《基于化学学科理解的“换个角度看世界”教学设计》-理学论文，化学论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

基于化学学科理解的“换个角度看世界”教学设计

范文

李俊红

摘要：以“换个角度看世界”复习课教学为例，基于化学学科理解，抽提出元素和原子、分子的认识视角，将物质的组成、结构、分类和变化等具体化学知识与“宏微辨析”、“模型认知”等化学学科核心素养相联系，建构基于元素和原子、分子的物质组成、结构、分类和变化的认识思路，促进化学学科核心素养落地于化学复习课的课堂教学。

关键词：化学学科理解; 化学学科核心素养; 换个角度看世界; 教学设计

文章编号： 10056629（2020）05004605

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

“换个角度看世界”是学生上完人教版（2011年）九年级《化学》上册的一节复习课，复习内容主要涉及义务教育化学课程标准[1]一级主题“物质构成的奥秘”和“物质的化学变化”中的9个基本概念：元素、原子、分子、纯净物、混合物、单质、化合物、物理变化和化学变化。这些概念是初中化学的核心知识，承载着“通过具体化学知识和概念的学习，促进学生化学学科思想和基本观念的形成”[2]的素养发展功能。查阅现有的“换个角度看世界”和“物质构成的奥秘”复习课文献，多数是基于化学观念建构视角的概念或主题复习，如张彩玲[3]通过宏观概念辨析、微观模型探究和符号表征变化，帮助学生构建微粒观;沈芳[4]则以二氧化碳为例复习物质的组成、结构、分类、变化和性质，促进学生掌握“见著知微、见微知著”的学习方法;吴良根[5]从构成物质的微粒、原子的结构、微粒的性质、微粒的变化四方面巧用模拟图像，化解物质结构学习困难;詹发云[6]提出化学概念复习三策略：通过实验导入树立微粒观、直观展示建立变化观、概念图表树立物质观。然而很少有人基于化学学科理解，利用化学认识视角把9个概念串联起来，形成认识视角和认识对象关联的结构化，实现化学概念（知识）向学科核心素养的转化。为此，本（复习）课试图进行基于化学学科理解的教学设计，提供课堂教学案例参考，与同行共同探讨。

1 化学学科理解

为开展基于学生化学学科核心素养发展的课堂教学，要求教师须进一步增进化学学科理解。化学学科理解是指教师对化学学科知识及其思维方式和方法的一种本原性、结构化的认识[7]。化学学科理解的本原性方式，要求教师对化学知识进行本原性思考，抽提出学科本原性问题;化学学科理解的结构化方式，要求教师能将化学知识关联起来，形成有机的整体[8]。据此，基于化学学科理解的本课教学内容归纳如图1所示。

2 设计思路

本课通过复习元素、原子、分子、混合物、纯净物、单质、化合物、物理变化和化学变化等9个基本概念，旨在帮助学生建构物质组成、结构（微观构成）、分类和变化（性质）与元素和原子、分子的认识视角的关联，形成“结构决定性质”的学科观念，培养宏微结合、模型认知的学科思维，树立“见著知微”的学科思想。基于化学学科理解的化学教学，要求教师在化学课堂教学中重视学科本原性问题的凝练，重视认识视角和认识思路的建构[9]。

2.1 学科本原性问题的凝练

本课以学生熟悉的化学反应（过氧化氢制氧气）创设“大象牙膏”和水的对比实验情境，通过学生对实验现象产生的视觉震撼差异，凝练出3个学科本原性问题：什么物质发生了什么变化、物质为什么会发生变化和怎样看待物质及其变化，由此产生本课要解决的3个学科问题。教学情境、学科本原性问题和学科问题的关系见图2。

2.2 化学认识视角的抽提

所谓化学认识视角是指对物质及其变化的特征及规律进行认识的侧面、角度或切入点[9]。化学认识视角能够引发与拓展深入思考并能进行广泛迁移，化学认识视角的抽提，直接决定着化学学科核心素养能否在化学课堂上有效落地[10]。本课要复习的9个基本概念的认识视角要求，分布在义务教育教科书人教版（2011年）九年级《化学》上册的第一至第六单元，认识对象（基本概念）在不同单元有不同层级的认识视角要求，呈现螺旋式上升的发展趋势。例如，对“物理变化、化学变化”的认识，教材第一单元是从宏观物质的角度，第三单元上升到微观分子、原子的角度，第四单元为验证水的组成的实验，第五单元则是质量守恒定律及书写化学方程式，对化学变化的认识从物质改变、元素不变的定性水平发展到分子改变、原子不变的定量水平。关于物质的分类，对“纯净物、混合物”的认识，教材第二单元是基于物质组成的种类，第三单元是基于构成物质的分子种类，第四單元上升到基于构成物质的分子种类的模型认知，第六单元进一步发展到同种元素可以组成混合物（碳单质的多样性）、同种原子排列方式不同可以形成同素异形体（金刚石、石墨和C60）的认知层级;对“单质、化合物”的认识，教材第四单元是从元素的角度到分子、原子的模型认知再上升至元素化合价的角度。

认识视角之间也并非孤立的，从宏观上，元素组成物质，从微观上，分子、原子构成物质，而物质及其变化是化学研究的对象，由此抽提出本课认识物质组成、结构（微观构成）、分类和变化（性质）的认识视角——元素和原子、分子。“换个角度看世界”即是从元素和原子、分子的角度认识物质的组成、结构（微观构成）、分类和变化（性质），认识角度和认识对象的关联就是本课要解决的问题。

2.3 化学认识思路的建构

所谓化学认识思路是指对物质及其变化的特征及规律进行认识的程序、路径或框架。化学认识视角解决了“从哪儿想”的问题，化学认识思路解决的是“怎么想”的问题。化学认识思路一旦形成，就会启发和指导学生化学思维的路径，帮助学生形成解决陌生情境下复杂化学问题的分析框架[11]。例如，本课中认识视角（元素和原子、分子）和认识对象[物质的组成、结构（微观构成）、分类和变化]的关联即为认识思路，本课要建构的认识思路见图3。有了认识思路，学生就有了解决问题的基本途径，从而进行迁移和应用。

3 板块功能

“素养为本”化学课堂的教学设计，应注重基于化学课堂教学板块和化学学习任务的具体设计[12]，构成一节化学课的一个个“小的整体”称为“化学课堂教学板块”，简称“板块”。化学课堂教学板块的设计应明确每个板块及板块连接的素养功能定位[13]。本课设计的教学板块、板块间连接的素养功能及其定位见图4。

4 教学过程

本课通过创设分别在30%过氧化氢溶液和水中加发泡剂和碘化钾的对比实验（师生共同完成），利用带火星的木条检验生成的气体，引发3个问题的探讨：如何从分子、原子的角度区分物理变化和化学变化;如何基于模型认知从元素守恒、物质分类的角度解释过氧化氢能分解生成氧气，并能从物质微观结构的角度解释过氧化氢和水的化学性质不同的原因;如何建构基于元素和原子、分子的视角认识物质组成、结构（微观构成）、分类和变化的认识思路。最后，运用建构的认识思路解决问题，测评素养的达成水平。本课设计的教学过程主要分为4个教学板块，每个教学板块由若干学习任务组成。教学板块、学习任务和教学目标的关系见图5。

5 评价与反思

本课例为我校承办的福建省义务教育教改示范性建设项目“基于核心素养构建阳光课程体系实践研究”的区级教改汇报课，有幸得到厦门市教育科学研究院正高级教师傅兴春院长的聆听与点评：本课复习教学没有局限于常规的概念辨析、知识点落实和题海战术，教师能看到教学内容的学科价值，教给学生重要的化学思维方式即微观视角看宏观物质及其变化，通过认识视角巧妙地将本课要复习的9个基本概念串起来，形成一个有机整体;教师通过创设“大象牙膏”和水的对比实验，在视觉震撼的差异中引发学生认知冲突，设计的问题有一定的思辨性，通过建构认识视角和认识对象之间的关联，从知识教学走向观念和素养的培育。例如，基于模型认知对过氧化氢、氧气和过氧化氢溶液进行分类，分析过氧化氢能生成氧气的原因，建构了物质分类观和元素守恒观，基于模型认知区分过氧化氢和氧气中氧元素的化合价，拓展了物质分类的认识视角，同时为高中价类二维认识物质及其变化做了相应储备;本课教师适时利用希沃同屏技术展示学生课堂生成，注重“教、学、评”一体化的实施，设计的课堂练习注重学生观念和素养的测评。例如，通过比较汽油中两种物质的分子结构模型书写对应物质的化学式，得出化学式相同可以是不同物质，物质结构不同则性质不同，暴露了学生的前认知障碍和结构观的认知水平;认识思路结构化的教学难点有所突破，教师采用搭建框架、提供示例、小组讨论等方法，引导学生形成认识物质世界的化学视角和思路，获得解决问题的知识，形成在陌生情境中迁移和应用这些知识的关键能力。

此外，本课通过对授课学生前测和后测（均为53人）的数据对比：能区分物理变化和化学变化的准确率由86.8%上升至98.1%，其中能从分子、原子视角区分的准确率由26.4%上升至39.6%;用微观模型图示物理变化和化学变化的准确率由15.1%上升至62.3%;能画出混合物的微观构成的准确率由35.8%上升至81.1%;能运用“反应前后元素不变”的观点分析物质化学性质的准确率由32.1%上升至35.8%;能运用“结构决定性质”的观点解释物质性质的准确率由7.5%上升至39.6%。需要说明的是，数据的可靠性可能会因前后测试题目的难易程度无法做到完全对等而略受影响。分析数据结合课后访谈，发现学生在微观图示物理变化和化学变化方面较前有良好的表现，可见2人小组用卡纸模型拼摆过氧化氢分解和分离液态空气制氧气的微观变化过程，以及独立画出氧气、过氧化氢及其溶液微观构成的学习方式，让学生印象深刻、留存持久，正如学生所言“摆变化过程，我对物理变化和化学变化中什么变了、什么没变有了清晰的认识;画分子模型，是一种相当直观且十分有趣的方法，像是让化学式‘活了起来”。同时也发现，通过此课学生并没有完全形成判断物质变化的微观视角，自觉自发地运用元素守恒观和结构观解释物质的化学性质方面也没有突飞猛进的变化，可见微观视角看宏观物质变化的思维方式以及化学观念的形成并非一节复习课可以达成，观念和素养的培育应贯穿整个教学过程，任重而道远。

参考文献：

[1][2]中华人民共和国教育部制定. 义务教育化学课程标准（2011版）[S]. 北京：北京師范大学出版社， 2012.

[3]张彩玲. 基于微粒观构建“换个角度看世界”主题复习教学设计[J]. 化学教学， 2013，（6）： 28～32.

[4]沈芳. 促进初中生建构物质微粒观的教学设计——以“见著知微、见微知著”复习课为例[J]. 云南化工， 2018， 45（12）： 29～31.

[5]吴良根. 巧用模拟图像，化解物质结构学习困难——以“物质构成的奥秘”复习课教学为例[J]. 教育研究与评论， 2016，（8）： 41～45.

[6]詹发云. 基于学科素养的化学概念复习教学策略设计——以《物质构成的奥秘》主题复习为例[J]. 中小学教学研究， 2018，（7）： 73～77.

[7]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京：人民教育出版社， 2018.

[8][10]郑长龙. 化学学科理解与“素养为本”的化学课堂教学[J]. 课程·教材·教法， 2019， 39（9）： 120～125.

[9][11][12][13]郑长龙，孙佳林. “素养为本”的化学课堂教学的设计与实施[J]. 课程·教材·教法， 2018， 38（4）： 71～78.

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。