黃智躍　黃宜美（莆田第五中學(xué)　福建莆田　3500；莆田第一中學(xué)　福建莆田　3500）

高中化學(xué)以多重證據(jù)為導(dǎo)向的知識(shí)教學(xué)研究——以“金屬鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”教學(xué)為例

黃智躍1黃宜美2
（1莆田第五中學(xué)福建莆田351100；2莆田第一中學(xué)福建莆田351100）

摘要：為了糾正高中學(xué)生在學(xué)習(xí)元素及化合物知識(shí)中存在死記硬背、機(jī)械練習(xí)的錯(cuò)誤做法，文章選取了高中化學(xué)《化學(xué)1》教材中“金屬鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”這一課時(shí)，在知識(shí)教學(xué)中以多重證據(jù)為導(dǎo)向，通過(guò)對(duì)比分析，進(jìn)行教學(xué)研究。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；金屬鈉；多重證據(jù)；知識(shí)教學(xué)研究

中圖分類號(hào)：

文章編號(hào)：1008-0546（2015）03-0005-04G633．8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

一、研究背景

元素及化合物知識(shí)教學(xué)歷來(lái)是無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中存在問(wèn)題較多的一個(gè)領(lǐng)域，原因在于其涉及到的內(nèi)容龐雜，描述性知識(shí)及化學(xué)方程式繁多，不易記憶，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)中常感到枯燥無(wú)味、雜亂無(wú)章［1］。采取死記硬背、機(jī)械練習(xí)的大有人在，因此化學(xué)也被錯(cuò)誤地貼上了“理科中文科”的標(biāo)簽。學(xué)生高一學(xué)段學(xué)完該知識(shí)之后，高二學(xué)習(xí)的是《化學(xué)反應(yīng)原理》、《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》或《有機(jī)化學(xué)》模塊，過(guò)了一年甚至更長(zhǎng)時(shí)間，遺忘性大是可想而知的。高三復(fù)習(xí)時(shí)被迫花大量的時(shí)間和精力對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，非常被動(dòng)。為了從定量角度探求以多重證據(jù)為導(dǎo)向的知識(shí)教學(xué)的有效性程度，以蘇教版《化學(xué)1》［2］中“金屬鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”這一課時(shí)為載體，通過(guò)對(duì)比分析，進(jìn)行研究。

二、研究依據(jù)及目的

“科學(xué)探究是一種重要而有效的學(xué)習(xí)方式”［3］，但并不是所有的問(wèn)題都適合科學(xué)探究。從“科學(xué)探究構(gòu)成要素關(guān)系圖”［4］（如圖1）可以看出：“收集證據(jù)”是科學(xué)探究中重要的構(gòu)成要素。

圖1　科學(xué)探究構(gòu)成要素關(guān)系圖

能否換個(gè)思路，在科學(xué)探究的過(guò)程中，在操作層面上，凸顯“收集證據(jù)”這一要素，把科學(xué)探究那種整體性的、全面進(jìn)攻的態(tài)勢(shì)轉(zhuǎn)化為“為理解、記憶元素及其化合物知識(shí)服務(wù)”的重點(diǎn)突破呢？當(dāng)凸顯“收集證據(jù)”這一要素后，以多重證據(jù)為導(dǎo)向的操作流程如圖2所示。為了清晰其操作流程，以“如何理解、記憶‘金屬鈉質(zhì)軟’”為例，所展示的教學(xué)流程如圖3所示。

圖2　多重證據(jù)操作流程圖

圖3　多重證據(jù)教學(xué)流程例圖

從定性角度，基于證據(jù)的學(xué)習(xí)比沒(méi)有證據(jù)的學(xué)習(xí)更有效，因?yàn)槎嘀刈C據(jù)能給大腦更強(qiáng)的刺激，從而能夠優(yōu)化學(xué)習(xí)效果。為了能讓學(xué)生在掌握化學(xué)知識(shí)問(wèn)題上達(dá)到理性思考、理解掌握、活學(xué)活用和長(zhǎng)久記憶的目的，從定量角度，就“多重證據(jù)為導(dǎo)向”的知識(shí)教學(xué)有效性程度問(wèn)題進(jìn)行了對(duì)比研究。

三、研究對(duì)象和方法

選擇本校高一年段兩個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)水平相近的班級(jí)為研究對(duì)象，高一（2）班為實(shí)驗(yàn)組，高一（3）班為參照組，具體情況如表1：

表1　研究對(duì)象及具體情況

本研究主要是為了檢驗(yàn)學(xué)生掌握化學(xué)知識(shí)的思想方法和記憶的持久性，故調(diào)查問(wèn)卷中的問(wèn)題并不一定是考綱要求的主干知識(shí)。本問(wèn)卷共設(shè)計(jì)4個(gè)問(wèn)題，根據(jù)艾賓浩斯遺忘曲線［5］（如圖4所示），對(duì)兩組學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查在時(shí)間上與上課相距了16天，其目的是為了提高調(diào)查數(shù)據(jù)的可信度。

圖4　艾賓浩斯遺忘曲線

四、教學(xué)過(guò)程、調(diào)查結(jié)果及分析

1．表2對(duì)“金屬鈉質(zhì)軟”的教學(xué)過(guò)程對(duì)比、調(diào)查結(jié)果及分析

對(duì)比班級(jí)3班［學(xué)生實(shí)驗(yàn)1］讓學(xué)生觀察金屬鈉的保存方法，用小刀切開(kāi)后觀察顏色變化情況。2班①［學(xué)生實(shí)驗(yàn)1］讓學(xué)生觀察金屬鈉的保存方法，用小刀切開(kāi)后觀察顏色變化情況。②給出數(shù)據(jù)并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比分析：教學(xué)過(guò)程　金屬　銀　銅　鋁　鈉硬度（金剛石＝10）　2．5～4　2．5～3　2．75　0．4調(diào)查問(wèn)題1．你知道金屬鈉“質(zhì)軟”是基于（　?。倏凑n本，聽(tīng)老師說(shuō)；②金屬鈉可以用小刀切割；③從硬度數(shù)據(jù)對(duì)比加深了印象A．①　B．②　C．②③選項(xiàng)　A　B　C百分率3班　20．4%　53．1%　26．5% 2班　6．0%　34．0%　60．0%分析A、C選項(xiàng)數(shù)據(jù)顯示：引入了金屬硬度的數(shù)據(jù)，多了一個(gè)證據(jù)的教學(xué)過(guò)程，就有更多學(xué)生克服依賴課本和老師的講解，更加注重實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)據(jù)分析來(lái)加深對(duì)金屬鈉＂質(zhì)軟＂的印象，實(shí)現(xiàn)由定性（教材介紹）→驗(yàn)證（實(shí)驗(yàn)）→定量（數(shù)據(jù)支持）的轉(zhuǎn)變。

2．表3對(duì)“為什么金屬鈉可以用于快中子反應(yīng)堆里的熱交換劑”的教學(xué)過(guò)程對(duì)比、調(diào)查結(jié)果及分析

對(duì)比班級(jí)　3班2班教學(xué)過(guò)程①展示秦山核電站的圖片。②指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本，指出可以用于快中子反應(yīng)堆里的熱交換劑。①［信息提示］：Ⅰ．熔點(diǎn)：鈉：97．8℃；鉀：63℃。Ⅱ．當(dāng)兩種金屬按一定組成比共熔時(shí)，其熔點(diǎn)總比任一組分金屬的熔點(diǎn)低。Ⅲ．鈉鉀合金（鈉：22．8%；鉀：77．2%）：熔點(diǎn)－12．3℃，具有較高的比熱容和較寬的液態(tài)范圍。②視頻播放（鈉鉀合金在膠頭滴管中的移動(dòng)如圖5所示）。③展示秦山核電站的圖片。圖5視頻截圖：鈉鉀合金常溫下呈液態(tài)

調(diào)查問(wèn)題2．你知道為什么金屬鈉可以用于快中子反應(yīng)堆里的熱交換劑？（?。〢．課本有說(shuō)，但想不起來(lái)　B．知道鈉鉀合金常溫下呈液態(tài)但沒(méi)見(jiàn)過(guò)C．看到鈉鉀合金的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)以及常溫下呈液態(tài)的視頻選項(xiàng)A　B　C百分率3班　51．0%　15．3%　32．7% 2班　12．0%　12．0%　76．0%分析　數(shù)據(jù)顯示：有了熔點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比（尤其是鈉鉀合金熔點(diǎn)：－12．3℃）、原理解釋、視頻呈現(xiàn)的多重證據(jù)教學(xué)過(guò)程，有理有據(jù)，大部分學(xué)生能理解到位，印象深刻，記憶持久。但2班仍有12．0%的同學(xué)選擇B選項(xiàng)，說(shuō)明的確存在上課走神或者遺忘性強(qiáng)的同學(xué)。

3．表4對(duì)“過(guò)氧化鈉呈淡黃色的記憶來(lái)自于什么？”的教學(xué)過(guò)程對(duì)比、調(diào)查結(jié)果及分析

對(duì)比班級(jí)　3班2班①實(shí)驗(yàn)改進(jìn)［6］并演示如圖6、圖7所示：教學(xué)過(guò)程①［演示實(shí)驗(yàn)2］將一小塊鈉放在石棉網(wǎng)上加熱至燃燒，觀察現(xiàn)象。②由于在石棉網(wǎng)上看到的大部分都是黑色固體，只有中部有少量呈淡黃色，故取出裝有過(guò)氧化鈉的試劑瓶讓學(xué)生觀察。圖6改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置圖　　圖7改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后生成的過(guò)氧化鈉②在展臺(tái)上展示反應(yīng)產(chǎn)物，清楚地看到淡黃色的過(guò)氧化鈉粉末調(diào)查問(wèn)題　3．你對(duì)過(guò)氧化鈉呈淡黃色的記憶來(lái)自于（?。〢．課本里有，老師也有強(qiáng)調(diào)過(guò)　B．從鈉在石棉網(wǎng)上燃燒的產(chǎn)物中看到的　C．老師有特別演示，淡黃色看的很清楚選項(xiàng)A　B　C百分率3班　24．5%　16．3%　59．2% 2班　4．0%　12．0%　84．0%分析　調(diào)查數(shù)據(jù)表明：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所呈現(xiàn)產(chǎn)物的印象要比原物展示所產(chǎn)生的記憶效果要強(qiáng)得多，但2班B選項(xiàng)的選擇率仍為12．0%，與上一題數(shù)值驚人相同，說(shuō)明該班確實(shí)存聽(tīng)課效率不高、遺忘性強(qiáng)的學(xué)生。

4．表5對(duì)“怎么記住有關(guān)金屬鈉的化學(xué)方程式”的教學(xué)過(guò)程對(duì)比、調(diào)查結(jié)果及分析

對(duì)比班級(jí)　3班2班教學(xué)過(guò)程（以鈉和水反應(yīng)為例）①、②、③同左。④根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表，鈉可以置換出氫氣，說(shuō)明生成氫氣的合理性。⑤根據(jù)化合價(jià)的變化情況（電子守恒），得出生成的氣體不可能為氧氣；根據(jù)元素守恒，該氣體只能是氫氣。⑥從反應(yīng)類型上看，該反應(yīng)屬于置換反應(yīng)。⑦學(xué)生根據(jù)上述論證過(guò)程書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式。調(diào)查問(wèn)題　6．你怎么記住并書(shū)寫(xiě)有關(guān)鈉化學(xué)性質(zhì)的化學(xué)方程式的？（?。〢．根據(jù)課本提供，多加練習(xí)B．對(duì)反應(yīng)原理不是很清楚，主要靠記憶C．根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和相關(guān)化學(xué)原理，挺清晰的選項(xiàng)A　B　C百分率3班　36．7%　26．6%　36．7% 2班　22．0%　6．0%　84．0%①實(shí)驗(yàn)演示：金屬鈉和水反應(yīng)。②根據(jù)滴加酚酞后的水溶液變紅，說(shuō)明有氫氧化鈉生成。③根據(jù)熔化后的小球四處游動(dòng)，并發(fā)出嘶嘶的聲響，說(shuō)明有氫氣生成。④學(xué)生根據(jù)產(chǎn)物書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式。分析從3班、2班A、B選項(xiàng)百分率之和分別為63．3%和28．0%看出：學(xué)生在化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)上靠記憶和機(jī)械練習(xí)的慣性頑固存在?？上驳氖牵篊選項(xiàng)選擇率的不同，說(shuō)明單純通過(guò)強(qiáng)化練習(xí)來(lái)提高學(xué)生對(duì)化學(xué)方程式的掌握是不可靠的，而有化學(xué)反應(yīng)原理的多重證據(jù)所達(dá)到的效果更令人滿意。

五、結(jié)果與討論

1．實(shí)驗(yàn)組（2班）和參照組（3班）A選項(xiàng)選擇率對(duì)比結(jié)果（如圖8所示）與討論

圖8　A選項(xiàng)選擇率情況對(duì)比

各題有關(guān)A選項(xiàng)內(nèi)容設(shè)置的主要目的是為了調(diào)查學(xué)生在化學(xué)相關(guān)知識(shí)的掌握上對(duì)課本和老師講解的依賴程度，該項(xiàng)選擇率越高，說(shuō)明學(xué)生的內(nèi)化能力、主動(dòng)性就越弱，對(duì)知識(shí)的掌握就越被動(dòng)、越膚淺。對(duì)照組（3班）圖8中的4道題平均選擇率為33．2%，而試驗(yàn)組（2班）平均選擇率為11．0%，實(shí)驗(yàn)組整體數(shù)據(jù)明顯偏低，說(shuō)明以多重證據(jù)為導(dǎo)向的教學(xué)，學(xué)生在把握學(xué)科本質(zhì)方面的內(nèi)化能力越強(qiáng)，記憶更持久。但第4題實(shí)驗(yàn)組仍有22．0%的學(xué)生認(rèn)為化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)主要依靠多加練習(xí)、機(jī)械訓(xùn)練，說(shuō)明要改變這一不良慣性，光靠一次這樣的課堂教學(xué)是不夠的，從而樹(shù)立起堅(jiān)持該方法教學(xué)的信心，讓學(xué)生在頻繁的多重證據(jù)的陶冶下，更加注重學(xué)科思想的滲透，開(kāi)闊思維，積極思考，就一定有更好成效，本研究的數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果本身就給我們以有力的佐證。

2．參照組（3班）和實(shí)驗(yàn)組（2班）C選項(xiàng)選擇率對(duì)比結(jié)果（如圖9所示）與討論

圖9　C選項(xiàng)選擇率情況對(duì)比

該選項(xiàng)為本次調(diào)查中預(yù)設(shè)的理想選項(xiàng)，令人疑惑的是：①對(duì)照組（3班）在問(wèn)卷的1、2兩題中，上課時(shí)老師是沒(méi)有給學(xué)生提供硬度和熔點(diǎn)對(duì)比數(shù)據(jù)以及相關(guān)的視頻播放的，為什么C選項(xiàng)的選擇率仍有26．5%和32．7%？②第3題中，老師沒(méi)有給該班學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的演示，為什么選擇率仍有59．2%？事后，筆者對(duì)該班學(xué)生做了訪談。原因有：①本次調(diào)查時(shí)間為上課后的第16天，兩個(gè)班級(jí)又為隔壁班，學(xué)生之間的交流是不可避免的。剛上完課的走廊上，就聽(tīng)到2班對(duì)3班學(xué)生津津樂(lè)道地講述那些自己覺(jué)得好玩的東西。②學(xué)生因應(yīng)試思維的影響，害怕答不好受老師的批評(píng)，有迎合的意味存在。對(duì)照組因以上原因雖然提高了選擇率，但恰恰是對(duì)實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)的有力映襯，反而凸顯該研究的可靠性。對(duì)照組（3班）、試驗(yàn)組（2班）各題C選項(xiàng)平均選擇率分別為38．8%、73．0%的數(shù)據(jù)表明：以多重證據(jù)為導(dǎo)向的教學(xué)，能夠讓學(xué)生更加理性地開(kāi)展對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)，是對(duì)依賴死記硬背，機(jī)械練習(xí)的有力轉(zhuǎn)變！多一重證據(jù)，就多一份收獲。

六、結(jié)語(yǔ)

本次的調(diào)查分析可知：高中化學(xué)中，提倡以多重證據(jù)為導(dǎo)向的“元素及化合物”知識(shí)教學(xué)，在還原化學(xué)學(xué)科本質(zhì)，拋棄依賴死記硬背和機(jī)械訓(xùn)練的錯(cuò)誤做法；在掌握化學(xué)知識(shí)問(wèn)題上達(dá)到理性思考、理解掌握、活學(xué)活用和長(zhǎng)久記憶等方面是有好的成效的。

參考文獻(xiàn)

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doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．03．002