基于邏輯思維構(gòu)建的化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展

鐘捷

【摘 要】 “物質(zhì)性質(zhì)和變化的探究”是《普通高中教科書·化學(xué)（必修1上冊(cè)）》（蘇教版）——專題2“研究物質(zhì)的基本方法”中第一單元“研究物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法”的內(nèi)容。筆者在工作中發(fā)現(xiàn)，很多高中教師在教學(xué)此部分時(shí)，往往把重點(diǎn)依然放在物質(zhì)分離提純、離子檢驗(yàn)等傳統(tǒng)內(nèi)容的講解上，而對(duì)該部分僅作簡(jiǎn)單介紹甚至一帶而過。該部分內(nèi)容雖然不與前面的物質(zhì)分離提純及檢驗(yàn)直接相關(guān)，但是作為研究物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法的擴(kuò)展環(huán)節(jié)，可見教材編寫者對(duì)于高中階段化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究以及科學(xué)過程邏輯思維構(gòu)建的重視，因此筆者結(jié)合關(guān)鍵能力與核心素養(yǎng)的培育，針對(duì)該部分的教學(xué)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)與思考。

【關(guān)鍵詞】 邏輯思維? 核心素養(yǎng)? 化學(xué)

一、基于關(guān)鍵能力建立的教材分析

“物質(zhì)性質(zhì)和變化的探究”這一部分的內(nèi)容可擴(kuò)展性強(qiáng)，教材的出發(fā)點(diǎn)是讓學(xué)生了解開展科學(xué)探究的一般步驟，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到“從問題和假設(shè)出發(fā)確定研究目的、依據(jù)研究目的設(shè)計(jì)方案、基于證據(jù)進(jìn)行分析和推理”這種邏輯思維的建立，對(duì)于化學(xué)乃至科學(xué)研究的重要意義。本部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)放在“物質(zhì)的分離提純”“物質(zhì)的檢驗(yàn)”之后，因此能夠培養(yǎng)學(xué)生的“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”這一化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，并對(duì)高中化學(xué)的理論及實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)起到承上啟下的作用。

根據(jù)普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版，2020年修訂），在化學(xué)科學(xué)與實(shí)驗(yàn)探究過程中，學(xué)生應(yīng)當(dāng)能夠認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的核心意義，即進(jìn)行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。通過對(duì)科學(xué)探究過程的了解，構(gòu)建嚴(yán)密的思維邏輯：提出問題——設(shè)計(jì)方法——實(shí)施實(shí)驗(yàn)——獲取證據(jù)——建構(gòu)模型——評(píng)價(jià)結(jié)論。

二、基于探究教學(xué)現(xiàn)狀的學(xué)情分析

在學(xué)習(xí)“物質(zhì)性質(zhì)和變化的探究”這一階段的內(nèi)容之前，高一學(xué)生已完成物質(zhì)的分離提純的基本課程學(xué)習(xí)，初步掌握了物質(zhì)的分離提純方法。同時(shí)也已完成物質(zhì)的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)課程，對(duì)利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)檢驗(yàn)溶液所含的某些離子有了一定的理論與實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)。

值得注意的是，現(xiàn)階段高中化學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究部分多以教材提供的實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生仍停留在重復(fù)實(shí)驗(yàn)并確認(rèn)課堂所學(xué)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象階段，缺乏對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的自主性認(rèn)識(shí)。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象好奇心強(qiáng)，但是抽象——具象思維能力與推理能力不足，理論概念與實(shí)驗(yàn)分析關(guān)聯(lián)意識(shí)薄弱。

因此針對(duì)本環(huán)節(jié)，學(xué)生學(xué)情的以下兩個(gè)方面是值得去重視并加以改變的：一是要改變課堂以教師教學(xué)為主的教學(xué)方法，將學(xué)生處理知識(shí)的地位提升到更為主動(dòng)的層次;二是對(duì)于課程所涉及的實(shí)驗(yàn)，不采用預(yù)設(shè)結(jié)果的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)形式，而是更注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作能力的提高。

三、基于邏輯思維構(gòu)建的課程設(shè)計(jì)

針對(duì)以上課程內(nèi)容及學(xué)情現(xiàn)狀的討論，課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的核心思路為學(xué)習(xí)開展化學(xué)研究的基本方法，重點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)探究過程的邏輯思維構(gòu)建。本課程的核心思路包含以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

第一環(huán)節(jié)：物質(zhì)性質(zhì)變化基本知識(shí)的回顧。

首先給學(xué)生演示通入二氧化碳后的紅色石蕊花的實(shí)驗(yàn)視頻，讓學(xué)生總結(jié)二氧化碳的性質(zhì)及變化，引導(dǎo)學(xué)生回顧性質(zhì)及變化的宏觀、微觀描述，鞏固變化觀念，并在此基礎(chǔ)上從理論引入本課時(shí)的實(shí)驗(yàn)。

第二環(huán)節(jié)：金屬的性質(zhì)和變化研究。

從學(xué)生相對(duì)熟悉的鐵的金屬物理化學(xué)性質(zhì)入手進(jìn)行討論，同學(xué)生一起回顧現(xiàn)階段掌握的關(guān)于鐵的相關(guān)性質(zhì)。接著結(jié)合鐵與鋁都是金屬這一共同點(diǎn)，讓學(xué)生嘗試分析鋁的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，展開分組實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生熟悉基于現(xiàn)有模型認(rèn)知預(yù)測(cè)未知物質(zhì)的方法，讓學(xué)生實(shí)踐驗(yàn)證對(duì)鋁的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)推測(cè)的正確性。

第三環(huán)節(jié)：雙氧水分解速率的條件實(shí)驗(yàn)研究。

學(xué)生在初中階段已經(jīng)接觸過用雙氧水制備氧氣的實(shí)驗(yàn)，能夠定性認(rèn)識(shí)雙氧水分解的速率與反應(yīng)是否使用催化劑有關(guān)。為了解雙氧水分解速率是否與其他因素有關(guān)，例如溫度、濃度等能否影響雙氧水的分解快慢，可以通過實(shí)驗(yàn)探究得出結(jié)論。基于以上思路，和學(xué)生共同探討雙氧水分解速率影響因素的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并展開分組實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后，讓學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果以典型的單一變量原則為例進(jìn)行介紹，讓學(xué)生注意科學(xué)研究的細(xì)節(jié)。

第四環(huán)節(jié)：邏輯體系總結(jié)，課外知識(shí)擴(kuò)展。

對(duì)實(shí)驗(yàn)相關(guān)結(jié)果及結(jié)論進(jìn)行邏輯思路整理，讓學(xué)生明確本課時(shí)的內(nèi)容。基于雙氧水分解進(jìn)行課外拓展，展示科研文獻(xiàn)資料，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，養(yǎng)成良好科學(xué)態(tài)度。

四、基于核心素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)反思

本課時(shí)內(nèi)容具有較高的發(fā)散性，但是教學(xué)時(shí)不應(yīng)過度展開，仍然要緊扣課本核心知識(shí)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)更多地引入現(xiàn)實(shí)生活情境，引導(dǎo)學(xué)生在生活中學(xué)習(xí)并應(yīng)用課堂上掌握的研究方法及思想。可以安排課后對(duì)學(xué)生提出自主研究的要求，選擇合適的課題開展探索并在適當(dāng)?shù)氖录蠓答伣Y(jié)論。不論是現(xiàn)實(shí)情境引入還是課后自主探究，必須讓學(xué)生牢牢把握從實(shí)際應(yīng)用到科學(xué)理論這一聯(lián)系過程的邏輯思維構(gòu)建，從而實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的提升。

綜上所述，化學(xué)學(xué)科作為一門連接實(shí)驗(yàn)與理論的學(xué)科，在微觀顆粒上進(jìn)行的探索與分析往往不能直接觀測(cè)，對(duì)規(guī)律的解釋也比較抽象。實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常較為重視微觀規(guī)律在宏觀現(xiàn)象上的展示，但是卻相對(duì)忽略了規(guī)律模型的建立過程，尤其是規(guī)律探索過程的邏輯體系，正是化學(xué)家甚至一般科學(xué)研究思考能力的一種體現(xiàn)。通過邏輯思維的構(gòu)建過程，能夠讓學(xué)生從一般性的層面理解科學(xué)研究的含義與內(nèi)涵，并據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和有效探索，進(jìn)而展開證據(jù)推理和知識(shí)建構(gòu)。因此，通過合理開展化學(xué)研究中的邏輯思維教學(xué)，能夠?yàn)閷W(xué)生的高中階段學(xué)習(xí)提供可靠的思維發(fā)展方向，使學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)實(shí)現(xiàn)持續(xù)進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

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