏從宏微觀相結合的視角分析問題的能力，不能將氯、溴、碘原子結構與化學性質變化規(guī)律相結合。另一方面，學生尚未形成基于已有知識進行理論推測，再尋找證據(jù)證實或證偽的能力。《普通高中化學課程標準》中提出如下要求：認識化學科學研究需要實證與推理，注重宏觀與微觀的聯(lián)系；了解科學探究過程包括提出問題和假設、設計方案、實施實驗、獲取證據(jù)、分析解釋或構建模型、形成結論等步驟。“氯、溴、碘化學性質變化規(guī)律”的設計中應注重科學探究中的理論探究與證據(jù)推理過程，并著力幫助學生構建宏微觀雙重視角［2－3］。

二、課堂設計思路

筆者基于科學探究基本規(guī)程對本節(jié)內容進行設計，具體內容如下：

1.理論分析、提出假設 在氯氣性質的學習中，學生已對“結構決定性質”的理念有了初步認識。但仍缺乏將其運用到推測氯、溴、碘性質變化規(guī)律的能力。可通過“科學探究的流程是什么？化學性質與什么有關？”等問題引發(fā)思考。學生從“氯原子結構決定氯氣化學性質”入手，推知宏觀性質與微觀結構相關。再要求學生寫出氟、氯原子結構示意圖，教師給出溴、碘原子結構示意圖，并提示學生從多角度求同、求異。從最外層電子數(shù)相同、電子層數(shù)不同推知性質變化規(guī)律：相似又有不同。不僅能幫助學生培養(yǎng)從宏微結合視角看問題的素養(yǎng)、建立結構與性質關系的思維框架，也為學生搭建體驗科學探究過程中的理論分析、提出假設的平臺，提高分析和解決問題的能力。

2.實驗證據(jù)證實或證偽 基于科學探究規(guī)程，教學流程自然過渡到基于宏觀實驗證據(jù)證實推測或證偽階段。學生已對氯氣的性質進行了系統(tǒng)學習。因此，可基于已有認知展開探究，即回顧氯氣化學性質，運用類比、演繹的方法推測溴、碘的化學性質。設計如下：

①回顧氯氣與金屬鐵、銅的反應，教師給出溴或碘可與金屬反應的證據(jù)，學生得出氯、溴、碘化學性質相似性；回顧氯氣與H2的反應，教師給出氟、溴、碘與H2反應的實驗視頻，學生得出化學性質的相似性，但反應條件又有差異，得出遞變性與活潑性順序。該部分內容可為其他實驗證據(jù)的推測提供基礎。

②基于①中已得出的結論與氯氣的其他性質（氯氣與水、NaOH溶液的反應），推測溴、碘可能具有的性質，接受性學習與自主性學習交融相長。

③歸納探究氯、溴、碘性質變化規(guī)律的證據(jù)與比較物質化學活潑性的方法。同時引發(fā)學生思考：還有哪些實驗證據(jù)可驗證此處得出的結論，突出歸納與拓展的思想。

④基于初中鐵、銅活潑性比較實驗，學生設計并開展實驗比較氯、溴、碘活潑性。利用實驗探究等自主操作活動，體驗具體問題解決過程，有效發(fā)揮學生主體作用，促進知識的理解和思想方法的體悟。

3.分析解釋、得出結論 《普通高中化學課程標準》要求學生能根據(jù)微觀結構預測物質可能的性質，也要求能依據(jù)微觀結構解釋其原因。即不僅要求能從氯、溴、碘原子結構預測性質，也要求能依據(jù)微觀結構解釋氯、溴、碘性質變化的原因。即引導學生解釋：氯、溴、碘原子最外層電子數(shù)相同，因而化學性質相似；電子層數(shù)不同，因而化學性質又有差異，由于電子層數(shù)遞增、得電子能力減弱，因而活潑性遞減。最終，得出氯、溴、碘化學性質既相似又遞變的結論。

三、結束語

將整堂課基于科學探究的規(guī)程進行，提出假設并逐一列舉實驗證據(jù)，再基于證據(jù)分析推理，解釋證據(jù)與結論之間的關系，構建探究問題的思維框架。在達到課堂目標“理解探究氯、溴、碘性質差異性和遞變性的實驗方案、描述實驗現(xiàn)象、比較三者活潑性”的基礎上，幫助學生認識宏觀性質與微觀本質間的關系，微觀中窺宏觀，宏觀中現(xiàn)微觀，提升從宏微觀相結合的視角看問題的能力。同時，也令學生學會收集證據(jù)，建立觀點、結論和證據(jù)之間的邏輯關系。將科學研究的基本規(guī)程滲透在日常教學中，從立論、立證到結論，引導學生體驗科學探究全過程，可為學生核心素養(yǎng)金字塔的構建、關鍵能力的提升助力。