李曉 陳文

核心素養(yǎng)的提出給高中化學(xué)“物質(zhì)的分類”的教學(xué)帶來了新的挑戰(zhàn)。北京師范大學(xué)教授王磊、北京市海淀區(qū)化學(xué)教研員支瑤均認(rèn)為，“物質(zhì)的分類”是具有獨特功能價值的一課。在核心素養(yǎng)視角下，這一課主要包括了核心素養(yǎng)的三個方向：一是分類標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識是宏觀現(xiàn)象與微觀構(gòu)成的統(tǒng)一;二是物質(zhì)類別間的通性與轉(zhuǎn)化是對變化觀念的進(jìn)階認(rèn)知;三是預(yù)測新物質(zhì)性質(zhì)并設(shè)計實驗驗證是科學(xué)思想的體現(xiàn)。結(jié)合《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱2017版課標(biāo)）中提出的“能夠根據(jù)物質(zhì)的組成和性質(zhì)對物質(zhì)進(jìn)行分類，并認(rèn)識到同類物質(zhì)具有相似的性質(zhì)，一定條件下各類物質(zhì)可以互相轉(zhuǎn)化”的要求，我們認(rèn)為，“物質(zhì)的分類”的教學(xué)價值應(yīng)體現(xiàn)在方法、結(jié)果與預(yù)測三個方面（如圖1）。

一、物質(zhì)的分類教學(xué)價值與核心素養(yǎng)具有緊密聯(lián)系

（一）豐富分類標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)，實現(xiàn)宏觀分類與微觀分類的高度統(tǒng)一

從“物質(zhì)的分類”的教學(xué)內(nèi)容來看，這部分的教學(xué)內(nèi)容是要讓學(xué)生掌握樹狀分類法和交叉分類法，能夠認(rèn)識到不同的分類標(biāo)準(zhǔn)會帶來不同的分類結(jié)果，以此體現(xiàn)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)的發(fā)展水平。以物質(zhì)的元素組成和化學(xué)性質(zhì)來分類是宏觀的分類標(biāo)準(zhǔn)，以物質(zhì)的微粒構(gòu)成和粒子特性來分類是微觀的分類標(biāo)準(zhǔn)。我們的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生能夠?qū)⑦@兩種分類標(biāo)準(zhǔn)綜合起來，形成對物質(zhì)分類的科學(xué)認(rèn)識，在分類學(xué)習(xí)中實現(xiàn)宏觀與微觀的統(tǒng)一，感悟化學(xué)學(xué)科獨有的魅力。因為學(xué)生思維層面的分類過程無法直接看到，所以我們設(shè)計了“卡牌分類”與“通性討論”活動，將學(xué)生的隱性思考過程通過排列卡牌的行為外顯，并在討論中讓學(xué)生分享自己的分類標(biāo)準(zhǔn)，診斷并發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

課堂上，每一組學(xué)生都會拿到多種藥品卡片，教師讓學(xué)生對這些卡片進(jìn)行分類（如圖2）。在觀察學(xué)生對卡片進(jìn)行分類的過程中，我們發(fā)現(xiàn)多數(shù)學(xué)生能夠很快地完成分類，但分類的標(biāo)準(zhǔn)趨于單一，都是從微粒組成的角度進(jìn)行。于是，我們又設(shè)計了物質(zhì)通性討論活動，引導(dǎo)學(xué)生通過回憶酸堿鹽的通性，以“性質(zhì)”作為分類標(biāo)準(zhǔn)，重新審視自己的分類標(biāo)準(zhǔn)，提升學(xué)生的思維水平。在以上活動中學(xué)生認(rèn)識到，同類物質(zhì)不僅組成相似，性質(zhì)也相似，且組成相似、性質(zhì)相似的物質(zhì)應(yīng)該歸為一類，由此實現(xiàn)宏觀分類與微觀分類的高度統(tǒng)一。

（二）運用分類結(jié)果，實現(xiàn)變化觀念的思維進(jìn)階

如何診斷學(xué)生的思維是否得到了有效發(fā)展呢？我們通過“問題解決”教學(xué)活動來推動學(xué)生思維水平的進(jìn)階?！拔镔|(zhì)的分類”教學(xué)大多利用一個課時完成，主要教學(xué)內(nèi)容局限在分類的標(biāo)準(zhǔn)與通性上。我們認(rèn)為，依據(jù)核心素養(yǎng)中的變化觀念，從單元教學(xué)出發(fā)，“物質(zhì)的分類”教學(xué)單元可以設(shè)計為兩個課時，學(xué)生對分類的認(rèn)識不應(yīng)停留在對分類標(biāo)準(zhǔn)與通性的識記水平上，而應(yīng)上升到運用通性解決化學(xué)問題的能力水平上。這主要基于兩方面考慮：一方面，學(xué)生在初中、高中知識銜接階段，碰到的最大困擾就是高中化學(xué)方程式繁多、冗雜、難記，教師有責(zé)任幫助學(xué)生從生硬記憶方程式的學(xué)習(xí)方式中解脫出來，學(xué)會找到物質(zhì)類別之間反應(yīng)的規(guī)律，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化記憶;另一方面，從變化觀念的核心素養(yǎng)內(nèi)涵來看，學(xué)生如果能夠由靜態(tài)的物質(zhì)通性記憶，上升到動態(tài)的物質(zhì)類別間的轉(zhuǎn)化記憶，有利于促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)變化認(rèn)識水平的進(jìn)階。下面，我們以制備硫酸鈣的問題為例進(jìn)行探討。

首先，我們讓學(xué)生找出卡片中含鈣元素的物質(zhì)，以及這些物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系，將成果整理成圖3的左一圖;接著，讓學(xué)生從物質(zhì)類別的角度歸納出其中金屬元素的轉(zhuǎn)化關(guān)系，并運用二元對立的知識，推演出非金屬元素的轉(zhuǎn)化，將成果整理成圖3的中間圖;最后，讓學(xué)生結(jié)合物質(zhì)通性的知識，找出這兩列物質(zhì)之間的反應(yīng)關(guān)系，將成果整理成圖3的右圖。這樣的學(xué)習(xí)過程，能讓學(xué)生對分類結(jié)果的認(rèn)識從識記通性上升到互相轉(zhuǎn)化，從靜態(tài)孤立的低級認(rèn)知水平進(jìn)階到動態(tài)聯(lián)系的高級認(rèn)知水平。為了診斷學(xué)生是否達(dá)到這一水平，我們還設(shè)計了“用卡片中的試劑盡可能找到多種方法制備硫酸鈣”的活動，從活動中可以看出，學(xué)生確實展現(xiàn)出了較高的物質(zhì)轉(zhuǎn)化認(rèn)知水平，比如有的學(xué)生認(rèn)為可以用三氧化硫和碳酸鈣制備硫酸鈣，說明該生對酸性氧化物、強(qiáng)酸制弱酸等知識的運用達(dá)到了較高水平。

（三）運用通性預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)探究精神

科學(xué)探究與創(chuàng)新意識是2017版課標(biāo)提出的五方面化學(xué)核心素養(yǎng)之一，但在實際教學(xué)中，這一要求容易流于形式，主要是因為不少教師仍然局限于“教教材”而不是“用教材教”。在本單元教學(xué)設(shè)計里，我們認(rèn)為，讓學(xué)生運用已學(xué)習(xí)的物質(zhì)的通性去預(yù)測新物質(zhì)的性質(zhì)是十分必要的教學(xué)活動，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神?？茖W(xué)的基本思維包括歸納與演繹，其中“將組成與性質(zhì)相似的物質(zhì)歸為一類”是歸納，“組成相似的物質(zhì)，性質(zhì)也有可能相似”是演繹。如果學(xué)生在本單元的學(xué)習(xí)里，先是經(jīng)歷了“認(rèn)識許多物質(zhì)性質(zhì)并將他們分類”的歸納過程，再經(jīng)歷“利用物質(zhì)的通性推測陌生物質(zhì)性質(zhì)并設(shè)計實驗驗證”的演繹過程，那么核心素養(yǎng)中的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識是可以得到有效培養(yǎng)的。因此，我們在教學(xué)中設(shè)計了“預(yù)測二氧化硫性質(zhì)并驗證”活動。

首先，教師創(chuàng)設(shè)二氧化硫的情境并提出“二氧化硫可能具有什么性質(zhì)”這一問題，對此大部分學(xué)生感到難以回答，不知從何入手。教師適時點撥：“二氧化硫?qū)儆谀念愇镔|(zhì)？有可能與哪個同類物質(zhì)性質(zhì)相似？”以期讓學(xué)生產(chǎn)生“二氧化硫與二氧化碳的組成相似，性質(zhì)也有可能相似”的猜測。隨后，教師進(jìn)一步追問如何驗證假設(shè)，并引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗。學(xué)生經(jīng)過小組討論，能夠以二氧化碳為模板，認(rèn)識到二氧化硫水溶液應(yīng)該呈酸性，且能夠與堿反應(yīng)，但在實驗設(shè)計細(xì)節(jié)上，學(xué)生還難以把握。此時，教師不失時機(jī)地拿出精心設(shè)計的微型實驗（如圖4），快速驗證了二氧化硫的性質(zhì)，從中培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。

二、核心素養(yǎng)視角下“物質(zhì)的分類”單元教學(xué)設(shè)計

根據(jù)對“物質(zhì)的分類”教學(xué)價值的分析，我們從單元教學(xué)設(shè)計模式出發(fā)，以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，設(shè)計了“物質(zhì)的分類”教學(xué)單元兩個課時的教學(xué)活動（如表1、表2）。

三、“素養(yǎng)為本”視角下“物質(zhì)的分類”單元教學(xué)設(shè)計分析

（一）延伸物質(zhì)性質(zhì)學(xué)習(xí)方法，促進(jìn)觀念生長

“物質(zhì)的分類”的教學(xué)價值，體現(xiàn)在學(xué)生能夠以分類的思維去認(rèn)識后續(xù)的物質(zhì)性質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)，僅在高中化學(xué)必修1中與分類有關(guān)的知識就包括了物質(zhì)的分類與通性、化學(xué)反應(yīng)的分類（如離子反應(yīng)與氧化還原反應(yīng)）、含相同核心元素的物質(zhì)的分類（如含硫元素的物質(zhì)）等?？梢哉f，分類思維在這些學(xué)習(xí)過程中起到了極為重要的作用，我們的教學(xué)應(yīng)更重視將分類的能力傳授給學(xué)生。為此，我們鼓勵學(xué)生在筆記本上畫思維導(dǎo)圖，畫出與分類有關(guān)的圖像，將課堂上的方法延伸到課后，將分類方法的應(yīng)用延伸到反應(yīng)分類與價態(tài)分類上來，從而將分類思維自始至終滲透在變化觀念里。例如，在完成金屬與非金屬的學(xué)習(xí)后，學(xué)生制作的含鈉元素物質(zhì)的價態(tài)——類別分類圖（如圖5），就是學(xué)習(xí)元素化合物性質(zhì)的一種很好的方法。由圖5可知：每個物質(zhì)在圖像中都有一個坐標(biāo)，橫軸是物質(zhì)類別，對應(yīng)著該物質(zhì)所應(yīng)具有的同類物質(zhì)的通性;縱軸是價態(tài)，對應(yīng)著該物質(zhì)的氧化還原能力。從價態(tài)與類別兩個角度來分析物質(zhì)性質(zhì)是高中生應(yīng)該具備的能力，也符合核心素養(yǎng)的思想。在該圖像的引導(dǎo)下，物質(zhì)性質(zhì)學(xué)習(xí)的兩個維度一目了然。

（二）設(shè)計教學(xué)評價活動，促進(jìn)學(xué)生思維外顯

“教、學(xué)、評”一體化，是2017版課標(biāo)提出的要求。傳統(tǒng)課堂是教師前面先講，學(xué)生后面練習(xí)反饋，學(xué)生做對了就是好課。而核心素養(yǎng)理念的提出，讓我們認(rèn)識到檢測某種素養(yǎng)是否落地，要看學(xué)生在問題解決活動中表現(xiàn)出來的能力。因此，我們在教學(xué)設(shè)計中十分注重“情境—問題—能力”的教學(xué)線索設(shè)計，力求讓課堂上的問題不是孤立的，而是在情境中提出來的，問題解決的活動能夠結(jié)合學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評價。例如，在學(xué)生對卡片的分類活動中，我們設(shè)計了工業(yè)廢水檢驗與除雜的情境，讓教師能夠通過觀察學(xué)生排列卡片的過程分析他們心目中的分類標(biāo)準(zhǔn)。又如，在預(yù)測二氧化硫性質(zhì)的活動中，我們設(shè)置了治理二氧化硫排放、改善城市環(huán)境的情境，激發(fā)了學(xué)生的參與熱情，學(xué)生在分享預(yù)測二氧化硫性質(zhì)與設(shè)計實驗驗證預(yù)測的學(xué)習(xí)思路時，教師能夠從中診斷出學(xué)生的素養(yǎng)發(fā)展水平。通過“教、學(xué)、評”一體化教學(xué)活動設(shè)計，我們將學(xué)生的隱性思維外顯并予以及時評價，確保核心素養(yǎng)能夠有效落地。

（三）開發(fā)單元教學(xué)設(shè)計模式，促進(jìn)核心素養(yǎng)落地

結(jié)合課題組提出的“素養(yǎng)為本”的單元教學(xué)設(shè)計模式，通過分析“物質(zhì)的分類”這一單元的教學(xué)設(shè)計思路，我們在單元教學(xué)設(shè)計上獲得了不少啟發(fā)。例如，在備課過程中，我們首先對分類進(jìn)行學(xué)科概念的抽提，并提煉出學(xué)科本源性問題，將分類的教學(xué)價值體現(xiàn)在分類的方法、結(jié)果及用通性預(yù)測性質(zhì)三個方面，這對應(yīng)于高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、科學(xué)精神與科學(xué)探究（如圖6）。但是，教學(xué)價值是教師作為“傳授者”概括出來的精華，對于學(xué)生來說過于抽象，所以我們要“把知識包裝在糖果里”拿給學(xué)生，讓學(xué)生在“品嘗”過程中不知不覺地完成知識的吸收與內(nèi)化，再引導(dǎo)學(xué)生在問題思考中從近的熟悉場景遷移到遠(yuǎn)的陌生場景中去。

總之，依托“素養(yǎng)為本”單元教學(xué)設(shè)計模式設(shè)計高中化學(xué)課堂教學(xué)，能夠促使我們對核心素養(yǎng)有更為深入的理解，對教學(xué)內(nèi)容與問題情境的把握與創(chuàng)設(shè)有更為精準(zhǔn)的思考，同時也將引領(lǐng)著我們在教學(xué)研究的路上不斷前行。（題圖作者左為李曉，右為陳文）

參考文獻(xiàn)：

[1]支瑤，王磊，張榮慧，趙曉明.“物質(zhì)的分類”促進(jìn)高中生無機(jī)物性質(zhì)學(xué)習(xí)的功能價值分析及其教學(xué)實現(xiàn)[J].化學(xué)教育，2012.33（4）.

[2]周瑤，王磊，杜德娟，多麗君，于少華.初、高中化學(xué)銜接教學(xué)研究——以“物質(zhì)的分類”授課為例[J].化學(xué)教學(xué)，2015.35（8）.

[3]齊紅濤，趙河林，王磊.物質(zhì)的分類相關(guān)概念及其教學(xué)分析[J].化學(xué)教育，2012.33（4）.

[4]王磊，黃鳴春.科學(xué)教育的新興領(lǐng)域：學(xué)習(xí)進(jìn)階研究[J].課程·教材·教法，2014.34（1）.

注：本文為2017年度廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃A類重點課題“基于學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)單元設(shè)計的研究”（課題編號2017A003）的階段研究成果。

（責(zé)編 歐金昌）