基于智慧課堂促進學生認識發展的教學實踐

林桑 張賢金

關鍵詞：智慧課堂;認識發展;初中化學

智慧課堂教育目標是由工具性向人本性目標的轉化，是人本導向的課堂，是以教為主向學為主的轉化，是由知識技能向能力品格的統整，是素養導向的課堂。北師大王磊教授2017年提出從中學化學知識與技能到能力與素養發展進階（見圖1），從而培育化學學科核心素養。

學生認識發展的核心是認識方式的轉變，而認識方式的形成發展與學科核心素養密切相關，在形成認識方式的過程中，核心知識的學習可能會形成新的認識角度，而新的認識角度的建立又可能會帶來認識方式的變化或深化、發展原有認識方式，新的認識方式的建立又可能會形成新的認知角度，如此螺旋上升的認識發展過程也就提升了學科核心素養。

本文研究的智慧課堂指的是教師把握最佳教學和教研時機，尋求“教育目標、課程呈現、教學關系、評價手段、技術支持”等教學要素的匹配，采用在內化、聚合、聚焦與遷移、分類匹配和把握最佳教學時機原則，喚醒學生自我發展意識，通過解決學科、生活和學術情境等活動，深刻領悟知識、技能、方法、觀念和經驗等“五基”，生成或發展其理解、應用和創新知識的“求真向善和美”的課堂。智慧課堂的具體化表現為“三有智慧課堂”，指的是“有教學內容整體設計”“有值得教的知識”“有意義的學習過程”。本文以“二氧化碳的性質”教學為例實施促進學生認知發展的教學，以構建智慧課堂，培育初中生的核心素養。

一、背景與主題

1.教學背景

二氧化碳是初中學生繼氧氣學習之后的又一種重要的氣體，學生在前面的學習和日常生活經驗中接觸了不少有關二氧化碳的知識，但是這些知識在學習生活中慢慢積累起來，是零散的、系統性不強。基于學生的學情分析，本節課一個重要任務就是把這些零散的二氧化碳知識按照我們化學學科學習一種物質一般角度如物質的物理性質、化學性質、用途等這幾個方面進行梳理，形成初中生必備的、從化學學科角度初步認識物質的框架，將零散的知識結構化。并在這個認識提升過程中解決生活實驗中的問題，在問題解決過程中培養學生的樂學善學、勤于反思、實踐創新、問題解決以及社會責任等核心素養。

2.提煉主題

本文以“二氧化碳的性質”教學為例，提煉的主題是——呈現促進學生認識發展的教學過程，呈現學生學科核心素養培育從“學習理解一實踐應用一創新遷移”的進階發展，運用廈門市教育科學研究院傅興春正高級教師提出的“活動元”教學策略，為“初中化學智慧課堂”提供一種教學思路——“三有智慧課堂”，整體教學程序設計如下（見圖2）：

二、教學過程

活動1：引入新課

[師]展示猜謎語：消防隊員稱它是一“滅火先鋒”;建筑師說它是一“粉刷匠”;農民伯伯說它是一“植物糧食”;環境學家卻指責它是—造成全球變暖的“罪魁禍首”……

設計意圖：創設“猜謎語”情景緊緊抓住學生的注意力，使學生產生強烈的求知欲望和好奇心，培養學生關注社會和人類生存環境的情感。

活動2：尋找二氧化碳

[師]請同學們找找你身邊的二氧化碳在哪里出現？你對它有怎樣的認識，在你過往的學習或生活經驗有什么事例支持你的認識？

[生]思考、討論并發言：C02在生活中的存在一空氣中、碳酸飲料、滅火器、植物光合作用……

[師]這些事例說明了二氧化碳的哪些性質？

[生]無色無味的氣體（常態）、固態（“干冰”）……

[師]根據學生的表達，邊引導邊板書。

設計意圖：教師引導學生回顧對二氧化碳的認識，注意引導學生回顧生活中的事例或經驗，從中提煉對二氧化碳的認知（即關注知識的來源與形成），并引導學生將這些有關二氧化碳的事例認識提升到化學認知角度，即體現二氧化碳的性質和用途，涉及到物質用途的引導學生思考這些用途體現了什么性質，滲透物質的性質決定用途，用途體現性質的學科思想。

活動3：實驗探究二氧化碳的性質

實驗1一探究二氧化碳滅火實驗

[師]演示：將一瓶C02倒入裝有兩支高低不同的蠟燭的小燒杯中。

[師]引導學生觀察實驗現象并思考：反映了C02具有哪些性質？由性質引導學生思考二氧化碳相應的用途。

[生]該實驗說明了二氧化碳的物理性質之一：密度比空氣大;化學性質之一：不可燃、不助燃;用途：滅火。

實驗2一探究二氧化碳溶于水的實驗

[引人]展示一瓶汽水，標簽上的配料中含有二氧化碳，說明二氧化碳具有什么性質？下面我們一起通過一些實驗來了解CO2更多的性質。

[生]分組實驗：向盛滿二氧化碳的礦泉水瓶中加入1/3容積的水，充分振蕩，觀察現象。

[師]演示：用注射器取30mL的C02，再取30mL的水，堵住針口并充分振蕩，學生觀察現象并思考。

[生]得出結論：說明C02的物理性質——能溶于水（1：1）。

[師]問：礦泉水瓶變癟的原因，除了二氧化碳能溶于水之外，還有沒有其它原因？請同學們根據學案完成以下實驗。

[生]取變癟的礦泉水瓶中的液體于試管，滴入紫色石蕊，觀察現象。

（資料：紫色石蕊試液是一種指示劑，遇酸性溶液變紅，遇到堿性溶液變藍）

[師]為什么會有這種現象？請你提出猜想：到底是什么物質使紫色石蕊試液變紅？如何設計實驗證明你的猜想？（引導學生如何提出猜想并設計實驗）

[生]討論并提出猜想：可能是水、二氧化碳、二氧化碳與水反應生成新物質使紫色石蕊試液變紅。

[師]引導學生討論設計驗證方案：通過控制在不同的條件下進行對比實驗。

[生]探究：四朵石蕊紙花，控制在四種不同條件下進行對比實驗。

[生]交流實驗，獲得結論：C02能溶于水并與水反應生成碳酸，碳酸使石蕊變為紅色，書寫化學反應方程式。

實驗3一探究碳酸分解實驗

[生]分組實驗：將上述試管中的液體分兩份，一份用力振蕩，另一份做對比。

（學生獲得新知：碳酸不穩定，易分解;書寫化學反應方程式;判斷該反應的類型：是化合反應還是分解反應。）

[師]呼應前面的設問：人們利用CO2的哪些性質來制取碳酸飲料，在人們飲用的過程中它會發生哪些奇妙的變化？

[師]CO2能與水反應生成碳酸，這便是我們稱它是碳酸飲料而不是稱為二氧化碳飲料的原因。但是碳酸不穩定，在體內因壓力、溫度的改變而分解，重新釋放出CO2，從而帶走人體內的熱量，所以人們在天氣炎熱時常喝碳酸飲料來解暑，但多飲這種飲料對青少年身體發育有負面影響，如引起人體缺鈣。

實驗4一二氧化碳的檢驗

[師]展示一瓶汽水，打開瓶蓋，引導學生觀察：觀察到了什么？猜想：氣體是什么？追問：若要檢驗該氣體用什么方法？

[生]討論，請一位學生上臺演示：二氧化碳的檢驗。

[師]為什么變渾濁，渾濁是什么物質;明確二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，是二氧化碳與石灰水里的氫氧化鈣反應生成白色的碳酸鈣沉淀的緣故;書寫化學反應方程式。

[生]整理學案筆記。

設計意圖：本課時的探究實驗，偏向于驗證性的探究實驗，所以設計探究過程中通過設置真實的生活情景，讓學生感受到身邊的化學，感悟化學學習的價值，通過設置真實的問題情境提供給學生更多的思維空間，提高學生分析和歸納能力，其中CO2和H20反應的探究實驗，是初中生應用控制條件進行對比的實驗探究，是探究實驗的重點和難點，這里花了較多的時間進行引導，目的是讓學生學會對比實驗的控制條件的方法。

活動4：學以致用

[師]展示一瓶裝有石灰水的試劑瓶，瓶內有一層白色沉積物，問白色沉積物是什么物質？如何形成的？用水洗得掉嗎？你學過的知識如何清洗？寫出有關反應的化學方程式。

[生]討論，解釋。

[練習]（1）為了使用石灰漿[ca（0H）2]抹的墻壁快點干燥，為什么常常在室內生個炭火盆？為什么開始放炭火盆時，墻壁反而潮濕？

（2）如何檢驗久未開啟的菜窖、干涸的深井（里面可能沉積較多CO2）安全性？如果不安全，請告訴農家怎么辦？

（3）你還能用生活中的事實或設計實驗說明二氧化碳密度比空氣大嗎？

設計意圖：讓學生在習題中體驗到學以致用的價值，在練習1完成之后及時點出古代人民的智慧，也呼應了謎語中“建筑師說它是粉刷匠”的原因。習題2和3開拓了學生的思維，思維的深度和廣度都得到了發展。

活動5：整理總結，提升認知

[師]這節課我們一起探索了二氧化碳的性質和用途，老師發現其實同學們早就擁有這些知識，現在請同學們從我們化學學科的角度談一談你對二氧化碳的認識。

[生]從物理性質、化學性質、用途這幾個方面說明。

[師]這位同學的描述注意到了物質的用途和性質之間的聯系，很好！現在請同學思考：“為什么環境學家卻指責它是造成全球變暖的罪魁禍首？”

[生]觀看視頻，討論，了解二氧化碳對人體和環境的影響。

[師]通過以上討論，同學們看待事物有怎樣的認識提升？基于這樣的認識，請同學們預習一氧化碳的有關內容，思考：一氧化碳與二氧化碳都是碳元素和氧元素組成的氧化物，為什么性質上有如此大的差異？物質的性質由什么決定的？性質不同用途一樣嗎？從哪些角度可以比較完整地認識一種物質？

設計意圖：讓學生從學科角度總結二氧化碳的學習要點，培養學生辯證看待二氧化碳，同時激發學生關注環境，關愛社會的使命感和責任感。最后通過問題串引導學生對物質的認知從一種具體的物質遷移到另一種物質的學習，進而提升到從不同的角度對一類別物質的研究。

三、教學評價和反思

基于學生認識發展的教學，更關注過程的教學，基于學生認知發展規律，更關注學生是怎樣從已有的認識到新的認知，需要怎樣的環節或過程學生才能從現有的水平發展到更高的水平，這與化學核心素養培育的教學相一致?；诨瘜W核心素養培育的教學注重從“學科基礎”（即化學知識、技能、方法和經驗），上升到“學科問題解決”（即化學學科能力），再從“學科問題解決”上升到“學科思維”（即化學觀念），本課例以“二氧化碳的性質”教學為例，采用活動元教學策略呈現這樣教學過程。

1.“三有智慧課堂”之一有教學內容的整體設計

教學內容的整體設計，不僅僅體現在設計本課題的教學思路的整體化（如圖2呈現的教學設計思路），還體現在一節課后呈現給學生怎樣的板書，板書的形成是動態的過程，隨著師生教與學的推進演繹呈現，最終讓學生通過本節課的板書（圖3結構化板書）將本節課的知識內容以及如何從化學學科角度認識物質的思路了然于胸，進而達到讓學生認知角度結構化、認知經驗系統化。

2.“三有智慧課堂”之一有值得教的知識

在課例引入創設的“謎語”教學情境是為了激發學生的認知沖突，在活動2的環節中提出的問題也是為了激發學生已有的認知，然后教師根據不同的學生認識，用板書的形式繪制對二氧化碳的認知，并從化學學科的角度加以整合，以促進學生建立新的認知，這也體現了“三有智慧課堂”之一有值得教的知識，關注點不在于將學生已有的知識再教一遍，而在于幫助學生通過已有的認知建立新的學科認知，并對原有的知識有了更深刻的理解和體會。

3.“三有智慧課堂”之一有意義的學習過程

本課例有意義的學習過程，體現在利用生活中學生熟悉的碳酸飲料，以問題為導向，以實驗為載體，巧設化學情境，設疑啟思，激發學生的好奇心，激發了學生的科學探究意識和探究精神，特別是“二氧化碳與水反應”這個探究實驗的引導發展了學生的對比實驗探究能力。有意義的學習過程還體現在“學以致用”這個活動環節，引導學生用化學知識解釋生活、社會、生態環境中的種種現象，使他們體會到生活處處有化學的樂趣，體現從生活走進化學，從化學走向社會的新課程理念。同時通過這個活動環節提高他們觀察、分析和解釋社會和實際生活中化學現象與解決問題的能力，很多學生的回答出乎教師的想象，讓學生體驗解決問題后帶來的快樂與成就感，為創新性學習提供源源不斷的動力。

本課例在課堂實施過程中有一個遺憾之處，就是在活動4“學以致用”的幾個生活實際問題解決中，由于時間有限，未能給予學生充足的時間進行思考、分析和解決。這個遺憾也給我們提出了一個新的課題，那就是如何有效地選擇情境素材為智慧課堂服務。