結合初中生認知發展，優化化學教學設計
——以中考物質除雜題型教學為例

■南京市金陵中學西善分校 高盼盼

一節精彩的化學課，離不開課前精心的備課，教師不僅需要認真研讀教材、課標及優秀教學案例，把握每節課的重難點，更需要了解學生的學習水平和認知規律。有的初三化學教師每年在教授物質除雜類題型時，盡管已經十分用心地備課，能準確地把握重難點，但在具體教學實施過程中，總有學生看似理解除雜的原理和方法，但真正解題應用時還是出現不理解除雜方法、辨析不出生成物狀態、不善于總結新雜質來源等各種問題。細究原因，與教師在教學設計時未考慮到初中生的在認知順序性、認知抽象思維、認知邏輯等方面的發展有關。下面筆者以一節物質除雜課為例，總結利用初中生認知發展的特點，提出設計教學以及突破學生認知障礙的一些策略。

一、初中化學教學的難點

（一）知識點集中，學生記憶難度較大

初中是學生理科知識學習的起點，在學齡前教育、小學教育階段學生不會接觸專業的化學知識，缺少化學知識結構系統，因此初中化學學習是在缺少知識積累的前提下而展開的，對學生來說任何化學知識都是全新的，在未建成自身的化學知識體系前，大部分學生只能通過機械記憶進行化學知識的積累。然而從教材編寫不難看出，初中化學知識結構上知識點較為集中，可能是因為受限于教學周期或這部分知識較為基礎。以元素周期表為例，書中在第四單元第一課引入了元素周期表，在本課中學生需要在一個課時內掌握27 個元素符號和元素的對應關系，能正確書寫并理解各個元素符號代表的元素類型以及其在元素周期表上的位置；再比如，在氧氣制備的這節實驗課中，縱觀各個版本教材，氧氣制備這一課至少展示了4 中不同類型的化學實驗反應，各個化學實驗可能在過程上存在相似性，但其原理、反應方程式并不一致，學生需要在一個課時內學習至少4個反應和實驗。從上述的兩個例子不難看出，初中化學的知識內容雖然較為基礎，但知識點較為集中，對具備一定化學知識基礎的學生來說理解和記憶較為容易，但對剛接觸化學的初中生來說，知識內容較為集中，學生的理解和記憶難度較大。因此，教師需要在教學過程中優化教學設計，不能完全按照教材編寫順序進行教學，需要將集中的知識點分割為幾個關聯模塊進行教學，采用“化整為零”的方式完成特定知識點的教學，減輕學生在集中學習時的壓力，降低學生的學習難度，提升教學效率。

（二）知識內容抽象，學生感到不知所云

化學是研究物質本質的科學，但是和物理不同，化學的研究大多是從微觀層面展開，知識內容也圍繞微觀粒子的變化。初中化學知識雖然較為基礎，但已經涉及原子、電子、離子等微觀粒子，尤其是化學方程式的學習，其本質上就是電子的轉移和離子的形成。對學生來說，微觀粒子雖然廣泛存在，但不容易被觀察，學習時對微觀層面的變化只能通過記憶完成學習。例如，在教學鐵元素和鐵的氧化反應時，必然會講到鐵在潮濕環境中發生的氧化反應，這中間涉及兩個化學反應方程式，分別是三氧化二鐵的形成和四氧化三鐵的形成，學生雖然能通過死記硬背的方式掌握這兩個化學方程式，但想要學生理解這一化學反應的本質較為困難，大部分情況下學生無法理解微觀層面的變化，甚至很多學生能正確默寫化學反應方程式，卻并不能理解方程式代表的化學反應，這與化學知識內容抽象，學生不熟悉微觀粒子有關。對很多學生來說，初中化學知識不像物理知識直觀，化學變化、化學反應較為抽象，很多學生會感到不知所云。教師在教學中應注意，盡可能將抽象的化學知識轉化為具體的、明確的印象，配合多媒體技術、分子模型等幫助學生更好地理解微觀層面的化學變化和化學本質，克服抽象知識帶來的學習困難，幫助學生夯實化學知識基礎，逐步建立化學知識體系。

（三）知識體系龐大，學前忘后問題顯著

從教材不難看出，初中化學知識雖然較為分散，但整體的連續性較強，前后內容有較強的聯系，前后知識共同構成了初中化學知識體系。但初中化學的知識點較多，整體內容較為龐大、復雜，對學生的記憶力和理解能力是一大考驗。比如，鐵的氧化反應在前面章節有所涉及，講解了鐵與氧的反應，但在初三下學期的時，還會講到鐵和其他元素的反應，如其他元素將鐵離子從鹽中置換出來，然后鐵在水、加熱等條件下與氧發生反應生成鐵的氧化物，這是一個較為復雜的化學反應，也是中招實驗考試的題目之一，其中至少涉及了三個與鐵有關的化學反應方程式，然而這三個化學反應并非集中學習，而是分布在不同的教學單元中。由此可見，初中化學知識前后連續性較強，要求學生能將前后知識融會貫通。但具有聯系的知識點大部分情況下是分散在不同單元，學生學前忘后的問題較為普遍，在實際的教學中教師要妥善應對這一問題，引入聯想記憶法幫助學生記憶分散的知識點，加強復習和應用，鞏固學生已掌握的知識，幫助學生通過不斷強化記憶實現知識點的全掌握，在不斷練習、實驗中實現前后知識的融會貫通，構建初中化學的知識體系。

二、初中化學教學設計原則

（一）尊重學生的個體差異

在初三之前，學生沒有系統學習化學知識的經驗，而學生的認知能力、理解能力在化學學習中有較大影響，因此剛學習化學時，具備“天賦”的學生能快速掌握這些知識，缺少“天賦”的學生則需要付出更多的努力才能保持成績。因此，在教學中教師要尊重學生的個體差異，要相信每一個學生都是“可塑之才”，在教學中要做到有教無類和因材施教。

（二）注意教學的方法

初中化學知識較為基礎，整體難度不高，因此教師可以采取針對性的教學策略，以達到教學目標。從整體上看，初中階段化學知識的重點主要有四點，分別是方程式的配平、分子量的計算、酸堿鹽的識別及其反應以及基本化學實驗操作，在教學中教師應講練結合，即練習為主、講解為輔，重視學生的實際操作和知識應用。讓學生不過度依賴講解和重復記憶，在實際應用中掌握化學知識，才是初中化學教學的可靠思路，才是融會貫通的核心所在。

（三）注意復習與鞏固

初中化學知識整體難度不高，但知識點較為分散，學后忘前是學生成績難以提高的重要原因，在教學過程中，教師要注意前后知識的連貫，定期復習和聯系，通過作業、練習、實驗探究等方式“溫故知新”。

三、初中化學教學設計優化策略

（一）建構知識梯度，適應認知順序性

1.知識內容難度上，由易到難。在教授物質除雜方法時，先從學生容易理解的溶解、過濾、蒸發等物理方法開始，再到抽象難懂的離子反應等化學方法。我國教育著作《學記》中主張“先其易者,后其節目”，重視“先河后?！保绻虒W不能遵循循序漸進這一規律，教學往往事倍功半，成果也不盡如人意。教學循序漸進的原則從兩個主要方面總結：一是教師的教，根據學生年齡順序教相應的知識，從教學內容的實際出發,從具體實例再到抽想總結；二是學生的學，不宜過早過多學習超出認知范圍和難度的知識，應按照學生認知學習順序和心理進行逐步學習。

2.知識獲取方式上，由生活到課本。蒸餾方法可以由生活中燒開水原理推及蒸餾原理利用物質間沸點不同；而生活中紗布過濾泥水推及實驗室過濾本質都是過濾物顆粒大小能否通過孔徑。學生如果僅僅通過死記硬背課本上的知識，不能體現“化學來源于生活，并服務于生活”教學理念，所以，為了避免出現這樣的現象，教師應該通過生活化的教學方式激發學生學習熱情，教師在講解知識的時候，應從生活出發，利用生活中經常碰見的問題設計教學情景，這樣學生對待新知識不會感到過于陌生，還能將生活常識融入學習中建立想象的依據，更好地學習化學。

3.知識情感體悟上，由感性到理性?！读x務教育化學課程標準（2011 年版）》中強調，“讓他們在熟悉的生活情景中感受化學的重要性，了解化學與日常生活的密切關系，逐步學會分析和解決與化學有關的一些簡單的實際問題。”因此，先讓學生從感性角度感受化學，再到理性分析和解決化學問題，體現了知識學習的情感過程：由感性體驗到理性認識?；瘜W生活素材的選擇常從化學史料、日常生活中生動的自然現象和化學事實、化學科學與技術發展及應用的重大成就、化學對社會發展影響的事件等出發。這些素材充分調動了學生學習的主動性和積極性，能幫助學生理解學習內容，體驗化學與技術、社會的緊密聯系，引導學生認識化學在促進社會可持續發展中的重要作用。如許多除雜方法的本質原理是生活中事例經驗的總結，最終演化為化學操作與方法，讓學生在生活經驗事例中感悟化學原理，并將之最終用于解決生活中化學問題的情感體驗。

（二）建構知識體系，重整認知零散性

在分析常遇到的除雜問題時發現，錯誤原因為：除雜時除雜方法不確定——雜質來源不清——除雜失敗，所以筆者思考，如果教師能通過雜質類型進行分類討論，并將雜質有目的轉化某狀態，再確定除雜方案，能讓學生除雜思路清晰、目的明確、方法簡化。筆者通過將近幾年南京中考除雜題進行分析，按照雜質氣態、液態、固態三種類型，總結相應的除雜方法，以期讓學生能建構一個有關除雜方法的知識體系，解題更加高效（見圖1）?！爸R體系”就像蜘蛛網，通過把不同的零零散散的知識集合起來，然后有規則地串聯，能塑形成出我們看到問題、理解問題的思維模式。一般來說，構建一個“知識體系”，需要經過：廣泛輸入——建立脈絡——重復梳理——延伸思考——應用反饋——搭建體系六個大的寬泛步驟。經過這樣一連串從點到面的過程，“知識體系”才最終建立起來，成為我們自己的東西。

圖1 化學除雜分類法

（三）建構實物模型，突破認知抽象性

在跟學生分析除雜過程中，理解氮氣中氧氣雜質可以用灼熱氧化銅除（見圖2），二氧化碳中水蒸氣雜質用濃硫酸除（見圖3），利用圖片模型和儀器模型展示轉化途徑，學生能馬上明白雜質過程及最終物質轉化狀態。在化學教學中，教師常常需要向學生闡述一些物質的性質、狀態變化，微觀構成等方面知識，如果只用語言陳述，學生難以理解，即使語言很準確也要重復幾遍才能解釋清楚。而要是用實物模型教具或者圖片演示將直觀且有真實感，學生容易理解，還能很快學會、記牢、應用。

圖2 N2（O2）氣體除雜模型

圖3 CO2（H2O）氣體除雜模型

（四）演示實驗轉變為探究實驗

在探究實驗教學展開的過程中，教師可以應用經典的小組探究法，即根據學生的能力、素養、興趣將學生進行分組，教師需要注意的是在化學小組分配的過程中，小組組員之間的綜合實力應相匹配，教師可以將學生進行分層，學習能力、實驗能力相對較強的學生設定為A層學生，一般的設定為B層學生，學習較為困難的設定為C 層學生，通過合理的教學分層，來確定A、B、C 三層學生在小組當中所占的比例，然后隨機分配小組，既保障了小組之間綜合實力相當，同時也促使學生學會與不同的合作對象進行合作。例如，在講述二氧化碳的相關知識時，教師就可以先確定小組人員，然后讓學生分析二氧化碳的密度特性，研究二氧化碳與空氣相比，哪一個密度更大？學生在小組討論的過程中，通過利用吹氣泡的方法得出答案，通過這種方式，即實現了學生探究、合作精神的塑造，同時也培養了學生的動手、創新能力，更重要的是提升了學生對化學實驗的興趣。無論是哪一門學科，想要更好地落實素質教育理念，實現核心素養培育，首先就需要充分調動學生的學習興趣和熱情，這樣學生才更愿意主動投入學習和實驗探究中去，不斷創新學習反復和化學實驗思路，為長遠學習奠定情感基礎。其次，在學生通過自主探索得出結論之后，教師應采取鼓勵式評價的原則，即在肯定學生合作得出答案的正確性和有效性的基礎上，適當加以引導，委婉地指出學生在探究過程當中存在的不足以及需要改進的方向，通過鼓勵式評價的手段讓學生建立起學科自信。最后，通過評價指引的方法，讓學生及時發現自己所存在的不足，讓評價可以為學生的興趣提升以及能力塑造提供很好的幫助。

綜上所述，備一節合格的化學課很容易，但想真正上出一節精彩化學課很難，只有認真研讀教材、課標等基礎上，充分認識學生認知發展特點，才能準確把握學生認知上難點、盲點，讓化學教學真正地突破重難點。教師要通過知識內容難度上，由易到難；知識獲取方式上，由生活到課本；知識情感體悟上，由感性到理性，建構知識梯度，適應認知順序性，并建構知識體系，重整認知零散性，還要建構實物模型，突破認知抽象性，幫助學生更好地理解化學概念與化學公式，培養學生的化學核心素養。