化學(xué)教學(xué)中情境全程性設(shè)計(jì)的實(shí)踐與思考
——以“碳酸鈉和碳酸氫鈉”為例

朱旭文

（南京市金陵中學(xué) 江蘇 南京 210005）

在以“素養(yǎng)為本”的教學(xué)中，倡導(dǎo)真實(shí)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)［1］，因此“教學(xué)情境”已逐漸成為課堂教學(xué)的基本要素。但在追求情境教學(xué)的時(shí)候，常常會(huì)出現(xiàn)“為了情境而情境”。例如，課堂教學(xué)中的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)均創(chuàng)設(shè)了新的情境，課堂教學(xué)內(nèi)容豐富了，看似非常熱鬧，但各個(gè)情境之間缺少內(nèi)在的聯(lián)系或邏輯關(guān)系，教學(xué)不能做到“一氣呵成”，內(nèi)容的銜接上反倒顯得生硬，知識(shí)點(diǎn)在無(wú)形中被割裂開了。

《化學(xué)教學(xué)論》中認(rèn)為，“教學(xué)情境”是指知識(shí)在其中得以存在和應(yīng)用的環(huán)境背景和活動(dòng)背景，學(xué)生所要學(xué)習(xí)的知識(shí)不但存在于其中，而且得以在其中應(yīng)用［2］。情境素材作為知識(shí)的載體，好像一條主鏈，將整個(gè)知識(shí)串聯(lián)起來(lái)。

一、情境教學(xué)的全程性設(shè)計(jì)的思考

情境教學(xué)設(shè)計(jì)的一般步驟是確立課題→明確教學(xué)目標(biāo)→分析教學(xué)內(nèi)容→發(fā)掘情境素材→進(jìn)行情境教學(xué)的設(shè)計(jì)。情境教學(xué)的全程性主要是通過(guò)教學(xué)內(nèi)容和情境素材的有機(jī)結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖1所示。

圖1 化學(xué)知識(shí)和情境事件的關(guān)系1

在上述過(guò)程中，通過(guò)對(duì)化學(xué)知識(shí)的分析和對(duì)情境事件的剖析，各知識(shí)要點(diǎn)均能和相應(yīng)的情境層面一一對(duì)應(yīng)。但實(shí)際操作過(guò)程中，當(dāng)化學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)與情境事件的層面不能一一對(duì)應(yīng)時(shí)，這就需要對(duì)情境事件進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)。例如借助恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題，衍生出情境事件新的層面，從而與知識(shí)要點(diǎn)能夠一一對(duì)應(yīng)，如圖2所示。

圖2 化學(xué)知識(shí)和情境事件的關(guān)系2

全程性的教學(xué)設(shè)計(jì)主要是教學(xué)內(nèi)容和情境素材的聯(lián)系過(guò)程，兩者之間不應(yīng)該是簡(jiǎn)單地從知識(shí)到情境，或是從情境到知識(shí)的單向關(guān)系，而需要多次交互，多次碰撞，即“知識(shí)→情境→知識(shí)→情境→知識(shí)……”從而使情境貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)其全程性。

在進(jìn)行“碳酸鈉和碳酸氫鈉”（高中化學(xué)必修第一冊(cè)，人教版）的教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，可以得到化學(xué)知識(shí)與情境的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖3所示。

圖3 “碳酸鈉和碳酸氫鈉”教學(xué)設(shè)計(jì)中，情境與知識(shí)點(diǎn)的結(jié)合關(guān)系

經(jīng)過(guò)對(duì)情境事件的再開發(fā)，在以上設(shè)計(jì)中補(bǔ)充了“發(fā)酵粉成分的檢驗(yàn)”的環(huán)節(jié)。

二、“碳酸鈉和碳酸氫鈉”的教學(xué)案例

背景:本節(jié)課是人教版《化學(xué)必修（第一冊(cè)）》“鈉的化合物”的一部分內(nèi)容。教材中主要是通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)及其差異。

思考:元素化合物知識(shí)的講解順序一般是結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途。具體就“碳酸鈉和碳酸氫鈉”來(lái)說(shuō)，常常按照物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、用途這一順序進(jìn)行，按部就班。從知識(shí)教授上講，條理清晰，結(jié)構(gòu)完整，但毫無(wú)新意，教師的角色僅僅是照搬課本的“點(diǎn)讀筆”。

碳酸鈉和碳酸氫鈉是學(xué)生在初中就很熟悉的兩種鹽，在生活中的應(yīng)用也非常廣泛。能否從生活中的實(shí)例出發(fā)，激發(fā)學(xué)生對(duì)兩種鹽的性質(zhì)進(jìn)行探究的興趣，并在探究過(guò)程中重視兩種鹽的對(duì)比呢？基于這樣的思考，在設(shè)計(jì)之初，就積極尋找學(xué)生熟悉的素材作為教學(xué)情境，串聯(lián)起兩者性質(zhì)的探究和對(duì)比。

情境材料:

分析:面食蓬松是靠產(chǎn)生CO2形成的，發(fā)酵粉（泡打粉）的主要成分都有碳酸氫鈉，很顯然是產(chǎn)生CO2的主要原料，其原理又是什么呢？自然就引入了碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)。

教學(xué)片段1:

［討論］1.發(fā)酵粉的作用原理是什么？

［學(xué)生］碳酸氫鈉受熱分解產(chǎn)生CO2，CO2逸出，面食就變得蓬松了。

［提問(wèn)］可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性，并證明產(chǎn)生CO2嗎？

［學(xué)生］將碳酸氫鈉粉末裝入一個(gè)大試管中，加熱，將所產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，觀察澄清石灰水是否變渾。

［實(shí)驗(yàn)］碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性。

［講解］碳酸氫鈉熱分解反應(yīng)。

［過(guò)渡］你們都認(rèn)可這就是發(fā)酵粉在烘焙過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)嗎？

設(shè)計(jì)思路：最初的設(shè)計(jì)是希望學(xué)生認(rèn)識(shí)到產(chǎn)生了CO2使得面食蓬松，并引導(dǎo)他們注意酸對(duì)產(chǎn)生CO2所起的作用，引出碳酸氫鈉與酸的反應(yīng)，再趁勢(shì)討論“可以用碳酸鈉嗎？”從而形成兩種物質(zhì)與酸反應(yīng)的對(duì)比關(guān)系。

但實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，馬上聯(lián)想到了初中對(duì)鐘乳石形成過(guò)程的討論，認(rèn)為這里的CO2是碳酸氫鈉受熱分解產(chǎn)生的，正好對(duì)應(yīng)上碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性。因此，可立刻順著學(xué)生的思路將原有的設(shè)計(jì)順序臨時(shí)調(diào)整，直接先引入了碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性，并讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。然后借助“發(fā)酵粉在烘焙過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)就是它了嗎？”來(lái)進(jìn)行過(guò)渡，將話題引到碳酸氫鈉與酸反應(yīng)上，進(jìn)而討論“為什么發(fā)酵粉用碳酸氫鈉，而不是碳酸鈉？”

思考:在處理了“碳酸鈉和碳酸氫鈉分別與鹽酸反應(yīng)的對(duì)比及分析”這一問(wèn)題之后，對(duì)化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行小結(jié)，銜接上自然且順理成章。接下來(lái)所要面對(duì)的是如何講解物理性質(zhì)？若直接過(guò)渡“在對(duì)比了它們的化學(xué)性質(zhì)之后，我們?cè)賮?lái)看看它們物理性質(zhì)又存在哪些差異呢？”雖然是回到了知識(shí)的本體上，但好像是為了講物理性質(zhì)而講，又回到了教學(xué)的一般“套路”上，顯得生硬而牽強(qiáng)。

教學(xué)片段2:

［過(guò)渡］通過(guò)以上的分析，我們發(fā)現(xiàn)NaHCO3更適合用于發(fā)酵粉。

如何證明發(fā)酵粉含有的是NaHCO3，而不是Na2CO3？

設(shè)計(jì)思路：因?yàn)榘l(fā)酵粉的作用原理主要涉及的是NaHCO3的化學(xué)性質(zhì)，如果要研究它們的物理性質(zhì)，似乎得另起爐灶，這樣整節(jié)課的教學(xué)就有了非常明顯的斷裂感。能否在“發(fā)酵粉”這一素材上再次發(fā)掘，從而引出對(duì)Na2CO3和NaHCO3物理性質(zhì)的討論呢？

研究物質(zhì)的一般思路：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途。我們還可以利用性質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)、鑒別。打破一般的思維定式，反向進(jìn)行呢？

通過(guò)討論“如何證明發(fā)酵粉含有的是NaHCO3，而不是Na2CO3”，給學(xué)生一個(gè)思考的空間：檢驗(yàn)的方法可以利用化學(xué)性質(zhì)，還可以是物理性質(zhì)，而它們有哪些物理性質(zhì)呢？

當(dāng)然，最后需要給學(xué)生一個(gè)結(jié)論：純凈的碳酸鈉和碳酸氫鈉的檢驗(yàn)可以借助物理或化學(xué)的很多方法，而在發(fā)酵粉當(dāng)中，由于其他成分的影響，不一定能達(dá)到我們的檢驗(yàn)?zāi)康?。讓他們體驗(yàn)到，在面對(duì)具體問(wèn)題的時(shí)候，所要考慮的因素將更為復(fù)雜。

三、“碳酸鈉和碳酸氫鈉”的教學(xué)反思

1.巧妙的問(wèn)題設(shè)置成就了情境教學(xué)的全程性

通過(guò)對(duì)發(fā)酵粉產(chǎn)生二氧化碳的原理的探究，將碳酸鈉和碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)一一揭示。從“碳酸氫鈉如何產(chǎn)生二氧化碳”到“碳酸鈉也可以和酸反應(yīng)生成二氧化碳，但為什么選擇碳酸氫鈉呢？”從學(xué)生已知的碳酸氫鹽的熱分解反應(yīng)到強(qiáng)酸制弱酸的應(yīng)用，再到兩種鹽的選擇，層層遞進(jìn)，在不斷的設(shè)疑中獲得了對(duì)兩種鹽化學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

完成全程性設(shè)計(jì)的瓶頸在于，如何借這個(gè)情境再延伸出對(duì)兩種鹽的物理性質(zhì)的討論。“如何證明發(fā)酵粉含有的是碳酸氫鈉而不是碳酸鈉？”一個(gè)新的角度又賦予了這個(gè)情境更多的教學(xué)價(jià)值。

2.課堂的動(dòng)態(tài)生成優(yōu)化了情境教學(xué)的全程性

設(shè)計(jì)之初，考慮到發(fā)酵粉的作用是依靠酸和碳酸氫鈉反應(yīng)放出二氧化碳，因此兩種鹽的化學(xué)性質(zhì)的講解順序是先討論和酸的反應(yīng)并進(jìn)行對(duì)比，再討論它們的熱穩(wěn)定性。兩者之間銜接的設(shè)計(jì)，始終感覺不太自然。但是，課堂上學(xué)生在討論“發(fā)酵粉的原理是什么？”的時(shí)候，將原本存在的這個(gè)問(wèn)題化解了。學(xué)生認(rèn)為是由碳酸氫鈉受熱分解產(chǎn)生了二氧化碳，在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生討論這一反應(yīng)若作為發(fā)酵粉原理可能存在的問(wèn)題，進(jìn)而引入與酸的反應(yīng)。

了解學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)，充分預(yù)估學(xué)生的課堂反應(yīng)，及時(shí)把握課堂的動(dòng)態(tài)生成，全程性的情境設(shè)計(jì)才能更好地為教學(xué)服務(wù)。