基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的PCK教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！睘槔?/h1>
2021-06-01 08:16:02林雨虹楊水金
柯 芳，林雨虹，楊水金
(湖北師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖北 黃石 435002)
目前許多國(guó)家正展開(kāi)以“核心素養(yǎng)”為指導(dǎo)的課程改革，將培養(yǎng)“核心素養(yǎng)”的理念貫徹到課改的進(jìn)程中，通過(guò)“培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)”來(lái)促進(jìn)學(xué)生個(gè)體的發(fā)展，從而促進(jìn)整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步[1]。初三階段是學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的啟蒙階段，初中化學(xué)教師有義務(wù)擔(dān)任起構(gòu)建初三學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的職責(zé)，促進(jìn)學(xué)生未來(lái)的個(gè)體發(fā)展。但目前為了應(yīng)付中考，大多中學(xué)教師采取灌輸式教學(xué)，造成學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科知識(shí)的理解大多只停留在知識(shí)的簡(jiǎn)單記憶，一到真正應(yīng)用知識(shí)，便無(wú)從下手[2]。舒爾曼將PCK定義為一般教學(xué)知識(shí)與學(xué)科知識(shí)的交叉知識(shí)，其核心在于教師通過(guò)一般教學(xué)知識(shí)將學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生易于理解的知識(shí)[3，4]?；赑CK理論的教學(xué)設(shè)計(jì)能較好地協(xié)調(diào)知識(shí)、素養(yǎng)、策略、評(píng)價(jià)、興趣等方面內(nèi)容，根據(jù)具體的學(xué)科主題、不同的教學(xué)情景，選擇合適的教學(xué)策略，采用多樣化的評(píng)價(jià)方式，適應(yīng)不同學(xué)生的興趣和能力來(lái)展開(kāi)教學(xué)，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)、促進(jìn)學(xué)生個(gè)體發(fā)展的目的。
1 PCK的核心內(nèi)涵與教學(xué)意義
針對(duì)美國(guó)教育體系中“缺失的范式”問(wèn)題(教學(xué)研究中教學(xué)知識(shí)與學(xué)科知識(shí)相互割裂)，舒爾曼提出了學(xué)科教學(xué)知識(shí)(PCK)，它是一般教育知識(shí)與學(xué)科內(nèi)容知識(shí)的交叉知識(shí)，是一種具有可教性的學(xué)科知識(shí)，也是教師的專(zhuān)業(yè)知識(shí)[4～6]。PCK的核心內(nèi)涵在于將學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為符合教學(xué)目的的形式，其實(shí)質(zhì)便在于立足于學(xué)生立場(chǎng)的“轉(zhuǎn)化”。一個(gè)合格的教師應(yīng)該擁有豐富且正確的PCK理念，將其應(yīng)用于不同學(xué)科主題內(nèi)容的課堂之中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓課堂煥發(fā)出生命活力，讓書(shū)本上的知識(shí)真正地在PCK理論引導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)真正的教育價(jià)值[7]。所以作為人民教師，我們?cè)诮虒W(xué)中不能僅僅放眼于PCK初始的核心內(nèi)涵：立足于學(xué)生立場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的轉(zhuǎn)化，更要深深挖掘PCK在教學(xué)中的學(xué)術(shù)意義：教師如何立足于學(xué)生發(fā)展的角度，著力開(kāi)發(fā)知識(shí)的育人價(jià)值[8]。
2 基于PCK理論下“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！钡慕虒W(xué)設(shè)計(jì)
“構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒”是初三化學(xué)十分重要的內(nèi)容，本節(jié)的內(nèi)容是學(xué)生首次接觸物質(zhì)的微觀世界，為后續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)式、質(zhì)量守恒定律等內(nèi)容奠定了基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生構(gòu)建“宏觀辨識(shí)與微觀探析”這一化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)起著十分重要的作用。
2.1 教學(xué)內(nèi)容分析
“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！边x自人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)第三單元課題1，主要包括物質(zhì)由微粒構(gòu)成、微粒的性質(zhì)及分子與原子等幾部分內(nèi)容版塊?！读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2011)要求通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生能認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微粒性，知道分子、原子、離子等都是構(gòu)成物質(zhì)的微粒，并能夠用微粒的觀點(diǎn)解釋某些常見(jiàn)的現(xiàn)象，其學(xué)習(xí)水平要求從“認(rèn)識(shí)”“知道”到“解釋”逐漸遞增[10]。本節(jié)內(nèi)容與學(xué)生生活息息相關(guān)，因此，教師教授本節(jié)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)該結(jié)合學(xué)生熟悉的現(xiàn)象和已有的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)生動(dòng)且直觀的教學(xué)情景，從生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象和一些較為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)入手，讓學(xué)生能更貼切地感受物質(zhì)的微粒觀，激起學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的欲望，初步實(shí)現(xiàn)初三學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。
2.2 學(xué)情分析
“構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒”是初中化學(xué)知識(shí)的一個(gè)分水嶺，學(xué)生即將從熟悉的宏觀世界進(jìn)入到微觀世界，而微觀粒子看不見(jiàn)、摸不著，學(xué)生的抽象思維尚未發(fā)展完全，理解起來(lái)有較大的難度。在此前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了物化變化、物質(zhì)性質(zhì)及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作等內(nèi)容，具有一定的觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能力，此外在小學(xué)的自然課中還學(xué)習(xí)了物質(zhì)的三態(tài)變化，知道熱脹冷縮等自然現(xiàn)象，有助于微粒觀的形成。但學(xué)生對(duì)宏觀物質(zhì)內(nèi)在的微觀變化比較陌生，所以對(duì)于抽象的微觀粒子方面的知識(shí)的理解還是有一定難度的。教師可應(yīng)用生活實(shí)例、動(dòng)畫(huà)模擬、圖像等表征方式將微觀世界展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生在此基礎(chǔ)上能夠感受微觀世界的存在，并將其與宏觀物質(zhì)聯(lián)系到一起。
2.3 教學(xué)與評(píng)價(jià)目標(biāo)
1)教學(xué)目標(biāo)
① 通過(guò)大量生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微粒性，知道分子、原子、離子等都是構(gòu)成物質(zhì)的微粒；②通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究構(gòu)成物質(zhì)的微粒的基本性質(zhì)，能用微粒的觀點(diǎn)解釋某些常見(jiàn)的生活現(xiàn)象。
2)評(píng)價(jià)目標(biāo)
①通過(guò)常見(jiàn)生活現(xiàn)象及“桃花朵朵開(kāi)”、壓縮空氣等實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的觀察與探究，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)進(jìn)階(物質(zhì)水平、微粒水平)；②通過(guò)具體生活實(shí)例的分析，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)分子與原子等微粒認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化水平(視角水平、內(nèi)涵水平)和對(duì)化學(xué)價(jià)值的認(rèn)識(shí)水平(學(xué)科價(jià)值視角、社會(huì)價(jià)值視角)。
2.4 設(shè)計(jì)思想
本研究緊扣PCK核心內(nèi)涵，利用“1+5”P(pán)CK教學(xué)模式(1個(gè)學(xué)科主題和5條PCK主線——知識(shí)線、素養(yǎng)線、策略線、興趣線和評(píng)價(jià)線)對(duì)“分子與原子”這一課題內(nèi)容展開(kāi)教學(xué)，具體內(nèi)容如圖1所示。
圖 1 “構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒”的五條PCK主線
2.5 基于“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！钡姆肿优c原子教學(xué)設(shè)計(jì)
環(huán)節(jié)一: 由宏入微、感知身邊的微粒
[情境導(dǎo)入]把方糖丟到水里面會(huì)怎么樣？
[學(xué)生]糖會(huì)慢慢溶解、水會(huì)變甜。
[教師]方糖溶解后還看得到方糖嗎？怎么證明糖沒(méi)有憑空消失？
[學(xué)生]看不到了；水變甜了，說(shuō)明糖跑到水里面去了。
[展示]花園的花香、揮發(fā)的酒精、衣服晾干后消失的水滴等。
[教師]這些物質(zhì)依舊存在但我們?nèi)庋蹍s無(wú)法觀察到，因此，為了更好地研究物質(zhì)、探究世界本質(zhì)，早期學(xué)者便提出了物質(zhì)都是由肉眼看不見(jiàn)的微小粒子構(gòu)成的設(shè)想，想法很大膽，可怎么證明呢？隨著科技的進(jìn)步，人們發(fā)明大量先進(jìn)的儀器，不但證實(shí)了原子、分子等微觀粒子的存在，還能夠測(cè)量它們的質(zhì)量和體積，甚至移動(dòng)原子。從此，人類(lèi)對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)和研究從肉眼可見(jiàn)的宏觀世界走向了肉眼不可見(jiàn)的微觀世界。
[展示]用掃描隧道顯微鏡(STM)獲得苯分子的圖像、通過(guò)“原子操縱”技術(shù)移走硅原子構(gòu)成的文字(圖2)。
圖2 “顯微鏡下的苯分子和硅原子”
[板書(shū)]物質(zhì)是由分子、原子等微粒構(gòu)成。
環(huán)節(jié)二: 從微辨宏、探究微粒的性質(zhì)
[教師]物質(zhì)由微粒構(gòu)成，那我們有沒(méi)有辦法感受到微粒的存在呢？下面老師給大家表演一個(gè)魔術(shù)，看看大家能不能從微粒的角度找出破綻。
[趣味實(shí)驗(yàn)]“桃花朵朵開(kāi)”
[提示]堿性物質(zhì)(如氨水等)能使無(wú)色的酚酞溶液變紅；濃氨水具有很強(qiáng)的揮發(fā)性。
[學(xué)生討論]紙花上面肯定有酚酞溶液；濃氨水里面的微粒跑到了紙花上面，讓紙花上的酚酞溶液變紅了。
[教師]那物質(zhì)中的微粒們是不是一直老老實(shí)實(shí)地原地待著呢？
[學(xué)生]不是，它們會(huì)跑來(lái)跑去。
[教師]也就是微粒在不斷運(yùn)動(dòng)，所以人們常說(shuō)酒香不怕巷子深、桂花十里飄香。
[板書(shū)]微粒的特征1：分子與原子等微粒在不斷運(yùn)動(dòng)；
[提問(wèn)]通過(guò)剛剛的魔術(shù)，大家感受到了微粒的存在，也知道了微粒是不斷運(yùn)動(dòng)的，那微粒運(yùn)動(dòng)的速度和什么有關(guān)呢？
[學(xué)生]思考。
[實(shí)驗(yàn)視頻]品紅溶液在冷水和熱水中的擴(kuò)散。
[學(xué)生]感受品紅溶液在冷水和熱水中的擴(kuò)散速度，得出微粒的運(yùn)動(dòng)速度與溫度有關(guān)；溫度高、微粒運(yùn)動(dòng)得快；溫度低、微粒運(yùn)動(dòng)得慢。
[板書(shū)〗]溫度越高，微粒運(yùn)動(dòng)越快；溫度越低，微粒運(yùn)動(dòng)越慢。
[教師]肉眼看不見(jiàn)的微粒究竟有多小呢，我們通過(guò)水分子自述來(lái)感受一下。
[展示]水分子的自述：“嗨，同學(xué)們好，我是水分子，我存在于你們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)角落，你們離不開(kāi)我，可你們真的了解我嗎？我的化學(xué)名是H2O，這是因?yàn)槲沂怯蓛蓚€(gè)H原子和一個(gè)O原子構(gòu)成，你們學(xué)習(xí)化學(xué)后會(huì)經(jīng)?？吹轿业幕瘜W(xué)名！我有多小呢？1個(gè)水分子是3×10﹣26kg，這是什么概念呢？1滴水有1.67×1021個(gè)我，如果一人一分鐘數(shù)100個(gè)，我們十億中國(guó)人要數(shù)3萬(wàn)多年才能數(shù)得完呢！”
[學(xué)生]原來(lái)一滴水里面有這么多水分子；水分子真的是太小太小了。
[留疑]不斷運(yùn)動(dòng)著的分子與原子等微粒是怎樣構(gòu)成物質(zhì)的呢？有什么規(guī)則嗎？我們通過(guò)幾個(gè)活動(dòng)來(lái)一起探究微粒的性質(zhì)。
[學(xué)生活動(dòng)]小組合作，在教師的引導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)活動(dòng)并記錄現(xiàn)象，展開(kāi)交流討論。
活動(dòng)1：向50mL水加入50mL酒精，觀察溶液體積變化；向100mL黃豆里面加100mL綠豆，觀察并記錄體積變化；
交流討論1: 50mL水和50mL酒精混合后體積小于100mL，100mL黃豆加100mL綠豆混合后體積也小于100mL(觀察到綠豆嵌入黃豆之間的縫隙里)，所以分子等微粒在組成物質(zhì)時(shí)彼此之間是有縫隙的；
結(jié)論1：構(gòu)成物質(zhì)的微粒之間有間隔。
活動(dòng)2：取氣密性良好的兩支大小相同的醫(yī)用注射器，分別吸入等體積的空氣和水，用手指頂住針筒末端的小孔，將栓塞慢慢推進(jìn)，觀察并記錄兩者壓縮情況；
交流討論2: 吸入水的注射器很難推動(dòng)，吸入空氣的注射器可使勁推動(dòng)一小段距離，教師引導(dǎo)從微粒之間的間隔思考其原因；
結(jié)論2：構(gòu)成物質(zhì)的微粒間有間隔，且不同狀態(tài)的物體，微粒之間的間隔距離不同；
越來(lái)越多的人類(lèi)勞動(dòng)可以被人工智能替代，這對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)，是巨大的變遷。它對(duì)極少數(shù)人來(lái)說(shuō)，是機(jī)遇、財(cái)富和統(tǒng)治權(quán)，但對(duì)絕大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，卻是災(zāi)難和奴役。為什么?讓我們回顧一下大歷史。
活動(dòng)3：用手捏捏裝滿空氣、水和裝滿冰的三個(gè)密封塑料瓶，觀察并記錄其形變程度和用力情況；
交流討論3: 裝有空氣的塑料瓶形變程度最大，且用力最少；裝有水的塑料瓶也能發(fā)生一定的形變，比較費(fèi)勁；裝有冰的塑料瓶幾乎沒(méi)有形變，最為費(fèi)力，教師引導(dǎo)從三種狀態(tài)的物質(zhì)微粒之間的間隔思考其原因；
結(jié)論3：氣體的分子間隔大于液體分子間間隔大于固體分子間間隔；
活動(dòng)4：將裝有適量酒精溶液的密封塑料袋放入熱水中，待密封袋不再變化后再放到冷水中，觀察并記錄現(xiàn)象；
交流與討論4: 將密封袋放入熱水中不一會(huì)兒，密封袋就“胖”起來(lái)了；將膨脹的密封袋放入冷水中，密封袋就“瘦”下去了；教師引導(dǎo)從溫度對(duì)微粒間隔的影響的角度來(lái)思考其中原因；
結(jié)論4：分子等微粒之間的間隔受熱時(shí)增大、遇冷時(shí)縮?。?/p>
[板書(shū)結(jié)論]
微粒的特征3：構(gòu)成物質(zhì)的微粒之間有間隔。
(同種微粒間的間隔：氣體>液體>固體；微粒間隔隨溫度的升高而增大)
環(huán)節(jié)三: 宏微結(jié)合、建構(gòu)三重表征模型
[教師]通過(guò)前面的探究，我們認(rèn)識(shí)了構(gòu)成物質(zhì)的微粒，并且對(duì)它的組成特點(diǎn)也有了一定的了解，接下來(lái)，我們從化學(xué)視角來(lái)看看我們熟悉的物質(zhì)究竟是由哪些微粒構(gòu)成呢？
[投影]幾種熟悉的物質(zhì)的“物質(zhì)名稱(chēng)-宏觀組成-微觀構(gòu)成-化學(xué)符號(hào)”的比較表。如表1所示。
表1 物質(zhì)的“物質(zhì)名稱(chēng)-宏觀組成-微觀構(gòu)成-化學(xué)符號(hào)”比較表
[學(xué)生活動(dòng)]在教師的引導(dǎo)下結(jié)合前面已經(jīng)掌握的知識(shí)完成表格，嘗試從宏觀、微觀和化學(xué)符號(hào)的化學(xué)三重表征的角度來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)。
環(huán)節(jié)四：學(xué)以致用，全新認(rèn)識(shí)世界
[投影]從微粒的角度分析并解釋以下現(xiàn)象：
1)水蒸發(fā)為水蒸氣后體積變大；2)墻內(nèi)開(kāi)花墻外花香；3)香水、汽油等易揮發(fā)物質(zhì)需要密封保存；4)夏天的濕衣服比冬天的濕衣服干得快；5)6000L氧氣在加壓的情況下可裝入40L的鋼瓶中；6)混合物和純凈物有什么不同？
[學(xué)生活動(dòng)]從微粒的角度進(jìn)行解釋。
[師生活動(dòng)]共同進(jìn)行課堂小結(jié)。
[播放視頻]“化學(xué)之美之沉淀”。
[師生活動(dòng)]共同欣賞放大數(shù)倍后的沉淀反應(yīng)，感受化學(xué)之美。
3 教學(xué)設(shè)計(jì)特色
1)該教學(xué)設(shè)計(jì)以PCK理論下“1+5”教學(xué)導(dǎo)航模式來(lái)展開(kāi)，從“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！边@一學(xué)科主題出發(fā)，明晰本主題所對(duì)應(yīng)的素養(yǎng)線、知識(shí)線，進(jìn)而明確合適的興趣線、策略線和評(píng)價(jià)線內(nèi)容，有助于教師構(gòu)建起整節(jié)教學(xué)內(nèi)容的整體框架。教師站在學(xué)生理解問(wèn)題的角度選取合適的興趣內(nèi)容和教學(xué)策略來(lái)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的思考與探究，將復(fù)雜難懂學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生容易理解的學(xué)生知識(shí)，提高學(xué)生課堂參與度，最終落實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
2)該教學(xué)過(guò)程較好地展示了新課程下以素養(yǎng)為導(dǎo)向，“教、學(xué)、評(píng)”一體化的教學(xué)設(shè)計(jì)，如利用方糖溶解、酒精揮發(fā)等大量生活實(shí)例的興趣內(nèi)容通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)策略來(lái)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到“物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的”這一知識(shí)點(diǎn)，并在此過(guò)程中診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)從物質(zhì)水平到微粒水平的進(jìn)階認(rèn)識(shí)，初步建構(gòu)學(xué)生的微粒概念；利用混合豆豆、壓縮空氣和水、膨脹的密封袋等學(xué)生的趣味活動(dòng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)策略讓學(xué)生自主探究微粒的基本性質(zhì)，并通過(guò)學(xué)生在活動(dòng)中的表現(xiàn)診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)分子與原子等微粒認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化水平(視角水平、內(nèi)涵水平)等。
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柯 芳，林雨虹，楊水金
(湖北師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖北 黃石 435002)
目前許多國(guó)家正展開(kāi)以“核心素養(yǎng)”為指導(dǎo)的課程改革，將培養(yǎng)“核心素養(yǎng)”的理念貫徹到課改的進(jìn)程中，通過(guò)“培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)”來(lái)促進(jìn)學(xué)生個(gè)體的發(fā)展，從而促進(jìn)整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步[1]。初三階段是學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的啟蒙階段，初中化學(xué)教師有義務(wù)擔(dān)任起構(gòu)建初三學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的職責(zé)，促進(jìn)學(xué)生未來(lái)的個(gè)體發(fā)展。但目前為了應(yīng)付中考，大多中學(xué)教師采取灌輸式教學(xué)，造成學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科知識(shí)的理解大多只停留在知識(shí)的簡(jiǎn)單記憶，一到真正應(yīng)用知識(shí)，便無(wú)從下手[2]。舒爾曼將PCK定義為一般教學(xué)知識(shí)與學(xué)科知識(shí)的交叉知識(shí)，其核心在于教師通過(guò)一般教學(xué)知識(shí)將學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生易于理解的知識(shí)[3，4]?；赑CK理論的教學(xué)設(shè)計(jì)能較好地協(xié)調(diào)知識(shí)、素養(yǎng)、策略、評(píng)價(jià)、興趣等方面內(nèi)容，根據(jù)具體的學(xué)科主題、不同的教學(xué)情景，選擇合適的教學(xué)策略，采用多樣化的評(píng)價(jià)方式，適應(yīng)不同學(xué)生的興趣和能力來(lái)展開(kāi)教學(xué)，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)、促進(jìn)學(xué)生個(gè)體發(fā)展的目的。
1 PCK的核心內(nèi)涵與教學(xué)意義
針對(duì)美國(guó)教育體系中“缺失的范式”問(wèn)題(教學(xué)研究中教學(xué)知識(shí)與學(xué)科知識(shí)相互割裂)，舒爾曼提出了學(xué)科教學(xué)知識(shí)(PCK)，它是一般教育知識(shí)與學(xué)科內(nèi)容知識(shí)的交叉知識(shí)，是一種具有可教性的學(xué)科知識(shí)，也是教師的專(zhuān)業(yè)知識(shí)[4～6]。PCK的核心內(nèi)涵在于將學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為符合教學(xué)目的的形式，其實(shí)質(zhì)便在于立足于學(xué)生立場(chǎng)的“轉(zhuǎn)化”。一個(gè)合格的教師應(yīng)該擁有豐富且正確的PCK理念，將其應(yīng)用于不同學(xué)科主題內(nèi)容的課堂之中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓課堂煥發(fā)出生命活力，讓書(shū)本上的知識(shí)真正地在PCK理論引導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)真正的教育價(jià)值[7]。所以作為人民教師，我們?cè)诮虒W(xué)中不能僅僅放眼于PCK初始的核心內(nèi)涵：立足于學(xué)生立場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的轉(zhuǎn)化，更要深深挖掘PCK在教學(xué)中的學(xué)術(shù)意義：教師如何立足于學(xué)生發(fā)展的角度，著力開(kāi)發(fā)知識(shí)的育人價(jià)值[8]。
2 基于PCK理論下“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！钡慕虒W(xué)設(shè)計(jì)
“構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒”是初三化學(xué)十分重要的內(nèi)容，本節(jié)的內(nèi)容是學(xué)生首次接觸物質(zhì)的微觀世界，為后續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)式、質(zhì)量守恒定律等內(nèi)容奠定了基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生構(gòu)建“宏觀辨識(shí)與微觀探析”這一化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)起著十分重要的作用。
2.1 教學(xué)內(nèi)容分析
“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！边x自人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)第三單元課題1，主要包括物質(zhì)由微粒構(gòu)成、微粒的性質(zhì)及分子與原子等幾部分內(nèi)容版塊?！读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2011)要求通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生能認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微粒性，知道分子、原子、離子等都是構(gòu)成物質(zhì)的微粒，并能夠用微粒的觀點(diǎn)解釋某些常見(jiàn)的現(xiàn)象，其學(xué)習(xí)水平要求從“認(rèn)識(shí)”“知道”到“解釋”逐漸遞增[10]。本節(jié)內(nèi)容與學(xué)生生活息息相關(guān)，因此，教師教授本節(jié)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)該結(jié)合學(xué)生熟悉的現(xiàn)象和已有的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)生動(dòng)且直觀的教學(xué)情景，從生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象和一些較為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)入手，讓學(xué)生能更貼切地感受物質(zhì)的微粒觀，激起學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的欲望，初步實(shí)現(xiàn)初三學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。
2.2 學(xué)情分析
“構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒”是初中化學(xué)知識(shí)的一個(gè)分水嶺，學(xué)生即將從熟悉的宏觀世界進(jìn)入到微觀世界，而微觀粒子看不見(jiàn)、摸不著，學(xué)生的抽象思維尚未發(fā)展完全，理解起來(lái)有較大的難度。在此前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了物化變化、物質(zhì)性質(zhì)及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作等內(nèi)容，具有一定的觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能力，此外在小學(xué)的自然課中還學(xué)習(xí)了物質(zhì)的三態(tài)變化，知道熱脹冷縮等自然現(xiàn)象，有助于微粒觀的形成。但學(xué)生對(duì)宏觀物質(zhì)內(nèi)在的微觀變化比較陌生，所以對(duì)于抽象的微觀粒子方面的知識(shí)的理解還是有一定難度的。教師可應(yīng)用生活實(shí)例、動(dòng)畫(huà)模擬、圖像等表征方式將微觀世界展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生在此基礎(chǔ)上能夠感受微觀世界的存在，并將其與宏觀物質(zhì)聯(lián)系到一起。
2.3 教學(xué)與評(píng)價(jià)目標(biāo)
1)教學(xué)目標(biāo)
① 通過(guò)大量生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微粒性，知道分子、原子、離子等都是構(gòu)成物質(zhì)的微粒；②通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究構(gòu)成物質(zhì)的微粒的基本性質(zhì)，能用微粒的觀點(diǎn)解釋某些常見(jiàn)的生活現(xiàn)象。
2)評(píng)價(jià)目標(biāo)
①通過(guò)常見(jiàn)生活現(xiàn)象及“桃花朵朵開(kāi)”、壓縮空氣等實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的觀察與探究，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)進(jìn)階(物質(zhì)水平、微粒水平)；②通過(guò)具體生活實(shí)例的分析，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)分子與原子等微粒認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化水平(視角水平、內(nèi)涵水平)和對(duì)化學(xué)價(jià)值的認(rèn)識(shí)水平(學(xué)科價(jià)值視角、社會(huì)價(jià)值視角)。
2.4 設(shè)計(jì)思想
本研究緊扣PCK核心內(nèi)涵，利用“1+5”P(pán)CK教學(xué)模式(1個(gè)學(xué)科主題和5條PCK主線——知識(shí)線、素養(yǎng)線、策略線、興趣線和評(píng)價(jià)線)對(duì)“分子與原子”這一課題內(nèi)容展開(kāi)教學(xué)，具體內(nèi)容如圖1所示。
圖 1 “構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒”的五條PCK主線
2.5 基于“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！钡姆肿优c原子教學(xué)設(shè)計(jì)
環(huán)節(jié)一: 由宏入微、感知身邊的微粒
[情境導(dǎo)入]把方糖丟到水里面會(huì)怎么樣？
[學(xué)生]糖會(huì)慢慢溶解、水會(huì)變甜。
[教師]方糖溶解后還看得到方糖嗎？怎么證明糖沒(méi)有憑空消失？
[學(xué)生]看不到了；水變甜了，說(shuō)明糖跑到水里面去了。
[展示]花園的花香、揮發(fā)的酒精、衣服晾干后消失的水滴等。
[教師]這些物質(zhì)依舊存在但我們?nèi)庋蹍s無(wú)法觀察到，因此，為了更好地研究物質(zhì)、探究世界本質(zhì)，早期學(xué)者便提出了物質(zhì)都是由肉眼看不見(jiàn)的微小粒子構(gòu)成的設(shè)想，想法很大膽，可怎么證明呢？隨著科技的進(jìn)步，人們發(fā)明大量先進(jìn)的儀器，不但證實(shí)了原子、分子等微觀粒子的存在，還能夠測(cè)量它們的質(zhì)量和體積，甚至移動(dòng)原子。從此，人類(lèi)對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)和研究從肉眼可見(jiàn)的宏觀世界走向了肉眼不可見(jiàn)的微觀世界。
[展示]用掃描隧道顯微鏡(STM)獲得苯分子的圖像、通過(guò)“原子操縱”技術(shù)移走硅原子構(gòu)成的文字(圖2)。
圖2 “顯微鏡下的苯分子和硅原子”
[板書(shū)]物質(zhì)是由分子、原子等微粒構(gòu)成。
環(huán)節(jié)二: 從微辨宏、探究微粒的性質(zhì)
[教師]物質(zhì)由微粒構(gòu)成，那我們有沒(méi)有辦法感受到微粒的存在呢？下面老師給大家表演一個(gè)魔術(shù)，看看大家能不能從微粒的角度找出破綻。
[趣味實(shí)驗(yàn)]“桃花朵朵開(kāi)”
[提示]堿性物質(zhì)(如氨水等)能使無(wú)色的酚酞溶液變紅；濃氨水具有很強(qiáng)的揮發(fā)性。
[學(xué)生討論]紙花上面肯定有酚酞溶液；濃氨水里面的微粒跑到了紙花上面，讓紙花上的酚酞溶液變紅了。
[教師]那物質(zhì)中的微粒們是不是一直老老實(shí)實(shí)地原地待著呢？
[學(xué)生]不是，它們會(huì)跑來(lái)跑去。
[教師]也就是微粒在不斷運(yùn)動(dòng)，所以人們常說(shuō)酒香不怕巷子深、桂花十里飄香。
[板書(shū)]微粒的特征1：分子與原子等微粒在不斷運(yùn)動(dòng)；
[提問(wèn)]通過(guò)剛剛的魔術(shù)，大家感受到了微粒的存在，也知道了微粒是不斷運(yùn)動(dòng)的，那微粒運(yùn)動(dòng)的速度和什么有關(guān)呢？
[學(xué)生]思考。
[實(shí)驗(yàn)視頻]品紅溶液在冷水和熱水中的擴(kuò)散。
[學(xué)生]感受品紅溶液在冷水和熱水中的擴(kuò)散速度，得出微粒的運(yùn)動(dòng)速度與溫度有關(guān)；溫度高、微粒運(yùn)動(dòng)得快；溫度低、微粒運(yùn)動(dòng)得慢。
[板書(shū)〗]溫度越高，微粒運(yùn)動(dòng)越快；溫度越低，微粒運(yùn)動(dòng)越慢。
[教師]肉眼看不見(jiàn)的微粒究竟有多小呢，我們通過(guò)水分子自述來(lái)感受一下。
[展示]水分子的自述：“嗨，同學(xué)們好，我是水分子，我存在于你們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)角落，你們離不開(kāi)我，可你們真的了解我嗎？我的化學(xué)名是H2O，這是因?yàn)槲沂怯蓛蓚€(gè)H原子和一個(gè)O原子構(gòu)成，你們學(xué)習(xí)化學(xué)后會(huì)經(jīng)?？吹轿业幕瘜W(xué)名！我有多小呢？1個(gè)水分子是3×10﹣26kg，這是什么概念呢？1滴水有1.67×1021個(gè)我，如果一人一分鐘數(shù)100個(gè)，我們十億中國(guó)人要數(shù)3萬(wàn)多年才能數(shù)得完呢！”
[學(xué)生]原來(lái)一滴水里面有這么多水分子；水分子真的是太小太小了。
[留疑]不斷運(yùn)動(dòng)著的分子與原子等微粒是怎樣構(gòu)成物質(zhì)的呢？有什么規(guī)則嗎？我們通過(guò)幾個(gè)活動(dòng)來(lái)一起探究微粒的性質(zhì)。
[學(xué)生活動(dòng)]小組合作，在教師的引導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)活動(dòng)并記錄現(xiàn)象，展開(kāi)交流討論。
活動(dòng)1：向50mL水加入50mL酒精，觀察溶液體積變化；向100mL黃豆里面加100mL綠豆，觀察并記錄體積變化；
交流討論1: 50mL水和50mL酒精混合后體積小于100mL，100mL黃豆加100mL綠豆混合后體積也小于100mL(觀察到綠豆嵌入黃豆之間的縫隙里)，所以分子等微粒在組成物質(zhì)時(shí)彼此之間是有縫隙的；
結(jié)論1：構(gòu)成物質(zhì)的微粒之間有間隔。
活動(dòng)2：取氣密性良好的兩支大小相同的醫(yī)用注射器，分別吸入等體積的空氣和水，用手指頂住針筒末端的小孔，將栓塞慢慢推進(jìn)，觀察并記錄兩者壓縮情況；
交流討論2: 吸入水的注射器很難推動(dòng)，吸入空氣的注射器可使勁推動(dòng)一小段距離，教師引導(dǎo)從微粒之間的間隔思考其原因；
結(jié)論2：構(gòu)成物質(zhì)的微粒間有間隔，且不同狀態(tài)的物體，微粒之間的間隔距離不同；
越來(lái)越多的人類(lèi)勞動(dòng)可以被人工智能替代，這對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)，是巨大的變遷。它對(duì)極少數(shù)人來(lái)說(shuō)，是機(jī)遇、財(cái)富和統(tǒng)治權(quán)，但對(duì)絕大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，卻是災(zāi)難和奴役。為什么?讓我們回顧一下大歷史。
活動(dòng)3：用手捏捏裝滿空氣、水和裝滿冰的三個(gè)密封塑料瓶，觀察并記錄其形變程度和用力情況；
交流討論3: 裝有空氣的塑料瓶形變程度最大，且用力最少；裝有水的塑料瓶也能發(fā)生一定的形變，比較費(fèi)勁；裝有冰的塑料瓶幾乎沒(méi)有形變，最為費(fèi)力，教師引導(dǎo)從三種狀態(tài)的物質(zhì)微粒之間的間隔思考其原因；
結(jié)論3：氣體的分子間隔大于液體分子間間隔大于固體分子間間隔；
活動(dòng)4：將裝有適量酒精溶液的密封塑料袋放入熱水中，待密封袋不再變化后再放到冷水中，觀察并記錄現(xiàn)象；
交流與討論4: 將密封袋放入熱水中不一會(huì)兒，密封袋就“胖”起來(lái)了；將膨脹的密封袋放入冷水中，密封袋就“瘦”下去了；教師引導(dǎo)從溫度對(duì)微粒間隔的影響的角度來(lái)思考其中原因；
結(jié)論4：分子等微粒之間的間隔受熱時(shí)增大、遇冷時(shí)縮?。?/p>
[板書(shū)結(jié)論]
微粒的特征3：構(gòu)成物質(zhì)的微粒之間有間隔。
(同種微粒間的間隔：氣體>液體>固體；微粒間隔隨溫度的升高而增大)
環(huán)節(jié)三: 宏微結(jié)合、建構(gòu)三重表征模型
[教師]通過(guò)前面的探究，我們認(rèn)識(shí)了構(gòu)成物質(zhì)的微粒，并且對(duì)它的組成特點(diǎn)也有了一定的了解，接下來(lái)，我們從化學(xué)視角來(lái)看看我們熟悉的物質(zhì)究竟是由哪些微粒構(gòu)成呢？
[投影]幾種熟悉的物質(zhì)的“物質(zhì)名稱(chēng)-宏觀組成-微觀構(gòu)成-化學(xué)符號(hào)”的比較表。如表1所示。
表1 物質(zhì)的“物質(zhì)名稱(chēng)-宏觀組成-微觀構(gòu)成-化學(xué)符號(hào)”比較表
[學(xué)生活動(dòng)]在教師的引導(dǎo)下結(jié)合前面已經(jīng)掌握的知識(shí)完成表格，嘗試從宏觀、微觀和化學(xué)符號(hào)的化學(xué)三重表征的角度來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)。
環(huán)節(jié)四：學(xué)以致用，全新認(rèn)識(shí)世界
[投影]從微粒的角度分析并解釋以下現(xiàn)象：
1)水蒸發(fā)為水蒸氣后體積變大；2)墻內(nèi)開(kāi)花墻外花香；3)香水、汽油等易揮發(fā)物質(zhì)需要密封保存；4)夏天的濕衣服比冬天的濕衣服干得快；5)6000L氧氣在加壓的情況下可裝入40L的鋼瓶中；6)混合物和純凈物有什么不同？
[學(xué)生活動(dòng)]從微粒的角度進(jìn)行解釋。
[師生活動(dòng)]共同進(jìn)行課堂小結(jié)。
[播放視頻]“化學(xué)之美之沉淀”。
[師生活動(dòng)]共同欣賞放大數(shù)倍后的沉淀反應(yīng)，感受化學(xué)之美。
3 教學(xué)設(shè)計(jì)特色
1)該教學(xué)設(shè)計(jì)以PCK理論下“1+5”教學(xué)導(dǎo)航模式來(lái)展開(kāi)，從“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！边@一學(xué)科主題出發(fā)，明晰本主題所對(duì)應(yīng)的素養(yǎng)線、知識(shí)線，進(jìn)而明確合適的興趣線、策略線和評(píng)價(jià)線內(nèi)容，有助于教師構(gòu)建起整節(jié)教學(xué)內(nèi)容的整體框架。教師站在學(xué)生理解問(wèn)題的角度選取合適的興趣內(nèi)容和教學(xué)策略來(lái)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的思考與探究，將復(fù)雜難懂學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生容易理解的學(xué)生知識(shí)，提高學(xué)生課堂參與度，最終落實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
2)該教學(xué)過(guò)程較好地展示了新課程下以素養(yǎng)為導(dǎo)向，“教、學(xué)、評(píng)”一體化的教學(xué)設(shè)計(jì)，如利用方糖溶解、酒精揮發(fā)等大量生活實(shí)例的興趣內(nèi)容通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)策略來(lái)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到“物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的”這一知識(shí)點(diǎn)，并在此過(guò)程中診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)從物質(zhì)水平到微粒水平的進(jìn)階認(rèn)識(shí)，初步建構(gòu)學(xué)生的微粒概念；利用混合豆豆、壓縮空氣和水、膨脹的密封袋等學(xué)生的趣味活動(dòng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)策略讓學(xué)生自主探究微粒的基本性質(zhì)，并通過(guò)學(xué)生在活動(dòng)中的表現(xiàn)診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)分子與原子等微粒認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化水平(視角水平、內(nèi)涵水平)等。
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