PDEODE教學策略在高中化學教學中的應用

孫帥妮 劉露

摘? 要 以人教版化學教材必修1“金屬鋁的化學性質”教學為例，運用PDEODE教學策略進行教學設計，采用探究式教學方法，通過鋁制易拉罐片的真實素材切入研究，引導學生掌握金屬鋁的化學性質，提升學生科學探究能力和解決問題的實踐能力。

關鍵詞 PDEODE教學策略;金屬鋁的化學性質;鋁制易拉罐片;科學素養;核心素養

中圖分類號：G633.8? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）03-0120-03

0 前言

《普通高中化學課程標準（2017年版）》強調要重視學生科學素養的培養，倡導以實驗探究的方式進行知識教學，并提倡以自主合作探究的學習方式促進學生理解概念和規律[1]。為了更好地落實學生科學素養的培養，就需要選擇更加合適的教學策略。PDEODE是“Predict-Discuss-Explain-Observe-Discuss-Explain”的縮寫，即“預測—討論—解釋—觀察—討論—解釋”。PDEODE教學策略是在前概念和概念轉變以及科學認識論等學習理論的基礎上提出的，由Ranne和Kolari在“預測（Predict）—觀察（Observe）—解釋（Explain）”（POE）教學策略的前提下進行改進和發展的一種新型教學策略[2]。

PDEODE教學策略的實質是通過學生預測環節了解學生原有的認知結構，在此基礎上通過小組討論進行實驗探究、形成解釋，學生觀察實驗現象和記錄結果，對實驗結果以及自己的預測進行討論交流，最終得到解釋。在此探究過程中實現學生的認知轉變，促進學生對新舊知識的概念轉化和知識體系的建構[3]。PDEODE教學策略改變了傳統教學中以教師灌輸為主體的教學方式，強調以學生自主預測為基點，以合作討論以及實驗探究為中心，培養學生的觀察和實驗操作技能，體現以學生為本的教學理念，符合學生的發展思維，有助于學生知識的構建和科學素養的落實，提高了教學質量。

本文以“金屬鋁的化學性質”的教學為例，運用PDEODE

教學策略，以生活中的易拉罐鋁片為切入點，結合實驗探究和小組合作的教學方法，對金屬鋁的化學性質進行研究。

1 PDEODE教學策略執行流程

預測—P? 教師依據教學內容創設相關的問題情境，學生初步感知相關內容，在了解實驗或相關背景知識的基礎上，對實驗現象或事件結果進行預測并闡明理由，使教師得以更好地掌握學生的前概念。

討論—D? 教師組織學生對提出的問題進行分析，學生分小組將自己預測的結果和觀點與同伴分享、探討，從而產生思維的碰撞。

解釋—E? 針對討論的結果，學生設計實驗方案，探究驗證預測的準確性，并匯報設計的實驗方案以及解釋設計依據。

觀察—O? 學生根據所設計的實驗方案進行操作實踐，注意觀察實驗現象和結果并做好記錄，與預測進行對照并判斷是否相符合，激發學生的認知需求。

討論—D? 對實驗操作過程中的注意事項、觀察到的實驗現象以及預測和小組成員一起進行討論分析達成共識。

解釋—E? 教師在整個步驟中要參與其中，在完成以上步驟后，引導學生依據預測和觀察結果的分析對照，提出科學合理的解釋，完成學生對新知識體系的構建。

PDEODE教學策略的實施流程如圖1所示。

2 PDEODE 教學策略的應用

將PDEODE教學策略應用于人教版化學必修1“金屬鋁的化學性質”的教學中。

環節1：新課引入? 教師以圖片的方式展示兩幅圖片，分別是銹跡斑斑的鐵鍋以及光亮的鋁制易拉罐，如圖2、圖3所示，提問：“通過兩幅圖片我們可以看到，鐵制品容易生銹，而鋁制品不易生銹，其中的原因是什么呢？”預測其中的原因并做出解釋。

【預測—P】學生預測：“鋁是活潑的金屬，在金屬活動順序表中位于金屬鐵的前面，比鐵更容易發生反應，而鋁制品沒有被腐蝕生銹，可能是生成了某種物質保護其不被腐蝕。”

【設計意圖】以生活中真實的情景引出問題，通過學生的預測可以掌握學生已有的認知結構和前概念，便于教師整體把握組織教學。此步驟中強調學生獨立進行預測，不能與其他人交流，從而保證迷思概念的充分暴露。從預測結果來看，學生已經掌握了初中化學中金屬的活動順序和鋁的簡單性質，為后面的學習奠定了良好的基礎。

環節2：交流研討

【討論—D】學生分小組討論、交流，將自己預測的結果和觀點與同伴分享和探討：“理論上越不活潑的金屬越耐腐蝕。鐵在空氣中發生了反應，鐵的活潑性沒有鋁強，那么鋁也一定在空氣中發生了反應。初中學習過鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發生反應會生成鐵銹，鐵銹很疏松，難以阻止里面的鐵繼續反應。鋁發生了反應，但沒有被腐蝕生銹，可能是其表面生成了致密氧化物，阻止了鋁進一步反應。”討論結束后組內達成共識。

【設計意圖】學生在課堂上更多的是暴露自己的不足，在課堂上完成迷思概念的初步轉變[4]。學生在交流討論中進行學習，對概念的理解學習來源于對知識的思考，通過對鐵知識的遷移應用，分析討論鋁的化學知識，從而進行概念的轉化。

【解釋—E】學生在小組內大膽交流思考，設計并分析實驗注意事項。既然鋁和氧氣在常溫下能反應生成致密的氧化膜薄膜，說明其反應速度很快。為了驗證此過程，在做實驗時要注意對鋁制易拉罐片進行打磨。

【設計意圖】組內組間相互交流，使得預測和理由能很快在學生心中形成碰撞，同時接收到不同的預測與解釋。

環節3：實驗觀察

【觀察—O】實驗演示：將打磨好的鋁制易拉罐片用坩堝鉗夾著放置于酒精燈上加熱，觀察實驗現象，如圖4所示。學生興奮地投入實驗探究中，在實驗演示過程中仔細觀察實驗現象：看到易拉罐片在加熱后變軟彎曲，鋁紅熱發光，表面變暗淡融化，但并沒有滴落，好像外面被一層物質兜著。學生如實清晰地記錄實驗現象。

【設計意圖】學生是在已有的知識經驗和認知水平基礎上，以問題為切入點，積極自主探索，仔細觀察實驗過程，以驗證自己的預測和解釋;同時自己動手操作獲取知識，進一步深化了對本節課知識的理解。

【討論—D】學生對實驗操作過程中的現象和記錄結果以及自己的預測與小組一起進行討論交流。

【設計意圖】重視合作交流學習，概念的建構需要學生之間信息的傳遞與交流，提高了概念轉變效率。

環節4：探究解釋

【解釋—E】教師和學生一起歸納思考，解釋表面變暗淡說明金屬被氧化了，而融化后沒有滴落，像有一層膜兜著，就意味著金屬鋁被氧化生成一層致密的氧化膜，能防止其滴落，由反應寫出化學方程式：4Al+3O2==2Al2O3。同時，教師給出鋁的熔點（660 ℃）、氧化鋁的熔點（2 054 ℃）數據，可知氧化鋁的熔點很高，遠遠大于金屬鋁的熔點，這便解釋了那層未融化的物質即為氧化鋁。在常溫下鋁和氧氣反應生成致密氧化膜（Al2O3）的速度很快[5]，這也就是為什么鋁不容易被腐蝕的原因。

環節5：預測猜想

【預測—P】教師提問：“在生活中我們用鋁鍋燒水做

飯，但是不長期儲存或蒸煮酸性和堿性的食物，這是為什么？”學生預測：“大多數金屬不僅與氧氣反應，也能與酸反應。鋁是活潑金屬，應該會與酸性食物發生反應，而與堿性食物可能難以發生反應。”

【設計意圖】教師站在更高的角度把握教學進程，提供學生學習素材和引發思考與討論。

【討論—D】學生提出：“初中學過大多數金屬不僅與氧氣反應，也能與鹽酸發生反應。金屬鋁的活動順序排在氫之前，所以可以與鹽酸反應，反應生成氫氣。一般金屬不能與堿發生反應，所以金屬鋁不能與NaOH發生反應。”

【設計意圖】學生進行討論，體現了學生為本的理念，最后形成驗證猜想的實驗方案。

【解釋—E】教師組織學生展示自己的想法以及實驗方案，并組織學生按照自己設計的實驗方案進行操作。

【設計意圖】基于學生認知發展水平展開實驗，通過實驗轉變概念教學，為概念的建構提供實驗基礎，培養學生的實證精神。

環節6：實驗探究

【觀察—O】將兩片打磨好的質量相同的鋁制易拉罐片分別放入兩個小試管中，并對其分別編號①和②;然后分別對編號①和②的小試管加入過量的HCl（3 mol/L）和NaOH（3 mol/L）溶液，觀察現象。學生很快完成實驗操作，觀察到①②號兩個小試管內都有氣泡產生，其中①號鋁制易拉罐片在HCl中反應產生氣泡較慢，同時產生的氣泡也不多;②號鋁制易拉罐片在NaOH溶液中反應產生氣泡相對更快。同時，鋁制易拉罐片都在慢慢變小，直到最后消失，反應完成。學生驚訝地發現金屬鋁與NaOH溶液發生了反應，教師指導他們注意觀察實驗現象，并將兩個反應產生的氣體進行收集。實驗最后，教師強調將兩個反應所收集的氣體點燃并在其上方罩一個干燥的小燒杯。學生完成實驗并記錄實驗現象，實驗現象如圖5、圖6所示。

【設計意圖】當實驗探究的現象和預測結果不相符時，學生的認知沖突得以產生，此時會產生強烈的求知欲望，學習情緒和思維會異常興奮，為學習新知識打下基礎。

【討論—D】通過上述對比實驗，學生急切地進行討論交流：為什么鋁制易拉罐片可以與HCl和NaOH溶液反應。教師在實驗最后強調將兩個反應所收集的氣體點燃，并在其上方罩一個干燥的小燒杯，觀察發現生成的氣體安靜燃燒、玻璃壁上有水珠生成，則反應均可生成氫氣。

【設計意圖】學生帶著已有經驗仔細觀察實驗過程，充分發揮了實驗的優勢;教師在重要的實驗環節進行強調，便于學生把握重點;學生整理、分析所獲得的信息，最終得出結論。

環節 7：歸納總結

【解釋—E】教師和學生共同歸納總結：鋁既能與HCl溶液發生反應，也能與NaOH溶液發生反應，均產生氫氣。得出化學方程式：2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑;2Al+2NaOH+

2H2O==2NaAlO2+3H2↑。所以日常生活中鋁鍋能燒水做飯，但是不能長期儲存或蒸煮酸性和堿性的食物，鋁制品易拉罐盛放酸性或堿性飲料時危害更大，攝入過多的鋁還會患老年癡呆，因此在生活中要注意鋁制品的使用。

【設計意圖】知識來源于生活。學生以生活中的易拉罐片為突破口，通過自主合作探究，實驗驗證鋁具有兩性，與酸和堿都能發生反應。在整個實驗探究過程中，學生對金屬鋁的化學性質有了更深入的理解，發展了“科學探究與創新意識”核心素養。

3 結語

PDEODE教學策略強調首先通過預測發現學生原有的認知結構;接著讓學生通過小組討論形成解釋，采用實驗探究觀察實驗現象和記錄結果，培養學生的動手操作能力;然后讓學生對實驗結果以及自己的預測進行小組討論與交流，最終得到解釋，實現學生的認知轉變，促進學生對新舊知識的概念轉化以及學習建構新的知識體系。PDEODE教學策略重視小組的討論和解釋，符合新課程理念倡導的自主、合作探究的學習方式。

本文以人教版化學必修1中“金屬鋁的化學性質”教學為例，以生活中的易拉罐鋁片為切入點，運用PDEODE教學策略，以合作實驗探究的教學方法探究金屬鋁的兩性，使學生對金屬鋁的化學性質有了更深入的理解，有利于更好地掌握金屬鋁的化學性質。PDEODE教學策略具有科學的邏輯順序，在教學過程中以學生為中心，重視自主合作的學習方式，采用實驗探究式的教學方法，激發了學生的學習欲望，引導學生學會思考，強化學生科學求真的學習意識，能有效地落實學生化學學科核心素養的培養，提高學生的科學探究素養和實踐能力。■

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2017.

[2]Savander-Ranne C， Kolari S.Promoting the concep-tual understanding of engineering students through visualization[J].Global Journal of Engineering Edu-cation，2003（2）：189-199.

[3]鄧陽，王后雄，謝俊.基于POE和PDEODE策略的化學概念轉變教學實驗研究[J].中學化學教學參考，2011（10）：

3-6.

[4]蘆岳鋒.迷思概念轉變策略的教學研究[J].中學化學教學參考，2012（11）：19-20.

[5]陳巧玲，喻建軍.“鋁的化學性質”主題式教學實踐[J].中學化學教學參考，2020（3）：29-32.