基于標準的高三化學整合教學研究
——由一道江蘇高考真題引發的思考

周 萍

(1.江蘇省常州市武進區學校和教師發展中心;2.江蘇省前黃高級中學)

1.現狀分析——區域調研,發現問題

在區域調研過程中,我們通過深入學校、深入課堂,進行聽課交流、走訪座談,發現在高三化學教學中部分教師過于依賴教輔資料,缺乏自己的思考和提煉,也缺乏對課標提出的“增進學科理解”的進一步認識。對于很多老師來說,高三教學主要還是做題、講題,認為只要研究高考題就足夠了。因此呈現出的課堂多數是就題論題,有知識羅列但不成體系,有思路點撥但思維引領不夠,有方法歸納但刻板生硬,學生不會遷移應用,也缺乏學習的主動性和積極性,課堂氛圍沉悶枯燥。如何構建系統、高效的高三課堂,讓學生在深度理解中發展學科思維,在素養提升中實現高三學習再成長,這是我們亟待解決的問題。

2.基于標準的高中化學整合教學

基于標準的高中化學整合教學是指以現行的《普通高中化學課程標準》(2017年版2020年修訂)為貫通高中化學教學三級屬性(“教什么” “怎么教” “何以教” “誰教” “教誰”)的根本依據,在其現有教學條件下所開展的具有整合性教學品質和特定系統性教學行為特征的高中化學教學。但也有老師認為基于標準的教學更多體現在高一高二的新授課教學,高三只要用好教輔資料就行了,所以也就存在調研過程中出現的情況。而筆者認為高三化學教學更要在“標準”的指導下進行整合教學,只有貫通三級屬性才能立體而形象地呈現教學,追根溯源,反觀教學本身,方能發現本質,增進學科理解(增進學科理解的主體既是教師也是學生)。

3.基于一道高考題的剖析與思考

3.1 學生的困惑,教學的起點

【例】(2022年江蘇卷,17題節選)氫氣是一種清潔能源,綠色環保制氫技術研究具有重要意義。

這是一道化學反應機理解析題,不同于以往氧化還原反應機理的考查,而是考查了有機反應中化學鍵的斷裂和形成。學生在之前的訓練中已習慣于氧化還原反應機理類型(2021屆高考真題)的考查,拿到此題頓覺束手無策,固有的解題模型顯然不適用于此,答題過程中慌亂無措。甚至也有老師在問,2021年明明考查的是氧化還原反應機理,我們一直訓練了很久,學生對此類題型也已了然于心,怎么2022年考查的卻是有機反應類型的,難道方向又變了?殊不知,“變”已成為新高考的一大特點,近年來新高考試題的靈活性與變化性日益明顯,光用單一的、機械的方式去搞“對點訓練”,去總結所謂的“答題規律”,然后再讓學生記憶性地去“套用方法”,已經不適應新的高考政策,更不符合國家對優秀人才、創新人才的選拔要求。

3.2 基于標準,反思教學

思考1:真的束手無策嗎?

思考2:真的很陌生嗎?

找標準:首先還是找到教學的依據,也是考查的依據——課程標準。《普通高中化學課程標準》(2017年版2020年修訂)在選擇性必修課程模塊1化學反應原理中就明確要求學生“知道化學反應是有歷程的”,增加對化學反應歷程的認識,有利于學生從微觀層面深入理解化學反應的過程和本質,從而深刻揭示化學反應的規律,有針對性地對化學反應進行調控。在選擇性必修課程模塊3有機化學基礎中,也明確要求“引導學生建立‘組成、結構決定性質’的基本觀念,形成基于官能團、化學鍵與反應類型認識有機化合物的一般思路”,并且在內容要求和學業要求上作了進一步細化(如表1)。這為我們的教學指明了方向,也提出了要求。

表1

找關聯:對有機化學中化學鍵的斷裂和形成機理有了涉及,那么以往教學中是否也有類似情形,而我們的教學又是否到位,是否能讓學生產生知識關聯,發散思維視角,從而建構對這類問題的整體認識,這就需要我們在高三復習中進行整合教學,這是建立在高一高二教學基礎上的再整合。

教學片段一——蘇教版必修第一冊“電解質溶液”(氯化鈉在水溶液中電離生成水合離子的過程)(P19)、蘇教版選擇性必修1《化學反應原理》“強電解質和弱電解質”(P80)。

(圖片摘自人教版化學必修第一冊第二節離子反應“電解質的電離”第14頁)

NaCl固體加入到水中后,在水分子作用下,Na+和Cl-脫離NaCl固體表面,由于電負性O>H,水分子中氧原子略帶負電,主要進攻Na+,因此形成的水合鈉離子氧原子向內,氫原子朝外,而水分子中氫原子略帶正電,主要進攻Cl-,因此形成的水合氯離子氫原子向內,氧原子朝外。高三復習時,我們可以引導學生回歸教材,從電負性視角再觀氯化鈉溶于水時微觀世界的變化,體會水分子的真正作用,從而加深對電解質、非電解質、強電解質、弱電解質這一組核心概念的理解和應用。

教學片段二——蘇教版必修第一冊“分子間作用力”(P131)、選擇性必修2《物質結構與性質》“氫鍵”(P79)。

水蒸發是什么變化?蒸發時水分子既然沒有斷裂化學鍵,那為什么需要吸收能量?呈電中性的水中到底存在著怎樣的作用力?相比于同主族氫化物、分子量更大的H2S,這種作用力有何不同,它是如何形成的?會引起物質性質的哪些變化,能否解釋水結成冰體積膨脹、水與酒精任意比互溶這些現象?相比于同周期的氫化物HF,哪個氫鍵更強,如何解釋液體氟化氫的蒸發熱比水的蒸發熱低這一現象?一連串的追問,不僅能突出對“分子間作用力”這一核心概念的復習教學,還能促進學生對“氫鍵”的深層思考,思考其形成過程、形成條件,學會從電負性、原子半徑、靜電作用等視角分析思考、拓展應用,真正理解“氫鍵”不是化學鍵,也不同于普通的分子間作用力,充分體現結構對性質的決定作用。

教學片段三——蘇教版選擇性必修2《物質結構與性質》“元素電負性的周期性變化”P40—42。

新教材(蘇教版)在“元素電負性的周期性變化”教學中設置了“批判性思維”這一欄目,促進學生對“電負性”的本質理解,發展學生的高階思維能力,教師在平時的教學中要充分利用好這些資源,領悟其背后承載的教育價值。

教學片段四——蘇教版選擇性必修2《物質結構與性質》“配合物的形成和應用”P107—113。

教學片段五——問題解決[2022年江蘇卷,15題節選“設計合成路線”、人教版選擇性必修3《有機化學基礎》第三節“醛 酮”中的“乙醛”(P67)]。

15.(15分)化合物G可用于藥用多肽的結構修飾,其人工合成路線如下:

解題的關鍵是要看懂信息中第二個反應的反應機理,即“羰基與α-H加成問題”。在人教版選擇性必修3《有機化學基礎》第三節“醛 酮”中就出現過乙醛與HCN加成反應的機理。在上述的合成路線設計中,丙酮的碳氧雙鍵同樣存在類似情況,明白這一點,學生就能切入要點進行快速解題。丙酮中氧原子電負性較大帶部分負電荷,碳原子帶部分正電荷,當與另一個丙酮分子α-H發生加成反應時,帶正電的α-H就連接在氧原子上,余下的帶負電的原子團就連接在碳原子上,然后發生消去反應。實際在信息的第一個反應中也存在著因電負性差異對化學鍵極性產生的影響,CH3MgBr中C—Mg鍵斷裂,帶正電的MgBr和氧原子結合,帶負電的CH3和醛基上的碳原子結合,然后O—MgBr鍵斷裂,帶負電的氧原子和H+結合形成羥基。

(圖片來自人教版選擇性必修3《有機化學基礎》第三節“醛 酮”第67頁)

4.高三化學教學建議

通過對必修和選擇性必修教材相關內容的整合教學,不僅讓學生更深刻地理解核心概念,更能幫助學生打開視角,學會融會貫通、遷移應用。

課標指出,開展基于學生學科核心素養發展的課堂教學,要求教師進一步增進學科理解。化學學科理解是對學科知識及其思維方式和方法的一種本原性、結構化的認識,它不僅僅是對化學知識的理解,還包括對具有化學學科特質的思維方式和方法的理解。學科理解的直接目的是提升教師的專業素養,終極目標卻是發展學生的學科核心素養,因此增進學科理解的主體既是教師也是學生。唯有理解本質,掌握方法,發展學科思維,形成學科觀念,才能在變化莫測的高考中有所突破,助力學生的可持續發展。

4.1 重視試題的深度剖析與縱向挖掘,由單一問題向整體建構轉化

高考試題對一線教學有引領作用,研究真題是每一位老師的必修課。很多高考試題為我們提供了研究問題的新角度與新思路,揭示了物質變化中更本質和更微觀的含義,有的和國家優秀的傳統文化相關,有的和先進的工藝生產相關,有的體現了藥物研究的最新成果,有的凸顯了科技前沿的新發現和新成果,彰顯了育人理念和學科價值,具有很好的示范意義。總結試題的基本模型與設問角度,厘清試題問什么?為什么這樣問?試題的核心指向是什么?問題的內在關聯在哪里?對復習教學的啟示是什么?有哪些認識視角?如何利用好正逆向思維、對比思維等方法策略指導學生作答?才能建構對試題的整體認識,提升反思意識,激活復習思路。

4.2 合理設計組織結構化教學內容,由學科知識向學科理解轉化

不局限于題目本身,而是將知識點的理解和關鍵能力的培養滲透于高一必修、高二選擇性必修以及高三的復習教學中,注重知識關聯,強化學科理解,提升核心素養。尤其在高三復習教學中,不能只是對原有知識的簡單再現,應更加注重知識點或核心概念的整合教學,由點及面,貫穿一條主線(主題式教學),進行情境創設、任務布置、問題解決的整體設計。以思維發展為導向,開展分類與概括、證據與推理、模型與解釋、符號與表征等具有學科特質的高階思維學習活動,深化認識視角,構建結構化認識思路,引領學生思維能力的整體發展。

江蘇省教育科學“十四五”規劃課題“基于標準的高中化學整合教學研究”(課題編號:D/2021/02/171)的研究成果之一。