運用“三段式”教學法磨礪化學模型認知素養(yǎng)
———以“氯氣的實驗室制法”為例

◇ 福建 鄭 睫

1 問題的提出

從現(xiàn)有的研究來看,不論是專家學者還是一線教師,他們的共同認識是提升“模型認知”素養(yǎng)能很好地幫助學生解釋化學現(xiàn)象、揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律,加深對化學知識的理解與應用,幫助學生去解決實踐中遇到的具體問題．本文主要討論在教學實踐中運用“三段式”教學即課前導學案、課中引領示范、課后專項訓練幫助學生建構并提升思維模型,如圖1所示．

圖1

2 “三段式”教學法磨礪模型認知素養(yǎng)的課堂實踐

2.1 課前導學案助力學生模型認知初體驗

預習是學生良好學習習慣中重要的一環(huán)．在訪談中,只有少部分學生表示會進行預習,大部分學生表示“不知道預習什么”“反正老師上課會講”．究其根本,是因為學生內(nèi)心深處的“預習無用論”．導學案能幫助學生明確課前預習的方向和內(nèi)容,教師在課前利用導學案,可以引導學生更快進入課堂學習狀態(tài)．

課前導學案的另一優(yōu)勢在于能有效地提高教學的精準性．在實際教學過程中,有些教師不能準確判斷學生的知識漏洞,然而通過分析課前導學案,教師可以針對學生實際存在的問題進行教學設計的微調(diào)整,打造出適合不同班級的 “定制課堂”．

對于不同的課型,導學案的側(cè)重點不完全相同．如高中階段前期實驗課的導學案,注重喚醒學生的經(jīng)驗原型,探查學生現(xiàn)有的實驗能力水平,引導學生將經(jīng)驗“原型”提煉形成實驗模型；概念課的導學案,注重引導學生閱讀書本,減少對專有名詞的陌生感,加深課堂教學的掌握程度；復習課的導學案,側(cè)重基礎知識回顧,喚醒相關模型記憶,提高課堂復習效率．

以蘇教版《必修1》“氯氣的實驗室制法”為例,本課的導學案設計“溫故”和“知新”兩個環(huán)節(jié)．“溫故”可以通過引導學生回憶實驗室制取O2和CO2的裝置來喚醒學生的經(jīng)驗原型,“知新”通過要求學生設計實驗室制備Cl2的裝置來了解學生的模型認知水平．對于能力不足的學生設有輔助問題串：(1)實驗的反應原理是什么?(2)選擇哪種發(fā)生裝置?(3)如何收集氣體?(4)如何檢驗氣體已經(jīng)收集滿了?(5)是否需要進行尾氣處理?

2.2 課中引領示范助力學生模型認知素養(yǎng)再提升

從回收的導學案來看,大部分學生知道氣體制備流程的設計方法,具有一定的經(jīng)驗原型,少部分學生的設計中包含凈化裝置,有初步的“環(huán)保、安全”意識．據(jù)此分析,教師在教學設計中側(cè)重點應立足于引導學生在已有原型之上進行氣體制備實驗模型的提煉．授課過程中使用問題串的形式引導學生進行討論分析,鍛煉學生的思維能力和綜合素質(zhì)．

問題串：(1)氣體制備實驗中需要考慮哪些環(huán)節(jié)?(2)裝置與試劑的選擇依據(jù)是什么?

設計意圖：在師生互動、生生互動中突顯學生的思維形成過程,規(guī)范化學用語的表述,引導學生思考實驗設計過程,讓程度較好的學生自查原有經(jīng)驗模型的不足之處,讓程度較弱的學生探尋原有的經(jīng)驗模型．

操作過程：(1)學生根據(jù)實驗設計組裝儀器．(2)教師演示制備Cl2的全過程．

設計意圖：這是高中學生第一次接觸氣體制備實驗,學生根據(jù)實驗設計動手實操有助于提煉形成實驗模型,教師的規(guī)范演示操作有助于學生模仿與學習．

2.3 課后專訓磨礪學生模型認知素養(yǎng)

在師生共同建構氣體制備實驗模型的過程中,應及時引導學生使用模型,學生在運用過程中不斷修正原有模型,也就是在不斷地進行模型建構的過程．課后的對應訓練應分層次、分階段、遞進式地進行．

【基礎演練】完善導學案上制備Cl2的實驗裝置圖,闡明各裝置的用途．

設計意圖：充分發(fā)揮導學案的功能,有效的復述可幫助學生鞏固基礎,落實課堂教學成果．

【拓展提高】某學習小組在學習Cl2的實驗室制法后,發(fā)現(xiàn)用加熱濃鹽酸與Mn O2的方法既浪費能源又不易控制溫度．學習小組查閱資料發(fā)現(xiàn)KMn O4的氧化性比Mn O2強,在常溫下可與濃鹽酸發(fā)生反應生成Cl2．小組成員改進了實驗,進行如下探究活動．

(2)選擇實驗裝置：可以選擇圖2中的________(填序號)進行實驗．

圖2

(3)裝置的正確連接順序為________(用圖中小寫字母序號表示)．

(4)① 在制氣前必須進行的一項操作是______．②實驗時C和D中所裝液體是________．

(附加題)將產(chǎn)生的氯氣通入滴有酚酞的Na OH溶液中,發(fā)現(xiàn)溶液紅色褪色．小組內(nèi)有甲、乙兩種意見．

甲：氯氣溶于水后溶液顯酸性,中和了Na OH使溶液褪色．

乙：氯氣溶于水生成漂白性物質(zhì),使溶液褪色．

請設計實驗說明甲、乙哪種意見正確．

設計意圖：第(1)問涉及反應原理方程式的缺項填寫,考查元素守恒思想與氧化還原反應的性質(zhì)．第(2)(3)(4)問中實驗裝置、試劑的選擇與分析可考查學生對氣體制備模型的掌握程度．學有余力的學生可挑戰(zhàn)附加題,磨礪實驗素養(yǎng)．

通過課前導學案,不僅幫助學生審視自我的“經(jīng)驗原型”,有效提升學生預習效率,還能幫助教師更準確地設計課堂活動,針對前期暴露出的問題組織開展各種交流討論活動,無形中增加了課堂教學中學生作為主體活動時間．基于課堂中教師的引領示范,學生或主動或被動地逐漸建構起實驗研究基礎模型．課后練習訓練能促使學生有意識地使用實驗研究模型,理解實驗原理、設計實驗方案、選擇正確的實驗儀器、解釋實驗現(xiàn)象,提升科學探究能力,強化化學觀念,培養(yǎng)科學態(tài)度和問題意識,獲得較好的實驗體驗．

三段式教學法需要教師在課前做大量的準備工作,包括導學案的設計、基于導學案信息反饋下的教學設計、課后對應不同層次模型認知水平的練習等,非一人之力可以完成,需要集體智慧、集體勞動,探索之路還在繼續(xù)．