基礎(chǔ)教育拔尖創(chuàng)新人才選拔背景下初、高中化學(xué)銜接導(dǎo)引課教學(xué)設(shè)計(jì)

摘 要：基礎(chǔ)教育階段化學(xué)拔尖創(chuàng)新人才的選拔方式偏重學(xué)科測(cè)試而忽視學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的全面感知。為改變初中生對(duì)化學(xué)是“背誦記憶”學(xué)科的片面認(rèn)識(shí)，本文重新設(shè)計(jì)了初、高中化學(xué)銜接導(dǎo)引課教學(xué)。為發(fā)揮銜接導(dǎo)引課“激趣”“激志”及其讓學(xué)生形成化學(xué)學(xué)科全景觀認(rèn)知圖示的價(jià)值，選擇化學(xué)學(xué)科發(fā)展史上對(duì)人類作出重大貢獻(xiàn)的成就作為素材，設(shè)置挑戰(zhàn)性任務(wù)，在學(xué)生認(rèn)知水平范圍內(nèi)調(diào)用學(xué)科核心知識(shí)解決真實(shí)問題、發(fā)展學(xué)科思維、形成創(chuàng)新意識(shí)。

關(guān)鍵詞：拔尖創(chuàng)新人才；化學(xué)學(xué)科；銜接性教學(xué)

文章編號(hào)：1008-0546（2024）11-0066-05

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

一、教學(xué)背景

黨的二十大報(bào)告指出，要堅(jiān)持教育優(yōu)先發(fā)展、科技自立自強(qiáng)、人才引領(lǐng)驅(qū)動(dòng)，加快建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)、科技強(qiáng)國(guó)、人才強(qiáng)國(guó)，著力造就拔尖創(chuàng)新人才。高中階段是創(chuàng)新思維開發(fā)訓(xùn)練的黃金時(shí)期，為響應(yīng)國(guó)家對(duì)拔尖創(chuàng)新人才的需求，廈門市教育局自2022年起，在全市初三年級(jí)中選拔一批對(duì)基礎(chǔ)學(xué)科（數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等）有強(qiáng)烈興趣的學(xué)生，委托部分市重點(diǎn)高中制定培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行提前培養(yǎng)。

在選拔過程中，為吸引學(xué)生興趣，被委托學(xué)校的學(xué)科導(dǎo)師會(huì)基于本學(xué)科的內(nèi)容以初、高中銜接導(dǎo)引課的形式，讓學(xué)生初步從整體上認(rèn)識(shí)學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)。這樣的機(jī)制對(duì)化學(xué)學(xué)科選拔不利，因?yàn)榕c其他學(xué)科相比，初三學(xué)生剛剛開始接觸化學(xué)，對(duì)化學(xué)學(xué)科的認(rèn)識(shí)停留在背、記元素符號(hào)和簡(jiǎn)單的基于實(shí)驗(yàn)記憶物質(zhì)性質(zhì)和變化的階段，認(rèn)為化學(xué)知識(shí)的規(guī)律性差，從而選擇其他更熟悉、規(guī)律性更強(qiáng)的學(xué)科。

通過檢索文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，目前關(guān)于基礎(chǔ)教育階段拔尖創(chuàng)新人才選拔的研究主要集中于如何通過智力測(cè)試或基于課內(nèi)學(xué)科成績(jī)的優(yōu)異來提前識(shí)別潛力人才［1，2］，針對(duì)選拔過程中如何通過學(xué)科教學(xué)吸引更多有興趣、有志向的學(xué)生參與進(jìn)來的課例研究幾乎未見報(bào)道。對(duì)于化學(xué)拔尖創(chuàng)新人才而言，真正吸引其投入并為之奮斗的，除了化學(xué)實(shí)驗(yàn)帶來的新奇，更重要的是被化學(xué)學(xué)科的內(nèi)在邏輯及其在真實(shí)世界中展現(xiàn)的學(xué)科價(jià)值和社會(huì)價(jià)值所吸引。因此，在導(dǎo)引課中如何基于化學(xué)學(xué)科的內(nèi)容邏輯，設(shè)置一節(jié)既能“激趣”又能“激志”的課例尤為重要。

二、教學(xué)內(nèi)容

本節(jié)課是拔尖創(chuàng)新人才選拔背景下的一節(jié)初、高中銜接導(dǎo)引課，承載著讓學(xué)生形成化學(xué)學(xué)科全景觀認(rèn)知圖示的價(jià)值。基于化學(xué)學(xué)科的育人價(jià)值，導(dǎo)引課既要體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)特征（認(rèn)識(shí)物質(zhì)與創(chuàng)造物質(zhì)），又要體現(xiàn)其學(xué)科價(jià)值（解釋與預(yù)測(cè)）和社會(huì)價(jià)值（創(chuàng)造與應(yīng)用），還要展現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的思維方式（宏觀與微觀、證據(jù)與模型）和實(shí)踐方法（實(shí)驗(yàn)與探究）。［3］另外，導(dǎo)引課不是講座式的科普課，而是通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境和挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)任務(wù)，在潛移默化中讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)學(xué)科的規(guī)律性、價(jià)值性和創(chuàng)造性。為選擇適切學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平的教學(xué)內(nèi)容，筆者參考了人教版高中化學(xué)必修第一冊(cè)“緒言”［4］和魯科版高中化學(xué)必修第一冊(cè)“走進(jìn)化學(xué)科學(xué)”［5］的內(nèi)容，但是導(dǎo)引課并不主張以化學(xué)史為內(nèi)容組織教學(xué)，化學(xué)史更應(yīng)該結(jié)合具體學(xué)科內(nèi)容發(fā)揮其認(rèn)知維度的價(jià)值。基于導(dǎo)引課的功能并結(jié)合兩版教材呈現(xiàn)的線索和史實(shí)素材，筆者將教學(xué)內(nèi)容確定為以下幾點(diǎn)：①化學(xué)讓人類戰(zhàn)勝饑餓——工業(yè)合成氨及其威望；②化學(xué)讓人類戰(zhàn)勝疾病——青蒿素的發(fā)現(xiàn)、研究與應(yīng)用；③化學(xué)讓人類生活更精彩——新材料的發(fā)明與應(yīng)用。每一部分既直接外顯了化學(xué)學(xué)科的價(jià)值，又在具體內(nèi)容的展開過程中覆蓋了化學(xué)學(xué)科的思維方式和方法。

三、教學(xué)可行性

銜接導(dǎo)引課基于真實(shí)問題的解決展開，由于初中生知識(shí)水平有限，在解決問題過程中必然需要引入一些新知識(shí)使任務(wù)活動(dòng)正常推進(jìn)。為保證銜接導(dǎo)引課學(xué)生的參與性和可接受性，導(dǎo)引課教學(xué)必須考慮學(xué)生已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和新知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)性，在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)設(shè)置問題活動(dòng)，并結(jié)合教學(xué)內(nèi)容合理匹配教學(xué)策略，降低學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解難度。本節(jié)課在任務(wù)推進(jìn)過程中，所涉及的新知識(shí)與學(xué)生的已有知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)及其選擇的教學(xué)策略如表1所示。

四、教學(xué)目標(biāo)

本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)如下。

（1）通過工業(yè)合成氨的發(fā)展歷程，建立物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)之間的聯(lián)系，初步認(rèn)識(shí)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行調(diào)控的思路和方法，體會(huì)從理論走向?qū)嶋H的科學(xué)家智慧。

（2）通過青蒿素的發(fā)現(xiàn)、研究與應(yīng)用，能基于物質(zhì)性質(zhì)選擇合適的分離提純方法，并能基于現(xiàn)實(shí)需求對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造和優(yōu)化，體會(huì)科學(xué)研究的一般流程。

（3）通過純金屬與合金性質(zhì)的差異及系列新材料的發(fā)明與應(yīng)用，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)，體會(huì)化學(xué)學(xué)科在豐富人類物質(zhì)世界方面的巨大貢獻(xiàn)。

（4）通過化學(xué)學(xué)科在不同領(lǐng)域的發(fā)展，認(rèn)識(shí)到化學(xué)學(xué)科的核心任務(wù)是在分子層面認(rèn)識(shí)物質(zhì)、改造物質(zhì)與創(chuàng)造物質(zhì)，通過化學(xué)學(xué)科在不同領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，感受化學(xué)學(xué)科的價(jià)值與魅力，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和志向。

五、教學(xué)流程

1. 板塊1 化學(xué)讓人類戰(zhàn)勝饑餓

（1）學(xué)習(xí)任務(wù)1：工業(yè)合成氨的提出。

［資料卡片］化學(xué)學(xué)科的發(fā)展為人類生存作出了巨大貢獻(xiàn)。“糧食問題”一直與民生密切相關(guān)，隨著世界人口激增，如何實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)是科學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)問題。氮元素是植物生長(zhǎng)的必要元素，雖然空氣中氮?dú)夂控S富，但大多數(shù)植物只能吸收化合態(tài)的氮。依靠農(nóng)家肥已經(jīng)難以滿足糧食增長(zhǎng)的需求。1898年，英國(guó)化學(xué)家威廉·克魯克斯率先發(fā)出為使子孫后代免于饑餓“利用空氣中的氮?dú)夥肿樱∟2）”的號(hào)召。

［教師］討論如何基于化學(xué)視角實(shí)現(xiàn)“利用空氣中的氮?dú)夥肿樱∟2）”？

［學(xué)生］化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，因此可以通過化學(xué)反應(yīng)將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮化合物。

［教師］請(qǐng)基于元素守恒的視角，設(shè)計(jì)合適的反應(yīng)制備含氮化合物。

［學(xué)生］交流討論，并考慮反應(yīng)物是否易得、反應(yīng)條件是否困難等，最終確定了反應(yīng)Ⅰ：N2＋3H22NH3和反應(yīng)Ⅱ：N2＋O22NO（基于學(xué)生的認(rèn)知水平，對(duì)于反應(yīng)條件及產(chǎn)物是NO還是NO2不作刻意要求）。

（2）學(xué)習(xí)任務(wù)2：工業(yè)合成氨的實(shí)現(xiàn)。

［教師］上述兩個(gè)反應(yīng)都可以實(shí)現(xiàn)由氮?dú)獾胶衔锏霓D(zhuǎn)化，其中反應(yīng)Ⅰ每生成17g NH3，會(huì)釋放46.1kJ的能量，反應(yīng)Ⅱ每生成30g NO會(huì)吸收90.3kJ的能量，從能量變化的角度應(yīng)如何選擇反應(yīng)？

［學(xué)生］應(yīng)選擇放出能量的反應(yīng)Ⅰ，因?yàn)楹哪苌伲懦龅哪芰窟€可以留作它用。

［教師］反應(yīng)Ⅰ在工業(yè)上稱為合成氨的反應(yīng)，對(duì)人類社會(huì)的影響極為深遠(yuǎn)。以合成氨為基礎(chǔ)的化肥工業(yè)對(duì)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率占50%左右，使人類免受饑餓之苦。

要實(shí)現(xiàn)合成氨的工業(yè)化，還需考慮哪些問題？

［學(xué)生］原料來源、原料利用、能量利用、氨氣生產(chǎn)效率等。

［師生互動(dòng)］根據(jù)學(xué)生提出的上述四個(gè)方面，依次討論合成氨的工業(yè)化。原料來源方面，學(xué)生提出可通過液化空氣的方法獲取氮?dú)猓瑲錃饪赏ㄟ^電解水或制備水煤氣的反應(yīng)獲得；原料利用方面，學(xué)生雖然沒有可逆反應(yīng)的概念，但從原料能否充分反應(yīng)的角度提出未充分反應(yīng)的氮?dú)夂蜌錃饪梢匝h(huán)利用；能量利用方面，學(xué)生提出合成氨放出的能量可用于電解水或水煤氣反應(yīng)；氨氣生產(chǎn)效率方面，學(xué)生提出應(yīng)盡可能加快合成氨的速率，可通過提高反應(yīng)溫度、增大氮?dú)夂蜌錃獾膲簭?qiáng)、使用高效催化劑等，提高氨氣單位時(shí)間的產(chǎn)量。

［教師］大家非常全面地討論了實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)要考慮的問題，特別是在反應(yīng)速率方面，如果沒有催化劑，即使采用高溫、高壓的條件，生成氨氣的速率也很慢，從微觀反應(yīng)實(shí)質(zhì)的角度討論合成氨存在困難的原因。

［學(xué)生］化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是分子拆分，原子重新組合，合成氨反應(yīng)的速率很慢，可能與氮?dú)夥肿踊蛘邭錃夥肿又性娱g相互作用力很大有關(guān)，“拆開”分子很困難。

［教師］如何表征分子“拆分”的難易？如何理解合成氨反應(yīng)不加催化劑速率很慢？

［資料卡片］原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的，原子核帶正電，核外電子帶負(fù)電，正是由于原子核和核外電子之間存在電性作用，使得原子在形成分子的過程中釋放出能量，分子變得更穩(wěn)定，可通過短線來表示分子中原子間的相互作用。N2和H2的結(jié)構(gòu)如圖1所示，將一個(gè)N2分子拆成兩個(gè)N原子消耗的能量約為將一個(gè)H2分子拆成兩個(gè)H原子消耗能量的2.27倍。

［學(xué)生］從結(jié)構(gòu)的角度看，合成氨速率慢的根本原因在于N2比H2的原子間相互作用力強(qiáng)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)消耗的能量更多，加入催化劑能加快反應(yīng)速率，可能是催化劑可以在一定程度上削弱N原子之間的相互作用力。

［教師］綜合考慮原料來源、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品產(chǎn)量等因素，設(shè)計(jì)合成氨工藝流程。已知，合成氨工藝的反應(yīng)壓力一般在1×107Pa以上，此壓力下氨氣的沸點(diǎn)高于121℃，催化劑適宜的催化溫度在400～500℃左右。

［學(xué)生活動(dòng)］討論并改進(jìn)，最終確定工藝流程（見圖2）。

（3）學(xué)習(xí)任務(wù)3：工業(yè)合成氨的展望。

［教師活動(dòng)］介紹合成氨三次獲得諾貝爾獎(jiǎng)的歷史事件，追問未來合成氨的研究方向。

［學(xué)生活動(dòng)］已有工藝流程的缺點(diǎn)在于能耗大，反應(yīng)條件苛刻，提出能否開發(fā)常溫、常壓就能發(fā)揮高性能的催化劑；也有學(xué)生創(chuàng)造性地提出直接改變研究思路，尋找其他條件（溫和、能耗低）的合成氨方法。

［設(shè)計(jì)意圖］通過整合“物質(zhì)變化與能量變化”“反應(yīng)與調(diào)控”“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”等化學(xué)研究的核心內(nèi)容，讓學(xué)生感悟化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)與價(jià)值。

2. 板塊2 化學(xué)讓人類戰(zhàn)勝疾病

（1）學(xué)習(xí)任務(wù)1：青蒿素的實(shí)驗(yàn)室提取。

［資料卡片］受古籍中“青蒿一握，以水兩升漬，絞取汁，盡服之”的啟發(fā)，屠呦呦團(tuán)隊(duì)改用乙醚（一種有機(jī)溶劑）在較低溫度下提取青蒿的有效成分，成功獲得了抗瘧有效單體——青蒿素。團(tuán)隊(duì)完成樣品純化后，通過元素分析、光譜測(cè)定、質(zhì)譜及旋光分析等技術(shù)手段，測(cè)定其相對(duì)分子質(zhì)量為282，得到了青蒿素的化學(xué)式，并在1975年通過X射線衍射法確定了青蒿素是含有過氧基的新型倍半萜內(nèi)酯結(jié)構(gòu)，從1978年到1984年歷時(shí)5年實(shí)現(xiàn)了青蒿素的人工合成。［6］

［教師］根據(jù)資料，談?wù)勍肋线蠄F(tuán)隊(duì)相比于傳統(tǒng)提取青蒿素方法的創(chuàng)新之處。

［學(xué)生］傳統(tǒng)中藥提取一般是在高溫條件下水煎。從青蒿素的結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，其含有過氧基，受熱不穩(wěn)定，因此在高溫條件下破壞了其結(jié)構(gòu)。青蒿素是一種有機(jī)物，在水中的溶解度可能比較小，因此提取的有效成分少，抗瘧效果差。而屠呦呦團(tuán)隊(duì)采用乙醚在低溫條件下提取，既避免了其結(jié)構(gòu)被破壞又能增大青蒿素的溶解度（相似相溶）。

［教師］大家結(jié)合青蒿素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)分析了屠呦呦團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新之處，這種利用乙醚溶劑來富集青蒿素的方法在化學(xué)上稱為萃取。這種物質(zhì)分離提純的方法在生活中也很常見，比如家里做西紅柿蛋花湯時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)上層的油層顏色更深，原因是什么？能否舉出類似萃取的例子？

［學(xué)生］西紅柿中的色素在油中的溶解度比水中大，大部分色素被富集到油層。家里泡藥酒也可以看成萃取，藥材中的一些成分在酒精中的溶解度比水中大。

［教師］結(jié)合物質(zhì)分離提純的方法，設(shè)計(jì)從黃花蒿全草中獲得青蒿素晶體的方案，并用框圖表示。已知，25℃時(shí)，青蒿素在水、乙醚和乙醇中的溶解度分別為0.07mg、26.5mg和32.2mg，且青蒿素在乙醇中的溶解度隨溫度升高顯著升高，常壓下乙醚、乙醇的沸點(diǎn)分別為35℃、78℃。

［學(xué)生活動(dòng)］討論、設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)重點(diǎn)研討流程中蒸餾、結(jié)晶等操作的注意事項(xiàng)（見圖3）。

（2）學(xué)習(xí)任務(wù)2：青蒿素結(jié)構(gòu)與改性。

［教師］科學(xué)家在青蒿素的臨床研究中發(fā)現(xiàn)，由于青蒿素的水溶性較差，一定程度上限制了其抗瘧效果，分析青蒿素水溶性差的原因。

［學(xué)生］青蒿素是有機(jī)物，根據(jù)“相似相溶”原理可知其水溶性差。

［教師］乙醇也是有機(jī)物，為什么極易溶于水？如何從微粒間相互作用的角度理解“相似相溶”？

［資料卡片］由于水分子中氧原子的核電荷數(shù)更多，所以氫的電子在一定程度上也會(huì)偏向氧，使得水分子中氫帶部分正電荷，氧帶部分負(fù)電荷，從而使水分子之間存在一定程度的電性作用，同樣乙醇中也存在“—OH”結(jié)構(gòu)，乙醇分子與水分子之間也存在電性作用，相當(dāng)于乙醇被“拉”入水中，增大了乙醇在水中的溶解度。

［教師］如何從結(jié)構(gòu)的角度提高青蒿素的水溶性？

［學(xué)生］可以改變青蒿素的結(jié)構(gòu)，比如通過化學(xué)反應(yīng)讓青蒿素分子上多幾個(gè)“—OH”結(jié)構(gòu)，但是要重新測(cè)試新分子的抗瘧效果，結(jié)構(gòu)改變有可能導(dǎo)致抗瘧效果發(fā)生變化。

［教師］大家的想法與屠呦呦團(tuán)隊(duì)不謀而合，在一定條件下通過硼氫化鈉將青蒿素選擇性地還原成雙氫青蒿素［7］（見圖4），大大增強(qiáng)了藥物的水溶性，經(jīng)測(cè)試，其抗瘧效果更好。

［教師］通過上述科學(xué)家對(duì)青蒿素的研究歷程，簡(jiǎn)要梳理化學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究的思路和方法。

［學(xué)生活動(dòng)］交流討論，繪制科學(xué)研究的歷程示意圖（見圖5）。

（3）學(xué)習(xí)任務(wù)3：青蒿素緩釋藥物的設(shè)計(jì)。

［教師］為進(jìn)一步提高雙氫青蒿素的生物利用度，延長(zhǎng)其在胃部的作用時(shí)間，在不改變分子結(jié)構(gòu)的前提下你能想到哪些方法？

［資料卡片］常見的“水寶寶”是一種膠丸大小的彩色小珠子，屬于吸水性樹脂，一般是用淀粉混合丙烯腈或丙烯酸酯制成的，放在水里浸泡后，很快變大。

［學(xué)生］可以設(shè)計(jì)藥物載體，利用類似“水寶寶”的特殊材料將藥物包裝在其中，服用藥物后材料吸水膨脹，進(jìn)而把藥物一點(diǎn)點(diǎn)推出，藥物推出的量和作用時(shí)間可通過釋放藥物的孔徑大小來控制。

［教師活動(dòng)］展示常見緩釋藥物包裝材料的設(shè)計(jì)，肯定學(xué)生想法，進(jìn)一步贊賞化學(xué)材料在人類生活中的重要價(jià)值。

［設(shè)計(jì)意圖］呈現(xiàn)真實(shí)的化學(xué)科學(xué)及科學(xué)家的研究樣態(tài)，贊揚(yáng)我國(guó)科學(xué)家為人類生存作出的巨大貢獻(xiàn)。

3. 板塊3 化學(xué)讓人類生活更精彩

（1）學(xué)習(xí)任務(wù)1：金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。

［教師］化學(xué)材料不僅在藥物研發(fā)領(lǐng)域價(jià)值巨大，在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域都可以發(fā)現(xiàn)性能各異的化學(xué)材料讓生活更精彩。如制造飛機(jī)的材料中，金屬鋁占比很大，為什么會(huì)選擇鋁作為飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料？

［學(xué)生］金屬鋁密度小、延展性好、耐腐蝕、易加工且價(jià)格便宜。

［教師］金屬鋁是一種活潑金屬，易被酸、堿等腐蝕，另外金屬鋁質(zhì)地很軟，能作飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料嗎？

［學(xué)生］鋁在空氣中和氧氣反應(yīng)生成致密的氧化膜，可以阻止鋁進(jìn)一步被腐蝕。

［教師］致密氧化膜的生成確實(shí)是鋁耐腐蝕的重要原因，但制造飛機(jī)需要硬度大、不易變形的材料，應(yīng)該如何改良鋁的強(qiáng)度？

［學(xué)生］可以做成合金，初中學(xué)過合金的強(qiáng)度優(yōu)于成分金屬。

（2）學(xué)習(xí)任務(wù)2：純鋁與鋁合金的性能差異。

［教師］為什么鋁合金的強(qiáng)度會(huì)比純金屬鋁更大？

［資料卡片］純金屬和合金的結(jié)構(gòu)（見圖6）。

［學(xué)生］鋁原子的大小和形狀相同，金屬內(nèi)部原子排列十分整齊，容易發(fā)生滑動(dòng)變形，加入其他元素的原子后，改變了金屬原子有規(guī)則的層狀排列，使原子層之間的相對(duì)滑動(dòng)變得困難，合金硬度變大。

（3）學(xué)習(xí)任務(wù)3：性能各異的新型材料。

［教師］“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”是化學(xué)學(xué)科的核心觀念，正是在這一觀念的指引下，化學(xué)家們通過改變結(jié)構(gòu)獲得了一系列滿足人類需求的新材料，豐富了人們的物質(zhì)生活。未來希望大家在化學(xué)領(lǐng)域能進(jìn)一步認(rèn)識(shí)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)之間的關(guān)系，更好地調(diào)boBOo+hhll4YEusg0rmMvnsXdtsw9Wqdp5EQYBXoKYY=控結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造出更為優(yōu)異的新材料。

［設(shè)計(jì)意圖］通過對(duì)熟悉的金屬材料和各類新型材料的認(rèn)識(shí)與探究，進(jìn)一步發(fā)展“構(gòu)性相關(guān)”的觀念，體會(huì)化學(xué)在豐富人類物質(zhì)生活上的價(jià)值。

六、教學(xué)反思

夸美紐斯提出，一切知識(shí)可以教給一切人，這明確了學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)可通過選擇合適的教學(xué)策略向不同階段學(xué)生傳授，關(guān)鍵是如何“高品位、低門檻”傳達(dá)。所謂“高品位”就是要體現(xiàn)學(xué)科的內(nèi)涵，“低門檻”就是基于學(xué)生的認(rèn)知水平做鋪設(shè)［8］，兩者結(jié)合要求教學(xué)既要通俗易懂又要在學(xué)科邏輯上無可挑剔。本節(jié)課緊緊圍繞化學(xué)學(xué)科的核心觀念“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”“反應(yīng)與制備”“實(shí)驗(yàn)與操作”等展開教學(xué)，雖然隱含了一些陌生概念和前沿技術(shù)，如化學(xué)鍵、氫鍵、活化能、青蒿素改性、金屬改性等，但教學(xué)中并不專門細(xì)微剖析這些內(nèi)容，而是通過大概念“微粒間相互作用”“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”進(jìn)行統(tǒng)攝，把握概念的進(jìn)階水平，使得課堂教學(xué)順利推進(jìn)。此外，針對(duì)抽象概念或前沿知識(shí)如“萃取”“吸水樹脂材料”等也不是直接呈現(xiàn)資料信息，而是借助生活中的“西紅柿湯”“水寶寶”等類比，使學(xué)生能夠通過形象具體的類比來感知和理解這些概念。課下和部分學(xué)生交流，有學(xué)生提到“原來化學(xué)也是可以解釋、預(yù)測(cè)和調(diào)控的，并不是只有記記背背”，說明本次教學(xué)確實(shí)改變了學(xué)生認(rèn)為化學(xué)規(guī)律性差、只是記記背背的片面認(rèn)識(shí)。

本節(jié)課教學(xué)中也存在一些值得改進(jìn)的地方。由于內(nèi)容多時(shí)間緊，一些實(shí)踐性內(nèi)容在課堂上沒有進(jìn)行，如萃取實(shí)驗(yàn)、鋁與鋁合金性質(zhì)差異實(shí)驗(yàn)等。如果能讓學(xué)生真實(shí)體驗(yàn)，效果更佳。此外，在未來的實(shí)踐中可以進(jìn)一步擴(kuò)大該課例的應(yīng)用面，除了作為拔尖創(chuàng)新人才選拔的導(dǎo)引課，還可以結(jié)合學(xué)校實(shí)際，配合實(shí)驗(yàn)操作改造成初中化學(xué)系列校本課程、高中化學(xué)開學(xué)第一課、化學(xué)競(jìng)賽教學(xué)的導(dǎo)引課等。

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［4］王晶，鄭長(zhǎng)龍.普通高中教科書 化學(xué) 必修 第一冊(cè)［M］.北京：人民教育出版社，2019．

［5］王磊，陳光巨.普通高中教科書 化學(xué) 必修 第一冊(cè)［M］.濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2019：2-4．

［6］屠呦呦.諾貝爾獎(jiǎng)演講全文（青蒿素—中醫(yī)藥給世界的一份禮物）［J］.中國(guó)中醫(yī)藥年鑒，2016：244-247．

［7］龍威，黃銀飛.密度泛函方法研究雙氫青蒿素的分子光譜與藥物活性［J］.首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017（1）：39-48.

［8］鄭胤飛.文化有根，課堂有魂——鄭胤飛化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)集［M］.上海：上海教育出版社，2017．

*基金項(xiàng)目：本文系全國(guó)教育科學(xué)規(guī)劃教育部重點(diǎn)課題“導(dǎo)向深度學(xué)習(xí)的知識(shí)結(jié)構(gòu)化循證課例及行動(dòng)路徑研究”（DHA220503）、廈門市第六批基礎(chǔ)教育課程改革課題“基于化學(xué)學(xué)科理解的課堂教學(xué)模式構(gòu)建與實(shí)施研究”（Z619）的階段性研究成果。