基于證據確立標準 培育科學分類思想

摘 要 分類是重要的科學方法，分類觀是重要的化學觀念。準確理解“分類”的內涵是實施分類教學的基礎和前提。文章通過分析工具書中對分類概念的界定，并結合我國基礎教育現行化學課程標準的要求，闡釋了分類思想的教學價值，以“組成物質的化學元素”為例進行了教學實踐研究。

關鍵詞 初中化學 分類 基本內涵 教學實踐 教學價值

作者簡介：薛佳（1988— ），女，江蘇揚州人，寶應縣開發區國際學校一級教師，大學本科，研究方向：初中化學教育教學；沈兆剛（1974— ），男，江蘇揚州人，寶應縣開發區國際學校正高級教師，大學本科，研究方向：初中化學教育教學。

基金項目：本文系2018年揚州市教育科學立項課題“基于證據的化學教學研究”（課題編號：G/18/P/001）的階段性研究成果。

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》《義務教育化學課程標準（2022年版）》均強調分類在化學教學和問題解決中的應用。分類是重要的科學思維方法之一。分類是指根據對象的共同點和差異點，將對象區分為不同種類，并且形成有一定從屬關系的、不同等級的系統的邏輯方法[1]。分類觀對化學學習是很重要的[2]，促進學生分類思想的形成、幫助學生形成分類的基本觀念是教學任務的重點之一[3]。本文以滬教版《義務教育教科書·化學》（九年級·上冊）“第3章 物質組成的奧秘”中“第2節 組成物質的化學元素”為例進行教學實踐研究，培養學生科學分類方法，初步形成分類觀念。

一、分類的內涵

（一）工具書釋義

分，就是“分開，與‘合’相對”[4]233，也就是“把整體事物變成幾部分或聯在一起的事物離開（跟‘合’相對）”[5]318。類，就是“種類”的意思[4]234。具體點說，類就是“許多相似或相同的事物的總和”[5]686。分類，意思是“劃分”。而對于“劃分”有兩個義項，一是“把整體分成幾部分”，二是“通過揭示概念的外延來明確概念的邏輯方法，也就是根據一定的性質，把一個概念所反映的那一類事物分成若干小類的邏輯方法，也叫分類”[4]358，也就是“根據事物的特點分別歸類”[5]319。

（二）課標要求及教材導引

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》《義務教育化學課程標準（2022年版）》都強調分類在化學教學和問題解決中的重要作用。人教版《普通高中教科書·化學》（必修·第一冊）在“方法導引”欄目中認為“分類是根據研究對象的共同點和差異點，將它們區分為不同種類和層次的科學方法”[6]。科學地運用分類方法，可以發現物質及其變化的規律，預測物質的性質及可能發生的變化。

二、分類思想的教學價值

（一）建構系統的知識體系

知識體系是在比較、分析基礎上，將知識按照一定的內在邏輯關系進行結構化、系統化處理的結果，體現的是對知識的認知水平，有助于知識學習、應用。分類是以對零散的、碎片化的知識進行橫縱比較為基礎，通過知識關聯抽提分類標準，劃分為不同的類別。在不同的分類標準下，將知識劃分成不同類別，分別裝入不同的“筐”內，形成系統化的知識體系。例如，按元素性質劃分，元素分為金屬元素和非金屬元素兩大類，還可以按元素來源劃分為天然元素和人造元素。

（二）培養化學分類觀念

分類觀是化學學科的基本觀念。“知”的本義是談論和傳授行獵、作戰的經驗，引申義為曉得、了解等。對被劃分的物質不斷地深入探索，人們逐漸曉得、了解它們的性質、功能和作用等，由此形成知識。分類觀對學習具有重大意義，對于內容龐雜、易學難記知識的學習，分類和歸納是常用的理性思維方式。對物質從“認”到“知”是一個由表及里、從現象到本質的過程。分類越科學，人們對物質及其變化的認識就越合理，對它們之間關系的認識也越清晰。

（三）培育科學思維發展

分類教學有助于科學思維培養。在分類教學過程中，基于化學事實辨別物質及其變化就是運用比較、分析、綜合、歸納等科學方法，培養學生問題解決過程中的質疑能力、批判能力和創新意識。學習和研究化學要有證據意識[7]。分類是對諸多證據的初始加工，大多數推理都是從對證據的分類開始的。如對原子分類、元素分類和物質分類等，每一次分類都是基于證據，這有助于學生形成基于證據進行推理的科學思維方式。

三、教學實踐

（一）教學目標

1.通過觀察比較原子構成，基于質子數相等進行元素種類劃分，初步形成元素概念。

2.通過觀察元素周期表中元素的漢語名稱，基于漢字的偏旁部首的比較對元素進行分類，初步形成分類標準意識。

3.通過分析給定化學式，基于物質構成的異同對物質進行分類并命名，培養學生自主分類能力。

（二）教學過程

1.學習任務一：觀察給定原子的構成，根據質子數相等對原子進行分類，形成元素概念。

情境素材：原子構成表格。

[師]原子是由原子核和核外電子構成，原子核由質子和中子構成。

驅動問題：觀察表中的數據，你能看出什么？把結果填入表中。

[生1]質子數等于電子數。

[生2]質子數不一定等于中子數。例如，質子數是1時，中子數可為0、1、2三種情況；質子數為6時，中子數可為6、8兩種情況。

[師]這說明質子數是有規律的。我們把具有相同核電荷數（即質子數）的同一類原子總稱為元素。

追問1：剛才“生1”說“質子數等于電子數”，為什么在“元素”概念中用的是“質子數”，而不是“電子數”呢？想一想上節課學習的內容，能給你什么啟發？

[生3]上節課學習過NaCl的形成，鈉原子和氯原子有電子轉移，但是質子數沒有變化。如圖1所示。

[師]很好。這說明原子在發生化學變化時，電子數是變化的，但是質子數是不變的。

設計目的：通過學生熟悉的原子構成概念，基于原子中的質子數相等形成元素概念。驅動問題的目的是培養學生的數據觀察能力，從表中數據尋找證據確立分類標準。追問1是在學生回答基礎上提出來的，目的是進一步明確概念的內涵，培養學生根據所學內容尋找證據進行推理的能力。

2.學習任務二：觀察元素周期表中元素的漢語名稱，根據漢字的偏旁部首對元素進行分類。

情境素材：元素周期表。

驅動問題：觀察元素周期表中元素的漢語名稱，有哪幾類偏旁部首？

[生1]偏旁部首有“钅”“石”“氵”“氣”四類。

追問1：根據偏旁部首，元素可分為幾類？

[生2]元素可分為金屬和非金屬兩類，非金屬分為固體、液體和氣體三類。

[師]根據元素性質，可分為金屬和非金屬。固體、液體、氣體是指物質的狀態，不適合對元素進行分類。

追問2：同學們繼續觀察，元素周期表中的最后一行與其他行的元素有什么不一樣嗎？

[生3]最后一行有些帶有“*”號，其他行沒有。

[師]好。帶有“*”號的是人工合成的元素，沒有“*”號的是自然界中發現的元素，這是根據元素來源分類。

[師]根據上面的分析，元素周期表中的元素可以根據元素性質和來源進行分類，分類示意圖如圖2所示。

設計目的：創設學生熟悉的真實情境素材，激發學生學習興趣。驅動問題的目的是從學生熟悉的漢字的偏旁部首進行分析，培養學生基于證據尋找分類標準的能力，初步形成分類標準意識。追問1的目的是讓學生基于分類標準歸納、概括出元素的類別，明確要根據研究對象的特征確定分類標準。追問2的目的是基于來源分類元素。

3.學習任務三：分析給定化學式，根據物質組成進行分類，培養分類能力。

情境素材：Mg、NH4HCO3、Fe、Fe2O3、CO2、H2O、KMnO4、KClO3、O2、Ca（OH）2、CaCO3等。

[師]分子是由原子構成的，物質是由元素組成的。

驅動問題：觀察給出的化學式，根據元素種類進行劃分，你能看出什么？

[生]Mg、Fe、O2是由一種元素組成的，Fe2O3、CO2、H2O是由兩種元素組成的，KMnO4、KClO3、Ca（OH）2、CaCO3是由三種元素組成的，NH4HCO3是由四種元素組成的。

[師]根據元素種類的多少劃分，由同種元素組成的純凈物稱為單質，由兩種或兩種以上元素組成的純凈物稱為化合物。

[師]Fe2O3、CO2、H2O三種化合物都是由兩種元素構成，而且都含有氧元素，像這樣的物質稱為氧化物。其他物質還可以根據性質進行分類。

設計目的：創設化學式素材，根據元素組成對物質進行分類，培養學生自主分類能力。驅動問題的目的是根據元素種類對物質進行分類，培養學生比較、分析能力。

四、教學反思

1.科學地確立教學目標

教學目標是課堂教學的出發點和歸宿。化學課堂教學內容是以化學知識為載體，但是在化學知識學習背后均蘊藏著技能、方法。教師要基于所選擇的教學內容挖掘知識背后的知識。本教學案例抓住了“元素”知識的特點，將隱藏在其中的“分類”思想凸顯出來。因此在教學目標設計時，將其作顯性化處理，培養學生初步形成分類標準意識和自主分類能力。

2.創設情境激發學習興趣和思考

教學情境有激發學習興趣和引發學生思考的功能。教學情境的創設要密切圍繞教學目標，讓學生在情境啟發下能夠積極思考、自主建構。教學案例中情境1是以直觀的圖表形式呈現出原子構成粒子個數，學生很容易通過比較數字并沿此路徑思考下去進行原子分類。情境2是學生熟悉的元素周期表，根據周期表中所給出的“漢字”等信息進行深入思考。情境3是在了解元素的基礎上，根據元素類別對物質進行分類，培養其自主遷移能力。

3.設計問題驅動學習活動

問題是學習活動開展的目標，因此問題要具有引領性。培養分類方法的教學，從分類標準和類別劃分兩方面著手。教師在教學過程中提示學生自主尋找分類標準。在“學習任務二”中，教師提出：“觀察元素周期表中元素的漢語名稱，有哪幾類偏旁部首？”這就是在通過問題提示學生尋找分類標準。接著，教師追問：“根據偏旁部首，元素可分為幾類？”直接點出要解決的問題，以此驅動學習活動的開展。

4.根據學生回答進行追問和總結

學生回答是課堂教學持續進行下去的基礎。教師必須認真傾聽學生的回答，在學生給出答案基礎上進行追問和總結。在“學習任務二”中，學生根據漢字名稱的偏旁部首得出結論：非金屬分類固體、液體、氣體三類。教師并沒有放任或忽視這一回答，而是及時進行了糾正，指出固體、液體、氣體是根據狀態對物質進行分類，而不適合作為元素的分類標準。

5.課堂總結突出教學重點

課堂教學總結的形式多種多樣。教師的總結要有針對性，必須緊緊圍繞教學主題進行，應避免重復啰唆，明確重點。本案例中教師總結都是直接點題，強調重點。例如，在“學習任務三”中，教師的兩次總結給出了以“元素”為基礎界定的三個概念——單質、化合物、氧化物，思路清晰地呈現給學生元素分類的重要價值。

[參 考 文 獻]

[1]齊紅濤，趙河林，王磊.物質的分類相關概念及其教學分析[J].化學教育（中英文），2012，33（4）：10-15.

[2]朱玉軍.中學化學的基本觀念探討[J].中國教育學刊，2013（11）：70-74.

[3]支瑤，王磊，張榮慧，等.“物質的分類”促進高中生無機物性質學習的功能價值分析及其教學實現[J].化學教育（中英文），2012，33（4）：28-35.

[4]新華詞典編纂組編.新華詞典[M].北京：商務印書館，1980.

[5]中國社會科學院語言研究所詞典編輯室編.現代漢語詞典[M].北京：商務印書館，1986.

[6]王晶，鄭長龍.普通高中教科書·化學（必修·第一冊）[M].北京：人民教育出版社，2019：7.

[7]沈兆剛.基于證據的推理：內涵、意義及培養路徑[J].化學教育（中英文），2019，40（15）：48-52.

（責任編輯：姜顯光）