指向化學核心素養(yǎng)養(yǎng)成的深度學習課堂教學

張建海

摘要：以“活潑的金屬單質(zhì)--鈉”的教學為例，首先構建研究物質(zhì)性質(zhì)的簡易模型并進行簡單運用，培養(yǎng)學生的模型建構意識和模型應用意識;進而基于實驗現(xiàn)象進行證據(jù)推理并將各種分析要素顯性化，培養(yǎng)學生的證據(jù)推理能力和分析要素顯性化意識;最后通過預測和真實實驗現(xiàn)象之間的矛盾引導學生由宏觀辨識走向微觀探析、由“誰強誰先”的一般認識到“遇誰誰先”的辯證認識的深度學習。

關鍵詞：化學核心素養(yǎng);模型建構;證據(jù)推理;顯性化;深度學習

文章編號：1008-0546（2022）10-0076-03中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

一、課題設計思想和理念

《普通高中化學課程標準（2017版）》指出元素及物質(zhì)的教與學“要結合真實情境中的應用實例或通過實驗探究”，更要“從物質(zhì)類別、元素價態(tài)的角度，依據(jù)復分解反應和氧化還原反應原理，預測物質(zhì)的化學性質(zhì)和變化過程，并能分析、解釋有關實驗現(xiàn)象”[1]。

所以，教師們必須盡力創(chuàng)造現(xiàn)實情景和實踐活動，特別是對于某些易被忽視、想當然甚至產(chǎn)生爭議的實驗現(xiàn)象，引導學生從微觀層面進行探析，能深入認識化學反應的本質(zhì)，進而培養(yǎng)學生深度學習的能力。

二、教學設計過程

1.課程標準分析

元素及物質(zhì)的基礎知識是學生化學類比遷移能力的重要基石，是提升學生化學學科核心素養(yǎng)和訓練學生創(chuàng)新能力的主要載體;基于元素及物質(zhì)的基礎知識的學習，是學生由描述性認識向?qū)W科能力和學科素養(yǎng)轉變的關鍵過程。

學生在“通過情境和實驗認識金屬單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)，覺察化學變化能實現(xiàn)物質(zhì)轉化，認識物質(zhì)轉化在資源整體運用和保護中的重大社會價值”[2]的過程中，把知識和認知方式轉化成發(fā)現(xiàn)問題和對問題處理的能力，從而建立基于元素及物質(zhì)基礎知識的化學學科核心素養(yǎng)。

2.教材分析

本節(jié)課選自人教版《化學1（必修）》第二章“海水中的重要元素——鈉和氯”第一節(jié)“鈉及其化合物”第1課時“活潑的金屬單質(zhì)——鈉”。

鈉是一個很典型的金屬單質(zhì)，也是學生在高中階段應該掌握的第一個金屬單質(zhì)。它作為對無機金屬物質(zhì)認識學習的起始，是絢麗多彩的物質(zhì)世界的開門之物，起著承上啟下的重要作用。

鈉及其化合物的基礎知識既能夠為第一章物質(zhì)分類與轉化、氧化還原反應、離子反應等基本概念與理論的掌握補充感性材料，其學習的過程、方法及思維方式對于后面的其他金屬單質(zhì)和金屬元素化合物的學習也有著很大的指導意義。

3.學情分析

學生們在初中階段曾經(jīng)學習了幾個常見金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)，并學會了金屬活動性順序表及其簡單應用：如金屬單質(zhì)與酸的反應，金屬單質(zhì)與鹽溶液的反應等;知道了原子結構與物質(zhì)性質(zhì)之間的簡單關聯(lián)。上一章又學習了物質(zhì)分類與轉化、離子反應和氧化還原反應等基本概念和理論，同時也掌握了必要的實驗技能，但設計實驗進行探究的能力不足，對未知物質(zhì)可能具有的性質(zhì)的預測尚缺乏合理的分析思路和方法，對于元素化合物知識的學習主要還是以記憶性、機械性的方式，沿著性質(zhì)、制備、保存、檢驗、用途這樣的傳統(tǒng)路線來學習，不利于學科體系和學科思維的形成。

4.教學過程

首先，通過情景創(chuàng)設，環(huán)節(jié)設置，依托金屬鈉與氧氣的反應幫助學生構建學習元素化學的一般模式，使學生能對元素化學的學習過程及方法有整體認識。

教學環(huán)節(jié)一：模型建構、方法提升

實施過程如圖1所示。

該教學環(huán)節(jié)的處理需要注意：①引導學生能從微觀原子結構和宏觀物質(zhì)類別或類比的角度去預測金屬鈉的性質(zhì);②結合鈉與氧氣在常溫下的反應，引導學生能從空氣成分以及金屬鈉表面的現(xiàn)象變化分析出是氧氣與鈉發(fā)生了反應，強調(diào)實驗過程中的觀察與分析缺一不可，甚至很多時候還得做補充實驗進一步確證產(chǎn)物;③結合鈉在空氣中加熱的現(xiàn)象，使學生認識到預測往往是片面甚至是錯誤的，從而強調(diào)化學是一門實驗科學，實驗可以幫助我們進一步擴展與修正理論。另外通過鈉在空氣中加熱的現(xiàn)象的復雜性，強調(diào)如何能夠更全面地觀察到實驗的現(xiàn)象，梳理觀察實驗現(xiàn)象的角度和注意點;④最后通過學生對實驗現(xiàn)象的描述和反應方程式的書寫，構建完整的學習元素化學的一般模式;⑤“結構化”是實現(xiàn)知識向素養(yǎng)轉化的有效途徑，“結構化”水平直接決定著素養(yǎng)發(fā)展水平。[1]所以，在教學過程中不管是知識學習還是方法的學習，都要注意結構化和顯性化。在具體的教學中，我們要通過板書把上述模型在黑板上進行結構的顯性化。

其次，元素化學的學習，以實驗多、現(xiàn)象多、性質(zhì)和反應多為顯著特征，這其中對于現(xiàn)象的觀察并以此為證據(jù)進而推理出相關物質(zhì)的性質(zhì)和反應是化學的核心素養(yǎng)之一。我們在第一節(jié)元素課的教學中，同樣需要把這種基于證據(jù)的推理和分析要素進行顯性化。

教學環(huán)節(jié)二：情境再現(xiàn)證據(jù)推理

在本節(jié)課的教學，可以采用情境再現(xiàn)的方式，在課前教師先把所有的實驗操作一遍，并用錄像的方式記錄下來，然后通過后期處理把實驗過程的重要環(huán)節(jié)和重要實驗現(xiàn)象在課堂上展示出來，這樣可以給學生提供充足的證據(jù)來進行推理和分析。當然也可以讓學生先結合自己觀察到的現(xiàn)象進行推理，然后再進一步展示某些可能容易被忽略的實驗細節(jié)，深化學生對證據(jù)重要性的認識。如鈉在空氣中加熱時先熔成小球且表面有白色物質(zhì)生成這一現(xiàn)象往往很容易被同學們忽視，通過展示相應圖片，可以讓學生認識到過氧化鈉的生成可能有兩種途徑：①氧氣與金屬加熱直接生成，②氧化鈉與氧氣加熱生成。事實上這兩種途徑都是可行的。再比如鈉與水的反應，通過視頻慢放可以發(fā)現(xiàn)，當鈉塊剛投入水中時，在鈉塊表面會吸附氣泡，而當鈉塊熔成小球后反而看不到氣泡了，這時可以引導學生思考氣泡形成需要怎樣的條件，并進而讓學生預測“水+酚酞+石蠟油+鈉塊”的反應現(xiàn)象，然后演示，通過上述的教學過程，學生的課堂獲得感十分強烈。

再次，學生在實驗探究的同時，通過總結物質(zhì)性質(zhì)、構建物質(zhì)轉化關系，厘清性質(zhì)與轉化之間的認識視角與途徑，在實際問題的解決過程中進一步遷移學科知識、認識思維的方式與方法，有助于學生進行深度學習。

教學環(huán)節(jié)三：運用模型激發(fā)矛盾深度學習

通過金屬鈉與水以及硫酸銅溶液的反應探究，不斷地遷移運用前面環(huán)節(jié)構建的學習元素化學的模型，并且在遷移運用的過程中產(chǎn)生預測與實際實驗現(xiàn)象部分相同或完全不同的情況，啟發(fā)學生思考，使學生的學習向深度進行，提高素養(yǎng)養(yǎng)成的水平。如圖2所示。

該環(huán)節(jié)的教學需要注意：①熔融體系的反應作為課堂演示實驗存在一定的安全隱患，故教師可事前做好實驗并錄像，同時需要顯化實驗過程和實驗證據(jù)。筆者通過把金屬鈉置于石棉網(wǎng)上然后蓋上無水硫酸銅粉末（可用烘箱控溫脫水），然后再蓋上一個新的坩堝蓋，接著加熱，可以發(fā)現(xiàn)會劇烈反應，同時在鍋蓋上有紅色物質(zhì)析出，放置1-2天后，紅色物質(zhì)部分變綠。通過這些證據(jù)，學生能很好地認同該條件可以置換出銅。②鈉與惰性非水溶劑的反應，筆者是用的CuBr2的丙酮飽和溶液滴在剛切開的金屬鈉表面，可以看到金屬鈉表面很快析出黃色物質(zhì)，這里需要注意的是，對于學生而言，限于所學知識的階段性，應該可以得出結論是金屬Cu，而且經(jīng)證實是有Cu的。不過對于教師而言，應該還需要考慮到丙酮的烯醇式可與鈉反應得到相應的鈉鹽，另外丙酮也可能進一步縮合。所以該環(huán)節(jié)的教學不僅可以引發(fā)學生的深度思考，對真實反應的復雜性可以有充分的認識，對教師而言也同樣是。

三、教學反思

1.在情境問題中落實核心素養(yǎng)

帕爾默認為：世上唯有一個誠實的方式能夠用來準確地評估如此多元化的優(yōu)質(zhì)教學，就是身臨其境。[3]所以，老師的課堂教學必須創(chuàng)設基于真實感情景的同時也要創(chuàng)設具有藝術性和創(chuàng)造性的情境，以此提高課堂教學的真實性、懸疑性和趣味性。讓知識有依靠，有落實，有應用，并最終讓學生有所得。

2.通過構建模型落實核心素養(yǎng)

亞里士多德說：真理的探求比真理的占有更加可貴。元素及其化合物的學習，知識本身固然重要，但知識的獲得方式以及在獲得的過程中所構建的思維模型和思考方法才是伴隨一生的核心素養(yǎng)。教師在課堂教學中要關注模型的建構和使用，但又要注意，建模而不拘泥模型。

3.在實驗探究中升華核心素養(yǎng)

化學是講事實，重實驗的學科，課程標準中給定了學生必做實驗，人教版教材中也設定了相應實驗欄目，教師教學必須依據(jù)課程標準、學業(yè)質(zhì)量要求、教學目標以及實驗的具體內(nèi)容等來確定以怎樣的方式開展實驗，更重要的是要通過實驗讓學生體會到實驗背后蘊涵的化學學科思維、方法、價值觀。

4.在矛盾沖突中觸發(fā)深度學習

教師要精心設置教學環(huán)節(jié)和問題鏈，基于學生的最近發(fā)展區(qū)不斷地創(chuàng)設沖突，培養(yǎng)學生的理性（宏微結合）分析能力，推動學生認識能力的不斷發(fā)展，并引導學生形成深層思維，從而建立“螺旋式上升”的結構，進而獲得高級素養(yǎng)。

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，2018.

[2]房喻，徐端鈞.普通高中化學課程標準（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018：104-107.

[3]帕克·帕爾默.教學勇氣：漫步教師心靈[M].吳國珍，等譯.上海：華東師范大學出版社，2005：14.