陳廣余

基于內(nèi)需激發(fā)的物質(zhì)主題教學(xué)*——以“奇妙的管道通”一課為例

陳廣余

（常州市教科院附中江蘇常州213001）

物質(zhì)主題是化學(xué)啟蒙教育的重要內(nèi)容。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出知識(shí)與知識(shí)的關(guān)聯(lián)性理解不到位、物質(zhì)研究的一般思路與方法運(yùn)用不到位、知識(shí)的遷移不靈活等問題。作者結(jié)合具體課例闡釋情景設(shè)置、思路點(diǎn)撥、能力提升、內(nèi)需發(fā)展、風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知等方面對(duì)內(nèi)驅(qū)激發(fā)所起的作用。

物質(zhì)主題；激發(fā)內(nèi)驅(qū)；深度學(xué)習(xí)

化學(xué)是一門以物質(zhì)為研究對(duì)象的自然基礎(chǔ)科學(xué)，認(rèn)識(shí)物質(zhì)、利用物質(zhì)、創(chuàng)造物質(zhì)是化學(xué)學(xué)科的基本任務(wù)與基本特征［1］。學(xué)生通過初中化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)，能夠?qū)ρ鯕?、二氧化碳、水、金屬等身邊常見的物質(zhì)有一個(gè)比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。但是，僅掌握課堂上學(xué)習(xí)的這幾種物質(zhì)，對(duì)于學(xué)生需要面對(duì)的千變?nèi)f化的生活世界是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的；有限的化學(xué)課堂也不可能將生活中可能接觸到的物質(zhì)窮盡在課本中、課堂上。這就需要我們的物質(zhì)主題教學(xué)必須給予學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的基本思路與方法。

一、重要文本分析

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》（以下簡(jiǎn)稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）明確提出了物質(zhì)主題學(xué)習(xí)的意義：幫助學(xué)生了解化學(xué)物質(zhì)對(duì)人類生活的影響，體會(huì)科學(xué)進(jìn)步對(duì)提高人類生活質(zhì)量所做出的巨大貢獻(xiàn)，并從認(rèn)識(shí)性構(gòu)相依、理解人與自然的關(guān)系、形成科學(xué)的物質(zhì)觀等角度對(duì)物質(zhì)主題教學(xué)提出了明確要求［2］。課程標(biāo)準(zhǔn)的5項(xiàng)課程內(nèi)容都與物質(zhì)主題有著不可分割的緊密聯(lián)系：認(rèn)識(shí)幾種重要的化學(xué)物質(zhì)（身邊的化學(xué)物質(zhì)）；認(rèn)知要能夠達(dá)到微觀的層面（構(gòu)成物質(zhì)的奧秘）；要能從變化與守恒的辯證關(guān)系等角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)（物質(zhì)的化學(xué)變化）；認(rèn)識(shí)物質(zhì)的過程中要注意運(yùn)用科學(xué)探究的方法（科學(xué)探究）；要能夠站在化學(xué)與社會(huì)發(fā)展的高度合理利用物質(zhì)（化學(xué)與社會(huì)發(fā)展）。可以說，引導(dǎo)學(xué)生探究和認(rèn)識(shí)身邊的化學(xué)物質(zhì)，了解物質(zhì)變化的奧秘，是化學(xué)啟蒙教育的重要內(nèi)容。

物質(zhì)知識(shí)，也貫穿著整個(gè)中學(xué)化學(xué)教材的始末，是構(gòu)成中學(xué)化學(xué)知識(shí)的骨架［3］。就以滬教版化學(xué)教材為例，教材依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氧氣、碳和碳的氧化物、鐵和常見的金屬、水和溶液、一些酸堿鹽等常見化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行了介紹。相關(guān)物質(zhì)主題素材的選用和內(nèi)容的編排，都蘊(yùn)藏著豐富的內(nèi)涵。比如，化石燃料的相關(guān)知識(shí)，2011年教材修訂前是編排在第四章“燃燒燃料”［4］，無形當(dāng)中，化石燃料就被定位成燃料；修訂后被調(diào)整到第九章“化學(xué)與社會(huì)發(fā)展”［5］，這樣就表達(dá)出一個(gè)重要信息，化石燃料是重要的自然資源，必須進(jìn)行綜合利用，這樣就完整體現(xiàn)了化石燃料的價(jià)值。再比如，關(guān)于氧氣、二氧化碳、氫氣的實(shí)驗(yàn)室制法，雖然都是實(shí)驗(yàn)室制取氣體，但教材對(duì)這三種物質(zhì)的處理各有側(cè)重。在制取氧氣時(shí)，既用高錳酸鉀又用雙氧水，不僅讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室制取氣體的完整過程，而且要認(rèn)識(shí)發(fā)生裝置的選擇［6］，到制取二氧化碳時(shí)，則側(cè)重于氣體收集裝置的選擇［7］，再到制取氫氣時(shí)，教材只是列出一個(gè)表格，具體內(nèi)容一帶而過［8］。為什么這樣？因?yàn)橥ㄟ^氧氣、二氧化碳的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般過程?？梢钥闯?，教材在素材選擇、結(jié)構(gòu)編排的時(shí)候，力求達(dá)成三方面的目標(biāo)，一是掌握相關(guān)物質(zhì)的具體知識(shí)，二是體現(xiàn)這些物質(zhì)的應(yīng)用價(jià)值，第三還要逐步形成研究物質(zhì)的一般思路與方法。

二、學(xué)習(xí)情況分析

通過對(duì)不同層次的學(xué)生進(jìn)行課堂觀察和問卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)多數(shù)學(xué)生在物質(zhì)主題學(xué)習(xí)方面存在一些問題。

一是獨(dú)立的知識(shí)掌握較好，知識(shí)與知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)性理解不夠。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，氧氣的物理性質(zhì)有哪些？實(shí)驗(yàn)室常用哪些方法收集氧氣？氧氣為什么可以用這些方法收集？學(xué)生回答第3個(gè)問題的正確率明顯低于第1、第2個(gè)。究其原因，就是學(xué)生在學(xué)習(xí)第1、第2個(gè)問題的時(shí)候是相互割裂的，沒有在氧氣性質(zhì)與收集方法這兩個(gè)知識(shí)之間建立起必要聯(lián)系。有些學(xué)生甚至依靠背誦來學(xué)習(xí)化學(xué)，到了總復(fù)習(xí)階段，背和默甚至成為某些初中化學(xué)課堂的常態(tài)，化學(xué)學(xué)習(xí)怎么會(huì)不枯燥乏味、一潭死水呢？

二是對(duì)教科書上重點(diǎn)要求的物質(zhì)掌握較好，對(duì)研究物質(zhì)的思路方法掌握不夠。比如，學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)室可以用高錳酸鉀制取氧氣，也知道實(shí)驗(yàn)室通常用排水法或向上排空氣法收集氧氣，還知道可以用帶火星的木條檢驗(yàn)氧氣是否已經(jīng)集滿。但面對(duì)諸如實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路與方法是什么、選擇實(shí)驗(yàn)室制取氣體發(fā)生裝置或收集裝置時(shí)一般需要考慮哪些因素之類的問題時(shí)，許多學(xué)生顯得無從下手。能知道某些具體的知識(shí)內(nèi)容，但是對(duì)知識(shí)內(nèi)在規(guī)律的掌握明顯不到位，只見樹木，不見森林。這個(gè)問題只有在知識(shí)的不斷應(yīng)用中逐步解決。

三是物質(zhì)知識(shí)的具體內(nèi)容掌握較好，但知識(shí)運(yùn)用的靈活性不夠。如果僅僅知道學(xué)科知識(shí)而不能運(yùn)用，該知識(shí)真正的價(jià)值就很難體現(xiàn)出來。就像僅知道酸和堿能發(fā)生中和反應(yīng)是不夠的，還要在吃皮蛋的時(shí)候能正確選擇蘸酸醋還是醬油（這里暫不考慮個(gè)人口味因素），這才體現(xiàn)知識(shí)的生命與價(jià)值?！皩W(xué)”和“習(xí)”都只是一種生命過程，“學(xué)會(huì)”和“習(xí)得”才給學(xué)生核心素養(yǎng)的提升插上翅膀。

筆者認(rèn)為，物質(zhì)主題教學(xué)不僅在于幫助學(xué)生掌握幾種重要的化學(xué)物質(zhì)，還必須幫助學(xué)生理解化學(xué)學(xué)科研究物質(zhì)的一般思路與方法，否則就不能稱之為“學(xué)會(huì)”或“習(xí)得”。思路與方法的掌握，僅僅靠講解、告知是不能達(dá)成的，學(xué)生必須在經(jīng)常性的運(yùn)用過程中不斷體驗(yàn)與感悟，才能內(nèi)化為自身的科學(xué)素養(yǎng)。

三、基于內(nèi)需驅(qū)動(dòng)的復(fù)習(xí)教學(xué)過程

基于課程標(biāo)準(zhǔn)和教材對(duì)物質(zhì)主題的應(yīng)然狀態(tài)的分析，結(jié)合學(xué)生實(shí)然狀態(tài)中出現(xiàn)的這些問題，筆者在激發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)物質(zhì)主題方面做了一些思考與實(shí)踐，“奇妙的管道通”一課就是總復(fù)習(xí)階段的典型課例。本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)確定為：

（1）以管道通為背景，再認(rèn)識(shí)常見堿、常見金屬、常見鹽的性質(zhì)與用途；

（2）依據(jù)常見堿、金屬、鹽的學(xué)科知識(shí)，形成分析與探究物質(zhì)成分、性質(zhì)、用途、獲得的一般思路與方法，提升認(rèn)識(shí)物質(zhì)的能力；

（3）進(jìn)一步運(yùn)用科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方式，體驗(yàn)物質(zhì)變化之美。

本節(jié)課主要包括三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。

環(huán)節(jié)一廚房間的下水道堵塞了，怎么辦？

問題：廚房間的下水道堵了，怎么辦？并用視頻展示使用管道通疏通下水道的效果。

交流：學(xué)生分析可能導(dǎo)致廚房間下水道堵塞的物質(zhì)有哪些，并自由言說可能的解決方法，以及每一種解決方法涉及的原理。

設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)日常生活經(jīng)驗(yàn)——下水道堵塞，學(xué)生的第一反應(yīng)自然是用鐵絲等硬物進(jìn)行疏通，但看了管道通方便而快捷的疏通效果之后，很自然地調(diào)動(dòng)起學(xué)生探究其工作原理的欲望。此時(shí)，教師給予一定的引導(dǎo)，先思考哪些物質(zhì)可能會(huì)堵塞廚房間的下水道，再通過觀察管道通的成分標(biāo)簽，自然引導(dǎo)到下一個(gè)環(huán)節(jié)。

環(huán)節(jié)二管道通為什么能夠疏通下水道？

問題：管道通中的各成分分別能起什么作用？

討論：學(xué)生根據(jù)管道通的成分——?dú)溲趸c、鋁、硝酸鈉，分別回顧堿、金屬、鹽的化學(xué)性質(zhì)，并將這些性質(zhì)與可能導(dǎo)致下水道堵塞的物質(zhì)進(jìn)行一一比對(duì)，嘗試尋求管道通的工作原理。學(xué)生比較容易發(fā)現(xiàn)氫氧化鈉對(duì)油脂、蛋白質(zhì)的強(qiáng)腐蝕作用，困難發(fā)生在難以找到鋁、硝酸鈉所起的作用。在此基礎(chǔ)上，教師演示氫氧化鈉固體、鋁粉、硝酸鈉固體混合物滴加水時(shí)發(fā)生的變化。

問題：管道通使用過程中，氣體是怎么產(chǎn)生的？

方法指導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)探究：引導(dǎo)學(xué)生用排列組合的方式，結(jié)合分組實(shí)驗(yàn)，探究氫氧化鈉、鋁、硝酸鈉怎樣組合時(shí)，遇水產(chǎn)生氣體。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氫氧化鈉、鋁和水混合時(shí)能產(chǎn)生氣體，再進(jìn)一步猜想、驗(yàn)證硝酸鈉的可能作用。

問題：氫氧化鈉、鋁和水反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是什么？

方法指導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)探究：引導(dǎo)學(xué)生分析面對(duì)的問題，從實(shí)驗(yàn)室制取氣體相關(guān)知識(shí)出發(fā)，選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)生裝置、收集裝置，并猜想氣體可能的成分、選擇對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)方法，最終得出結(jié)論：有氫氣產(chǎn)生。進(jìn)而猜想產(chǎn)生氣體對(duì)疏通管道起到的作用。

設(shè)計(jì)意圖：金屬、堿、鹽都是初中化學(xué)學(xué)習(xí)中必須掌握的重要物質(zhì)，如何進(jìn)行復(fù)習(xí)？如果只是回顧一下所學(xué)知識(shí)，應(yīng)用這些知識(shí)解幾道題，雖不能說這種教學(xué)無效，但可以說這種教學(xué)是不可能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)需的，更無法真正形成研究物質(zhì)的思路與方法。當(dāng)把所學(xué)知識(shí)無痕嵌入學(xué)生觸手可及的生活情景中，這種情景對(duì)學(xué)生來說既有一定的挑戰(zhàn)，又在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)，學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望自然高漲，運(yùn)用知識(shí)就變得順理成章，并在運(yùn)用的過程中逐步形成能力，提升素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)三怎樣使用、保存和獲得管道通？

任務(wù)：每位學(xué)生寫一則管道通“使用注意事項(xiàng)”和“保存注意事項(xiàng)”，并與商品標(biāo)簽提供的信息進(jìn)行比對(duì)，交流各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

設(shè)計(jì)與交流：如果你是一家化工廠的工程師，你會(huì)怎樣生產(chǎn)管道通？

設(shè)計(jì)意圖：真正認(rèn)識(shí)一種物質(zhì)，需要有一個(gè)立體而全面的了解。撰寫使用說明書和保存注意事項(xiàng)，完全可以考查學(xué)生對(duì)管道通中各組分的性質(zhì)究竟掌握到什么程度，是科學(xué)的還是錯(cuò)誤的，是全面的還是片面的。當(dāng)學(xué)生設(shè)計(jì)出一個(gè)相對(duì)合理、完善的獲得管道通的流程的時(shí)候，甚至依稀感覺到自己可以生產(chǎn)管道通了，雖然這與真正的生產(chǎn)流程還有一段距離，但這種感覺對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的內(nèi)驅(qū)力，是無法估量的。

四、特色分析

美國(guó)教育學(xué)家施瓦布（JosephJ.Schwab）認(rèn)為，學(xué)生是主動(dòng)、積極的探究者；教師是具有反思性能力的指導(dǎo)者，教師不是把單一結(jié)論傳授給學(xué)生，要幫助學(xué)生結(jié)合知識(shí)產(chǎn)生的情境來理解學(xué)科知識(shí)［9］。學(xué)生學(xué)習(xí)的困難之處，就是教學(xué)設(shè)計(jì)的著力點(diǎn)，也是學(xué)習(xí)內(nèi)需提升的制高點(diǎn)。“奇妙的管道通”一課在這里著力，無疑對(duì)學(xué)生更好地掌握氫氧化鈉和鋁的相關(guān)知識(shí)、提升化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)是有益的。

（1）真實(shí)而切合的情景設(shè)置

在《一個(gè)孤獨(dú)漫步者的遐想》的作者盧梭看來，教師應(yīng)該不斷地向?qū)W生提供能夠激發(fā)他們興趣、好奇心、思考甚至能讓他們激動(dòng)的活動(dòng)?？档律踔涟堰@一原則確定為“人類理解力的基礎(chǔ)”之一。廚房間下水道堵塞，不僅是非常真實(shí)的生活經(jīng)驗(yàn)，而且能很好地切合到金屬、堿、鹽等學(xué)科知識(shí)。將類似的、與學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)緊密相關(guān)的情景運(yùn)用到物質(zhì)主題的復(fù)習(xí)教學(xué)中來，要求學(xué)生深入理解學(xué)習(xí)情境，把握情境的關(guān)鍵要素，在情境與學(xué)科知識(shí)之間建立鏈接，從而順利實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)的遷移運(yùn)用。這時(shí)，深度學(xué)習(xí)也就發(fā)生了。

（2）及時(shí)而恰當(dāng)?shù)乃悸伏c(diǎn)撥

美國(guó)課程專家艾里克森（H.LynnErickson）認(rèn)為：“提高學(xué)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更多的是要求思維能力的提升，而不是掌握更多的事實(shí)內(nèi)容”。比如，物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)、性質(zhì)變化等具體知識(shí)是靜態(tài)的，只有不斷地運(yùn)用這些具體的知識(shí)，學(xué)生才會(huì)逐漸感悟、提煉出物質(zhì)研究的一般思路與方法：性構(gòu)相依、實(shí)驗(yàn)探究等。如果學(xué)生能夠熟練運(yùn)用這些，那么他就不是僅僅掌握教材上有限的那幾種物質(zhì)了。類似的，學(xué)生也可以獲得更多概念與原理等其他知識(shí)。

（3）切實(shí)而有效的能力提升

化學(xué)學(xué)習(xí)能力的形成和發(fā)展，是通過化學(xué)知識(shí)、技能和策略的獲得及其廣泛遷移，從而使它們得到不斷綜合和概括化而實(shí)現(xiàn)的［10］。氫氧化鈉溶液與鋁粉這個(gè)反應(yīng)本身已經(jīng)超越了初中階段的要求，但本課并未從化學(xué)反應(yīng)的角度提具體要求，而是緊緊圍繞常見金屬、堿、鹽的性質(zhì)，氣體制備與檢驗(yàn)等關(guān)鍵知識(shí)或方法進(jìn)行展開，具體事實(shí)僅作為工具來幫助學(xué)生發(fā)展深層理解力，學(xué)習(xí)重心已經(jīng)從記憶事實(shí)轉(zhuǎn)移到理解可遷移的核心觀念和更為根本的知識(shí)結(jié)構(gòu)。這與《學(xué)會(huì)生存》中提出的要突破學(xué)校教育的狹隘眼界的觀點(diǎn)是一致的。把化學(xué)學(xué)習(xí)擴(kuò)展到人的一生，成為每個(gè)人最基本的生存能力之一，成為整個(gè)生命的重要組成部分。

（4）持續(xù)而深化的內(nèi)需發(fā)展

要讓學(xué)生真正地喜歡化學(xué)，就需要教師“引發(fā)學(xué)生的深層興趣，把他推向課堂學(xué)習(xí)的關(guān)鍵性問題，而不是滿足于維持一種只在活動(dòng)期間占據(jù)其思維的淺層興趣［11］”。如何才能引發(fā)學(xué)生的深層興趣？本課從三個(gè)方面給出了答案。一是真實(shí)的教學(xué)情景：廚房間的下水道堵塞了，怎么辦？二是形成認(rèn)知沖突：氫氧化鈉、鋁、硝酸鈉分別與水都不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，為什么管道通加水時(shí)會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)，還產(chǎn)生氣體？三是讓學(xué)生體會(huì)到認(rèn)知價(jià)值：學(xué)好化學(xué)，我也能為產(chǎn)品撰寫使用、保存說明書，甚至還能“生產(chǎn)”管道通。

（5）科學(xué)而合理的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知

“功與過”“利益與風(fēng)險(xiǎn)”“價(jià)值與危害”歷來都是造成化學(xué)與社會(huì)關(guān)系復(fù)雜的根源，也是人們經(jīng)常需要權(quán)衡、甚至“做出決定”的問題。濃氫氧化鈉溶液能夠很好地腐蝕油脂和蛋白質(zhì)，使用不當(dāng)也會(huì)對(duì)人造成傷害；管道通在使用過程中產(chǎn)生氫氣，能夠有助于疏通管道，但遇到明火又極易產(chǎn)生爆炸……我們教學(xué)設(shè)計(jì)的情景來源于學(xué)生生活實(shí)際，但教學(xué)過程不能簡(jiǎn)單化和模式化［12］。我們不但要使用生活實(shí)例來設(shè)計(jì)教學(xué)，賦予化學(xué)課程以生命的活力，還要把學(xué)科知識(shí)與學(xué)生的認(rèn)知水平、能力水平與情感發(fā)展的多重需求相結(jié)合，從這些情景中尋找出與化學(xué)教學(xué)相適應(yīng)的信息和線索，讓學(xué)生逐步形成科學(xué)而合理的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知，將其編織成真實(shí)而奇妙的化學(xué)課堂！

［1］［2］中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2012：1，18

［3］許燕紅，邱桂凱.元素化合物知識(shí)教學(xué)方法的探討［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2006（5）：22-23

［4］中學(xué)化學(xué)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)（上冊(cè)）［M］.上海：上海教育出版社，2008：103-108

［5］中學(xué)化學(xué)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)（下冊(cè)）［M］.上海：上海教育出版社，2015：90-98

［6］［7］［8］中學(xué)化學(xué)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)（上冊(cè)）［M］.上海：上海教育出版社，2015：35-37，43-45，117

［9］韋冬余.施瓦布科學(xué)探究教學(xué)思想研究［D］.上海：華東師范大學(xué)，2013

［10］高劍南，王祖浩.化學(xué)教育展望［M］.上海：華東師范大學(xué)出版社，2001：76

［11］安德烈·焦?fàn)柈?dāng).學(xué)習(xí)的本質(zhì)［M］.上海：華東師范大學(xué)出版社，2015：81

［12］胡崇安，丁偉.化學(xué)元素符號(hào)的巧妙教學(xué)［J］.化學(xué)教育，2012（8）：73-74

1008-0546（2016）11-0013-03

G633.8

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10.3969/j.issn.1008-0546.2016.11.005

*本文為教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心“深度學(xué)習(xí)”教育改進(jìn)項(xiàng)目的研究成果之一。