文/陳春發(fā)

引言

閱讀、思考、表達(dá)是學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行探究的三個(gè)不可缺失的基本流程，三者是相輔相成的。其中有意識(shí)地閱讀可以引起人們的思考，發(fā)人深思會(huì)激發(fā)表達(dá)的欲望，而溢于言表的表達(dá)則能使人明智。本文將以蘇教版化學(xué)必修二“太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和氫能的利用”一課為例，談?wù)勅绾巫寣W(xué)生在對(duì)化學(xué)知識(shí)建模過(guò)程中親歷“讀思達(dá)”，將方法內(nèi)化為素養(yǎng)。

一、閱讀是思考的前提，通過(guò)閱讀誘發(fā)思考、豐富認(rèn)知內(nèi)涵

（一）解讀教材——認(rèn)知化學(xué)的基本概念與原理、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》要求學(xué)生熟練掌握化學(xué)概念與原理、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。學(xué)生只有牢固地記憶化學(xué)概念與原理、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，才能形成自主探究化學(xué)知識(shí)的思維能力?；瘜W(xué)課本中的化學(xué)概念與原理、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)等內(nèi)容體現(xiàn)了化學(xué)的抽象性、嚴(yán)謹(jǐn)性和實(shí)用性，其案例貼近學(xué)生的生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，具有典型性和廣泛性[1]。學(xué)生反復(fù)閱讀課本，才能將知識(shí)融會(huì)貫通，掌握化學(xué)的語(yǔ)言表達(dá)、模型認(rèn)知與證據(jù)推理能力，逐步培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

例如，在教學(xué)“太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和氫能的利用”時(shí)，教師可以采用下列方法引導(dǎo)學(xué)生理解太陽(yáng)能的概念。

教師可以先要求學(xué)生閱讀“太陽(yáng)能的利用”，再出示與教材不同形式的太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化圖（如圖1）。

圖1 太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化

師：你從這幅圖中讀懂了哪些知識(shí)？

教師一改傳統(tǒng)直接解讀的方法，給足了學(xué)生充分表現(xiàn)的機(jī)會(huì)，通過(guò)他們自主閱讀教材，自然地從學(xué)生的語(yǔ)言中“套”出他們對(duì)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化方式的理解。

生1：太陽(yáng)能可以轉(zhuǎn)化成各種不同的能量，如熱能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等。

生2：輻射到地球表面的總功率約為太陽(yáng)輻射面總功率的5×10-10。

師：由圖1 還可以發(fā)現(xiàn)，自然界中利用太陽(yáng)能最重要、最成功的途徑是什么呢？具體說(shuō)明其物質(zhì)、能量轉(zhuǎn)化的方式。

生3：植物的光合作用。在太陽(yáng)光作用下，植物體內(nèi)的葉綠素把H2O、CO2轉(zhuǎn)化為葡萄糖，進(jìn)而生成淀粉、纖維素，是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程；動(dòng)物包括人攝入體內(nèi)的淀粉、纖維素能水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖，而葡萄糖氧化生成H2O、CO2，釋放熱量，供給生命活動(dòng)，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、機(jī)械能等的過(guò)程。

師：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)前面所學(xué)的熱化學(xué)方程式的表示方法，寫出植物光合作用的熱化學(xué)方程式（化學(xué)原理）。

生4：6H2O(l)+6CO2(g)→C6H12O6(s)+6O2(g)ΔH=+2804kJ·mol-1

設(shè)置目的：教師注重引導(dǎo)學(xué)生從圖片解讀與所閱讀的教材相關(guān)內(nèi)容結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用化學(xué)特有的語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能概念的認(rèn)知。教師是學(xué)生探究的組織者、引路人，有利于培養(yǎng)學(xué)生從化學(xué)知識(shí)的角度觀察生活與解讀生活，為以后對(duì)生物質(zhì)能和氫能等化學(xué)概念的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

（二）解讀題目——高中生必須具備的學(xué)科素養(yǎng)

課堂練習(xí)1：（2021年全國(guó)統(tǒng)一招生理科綜合乙卷第7 題）我國(guó)提出爭(zhēng)取在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，這對(duì)于改善環(huán)境，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要。碳中和是指CO2的排放總量和減少總量相當(dāng)。下列措施中能促進(jìn)碳中和最直接有效的是（ ）。

A.將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料

B.大規(guī)模開(kāi)采可燃冰作新能源

C.通過(guò)清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染

D.研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇

師：“碳中和”的概念有幾個(gè)方面的含義？

生1：活動(dòng)過(guò)程中，CO2排放總量等于CO2減少總量。

生2：活動(dòng)過(guò)程中，CO2排放總量小于或等于CO2減少總量。

師：很好，生2 回答得更準(zhǔn)確。從反應(yīng)原理上可知，“碳中和”的反應(yīng)特征是什么呢？

生3：CO2不能是生成物。CO2可以是反應(yīng)物，轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)……

設(shè)置目的：教師靈活地把教材內(nèi)容與真實(shí)情境有機(jī)結(jié)合，在富有挑戰(zhàn)性的練習(xí)中，鼓勵(lì)學(xué)生用化學(xué)的思維方法解讀真實(shí)的情境?！疤歼_(dá)峰”與“碳中和”到底蘊(yùn)含怎樣的化學(xué)原理呢？教師可以通過(guò)CO2在反應(yīng)中所扮演的角色，引導(dǎo)學(xué)生再次細(xì)讀兩個(gè)概念的信息，讓他們從“能量方式轉(zhuǎn)化中”走出來(lái)，回到CO2的質(zhì)量守恒，使審題的環(huán)節(jié)成為學(xué)生主動(dòng)觀察、思考和交流的過(guò)程。

二、思考是釋疑的過(guò)程，通過(guò)思考深化對(duì)化學(xué)知識(shí)的認(rèn)知

（一）采用解讀式的閱讀方法，讓閱讀成為啟發(fā)思考的源泉

培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的核心是教會(huì)學(xué)生用化學(xué)的概念與原理、物質(zhì)的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行思考。思考是對(duì)閱讀的信息進(jìn)行深加工的過(guò)程，是把眾人好的觀點(diǎn)和理念內(nèi)化為自有的建模過(guò)程[2]。例如，在“太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和氫能的利用”課堂教學(xué)時(shí)，教師可以讓學(xué)生獨(dú)立思考、嘗試計(jì)算。

課堂練習(xí)2：某雜志登載“地球的能量資源”一文，記錄了到達(dá)地球表面的太陽(yáng)能的主要轉(zhuǎn)化方法，其他可以忽略不計(jì)。其數(shù)據(jù)如表1所示。

表1

問(wèn)題1：地球?qū)μ?yáng)能的利用率約為多少？

問(wèn)題2：通過(guò)光合作用，每天太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為多少化學(xué)能？

設(shè)置目的：教師要把思考問(wèn)題的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生主動(dòng)參與閱讀和思考活動(dòng)。學(xué)生會(huì)在閱讀中將“到達(dá)地球表面的太陽(yáng)能的主要轉(zhuǎn)化方法”細(xì)化，先分為“地球可利用的太陽(yáng)能”與“地球不可利用的太陽(yáng)能”，再將“地球可利用的太陽(yáng)能”細(xì)化為“光合作用利用的太陽(yáng)能”。這樣能夠打破傳統(tǒng)教學(xué)模式中各要素相對(duì)獨(dú)立的狀態(tài)，構(gòu)建多角度的、充滿生命活力的生成體系，有利于學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

（二）創(chuàng)設(shè)思考性的質(zhì)疑情境，讓推理成為提高智力水平的階梯

思維來(lái)源于存疑，而存疑來(lái)源于質(zhì)疑的情境。因此，思維離不開(kāi)對(duì)情境釋疑的過(guò)程。在化學(xué)課堂教學(xué)過(guò)程中，思維的對(duì)象存在于與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途息息相關(guān)的情境中，從本質(zhì)上可以看作對(duì)現(xiàn)象及質(zhì)疑的深層次思考，然后提出新的疑問(wèn)，找出釋疑的方法。

課堂練習(xí)3：SuperDome 中建有太陽(yáng)能電站，如圖2所示，其中有19 座燈塔。燈塔高30 米，安裝5列×16 片太陽(yáng)電池組件收集太陽(yáng)光，供晚間照明、白天遮陽(yáng)。每個(gè)燈塔都設(shè)有電話和3 個(gè)顯示屏，耗電124 kWh。

圖2 太陽(yáng)能的利用——太陽(yáng)能燈塔

問(wèn)題1：若每座燈塔一天發(fā)電約23 kWh，配備6套逆變器和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)連接，預(yù)期年發(fā)電為多少kWh？

問(wèn)題2：利用本題信息，你還能設(shè)計(jì)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的問(wèn)題嗎？

創(chuàng)設(shè)目的：讓學(xué)生在實(shí)踐中創(chuàng)新求異。創(chuàng)設(shè)思考性的質(zhì)疑情境，能夠鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上樹(shù)立自我挑戰(zhàn)的決心，在思想無(wú)拘無(wú)束的課堂氣氛中激活靈感，在完成前面兩個(gè)課堂練習(xí)之后形成一種獨(dú)特且有效的設(shè)疑和釋疑手段。判斷一個(gè)學(xué)生在化學(xué)方面的智力水平，絕不是看他能夠記憶多少物質(zhì)變化規(guī)律和反應(yīng)原理，而是看他運(yùn)用化學(xué)的概念與原理、物質(zhì)的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)等方法獲得知識(shí)的能力。

三、用化學(xué)語(yǔ)言表達(dá)化學(xué)情境，用清晰的表達(dá)提升化學(xué)思維能力，促進(jìn)學(xué)科素養(yǎng)的形成

（一）創(chuàng)造表達(dá)的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生體驗(yàn)成功的樂(lè)趣

表達(dá)的形式是多方面的，可以是“說(shuō)說(shuō)看”，也可以是“書面表達(dá)”?！罢f(shuō)說(shuō)看”是在學(xué)生獨(dú)立思考之后或是組織討論時(shí)的欲望，只有讓思考的問(wèn)題溢于言表，才能讓學(xué)生體驗(yàn)成功的樂(lè)趣[3]。

在課堂練習(xí)1 中，很多學(xué)生都走進(jìn)了能力轉(zhuǎn)化方法的“死胡同”。對(duì)此，教師通過(guò)對(duì)“碳達(dá)峰”和“碳中和”的化學(xué)反應(yīng)原理引導(dǎo)，充分利用學(xué)生已有的知識(shí)認(rèn)知結(jié)果，巧妙地引出物質(zhì)CO2的變化特征才是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。學(xué)生在“搶答”問(wèn)題中就會(huì)有新的見(jiàn)解。由此可知，學(xué)生對(duì)問(wèn)題情境充滿好奇時(shí)，就會(huì)主動(dòng)地進(jìn)行探究和表達(dá)，產(chǎn)生創(chuàng)新欲望。

（二）揭示化學(xué)的本質(zhì)，讓學(xué)生感悟成功的秘籍是完美的表達(dá)

在化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中有“模型認(rèn)知與證據(jù)推理”，這說(shuō)明課堂教學(xué)需要對(duì)化學(xué)知識(shí)有所建模，能根據(jù)反應(yīng)原理解釋化學(xué)現(xiàn)象?；瘜W(xué)解決的問(wèn)題往往都在“求源”上。

例如，在課堂練習(xí)2 中，教師可以創(chuàng)設(shè)這樣的問(wèn)題：“先寫出綠色植物進(jìn)行光合作用的反應(yīng)方程式。若每天由綠色植物通過(guò)光合作用去除大氣中CO2的質(zhì)量為A。試根據(jù)能量（查教材）關(guān)系列出A 的計(jì)算式。”

這樣就可以讓學(xué)生明確，如果沒(méi)有能量的數(shù)據(jù)就不可能列出A 的計(jì)算式，同時(shí)也揭示了光合作用的化學(xué)本質(zhì)：質(zhì)量守恒和能量守恒的對(duì)立統(tǒng)一。

教師在課堂上應(yīng)允許學(xué)生踴躍發(fā)言，相互交流和補(bǔ)充，通過(guò)運(yùn)用正確的化學(xué)論據(jù)，根據(jù)能量關(guān)系列出A 的計(jì)算式。由于這些應(yīng)用和推理是由學(xué)生想出來(lái)的，其思維的靈活性、深刻性得到了拓展，表達(dá)能力也隨之提升。表達(dá)可以讓學(xué)生對(duì)質(zhì)疑情境進(jìn)行概念化和模型化處理，直接觸摸化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)，用更精確的表達(dá)來(lái)輔助自己的推理。

結(jié)語(yǔ)

總之，“讀思達(dá)”課堂教學(xué)模式可以有效培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。教師應(yīng)積極轉(zhuǎn)變自身的教學(xué)觀念，讓學(xué)生通過(guò)閱讀、思考、表達(dá)提高化學(xué)和學(xué)科素養(yǎng)。