陳立銘 李德前 經(jīng)雪茜

摘要：針對“物質(zhì)在水中的分散”教學內(nèi)容，闡述了教學實施流程、教學目標預設、學生活動設計等。旨在以真實的問題情境創(chuàng)設任務活動，關(guān)注學生在探究過程中化學核心素養(yǎng)的進階提升。

關(guān)鍵詞：物質(zhì)分散;主活動導學;核心素養(yǎng);模型認知

文章編號：1008-0546（2022）07-0030-05中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.07.008

一、問題的提出

為建立核心素養(yǎng)與課程教學的內(nèi)在聯(lián)系，充分挖掘課程教學對全面貫徹黨的教育方針、落實立德樹人根本任務、發(fā)展素質(zhì)教育的獨特育人價值，化學課程標準基于學科本質(zhì)凝練了化學學科的五大核心素養(yǎng)?！澳Ｐ驼J知”是化學學科核心素養(yǎng)的重要組成部分。模型的概括能夠幫助教師和學生在面對復雜問題時，可以選取合適認識角度，及時調(diào)用相應的推理模式，促進學科知識網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)化、學科知識理解的系統(tǒng)化，發(fā)展學生表達的科學性和邏輯性，形成有效解決多種問題的科學實踐[1]。

作為啟蒙階段的初中化學，不僅要引導學生全面認識物質(zhì)世界的變化規(guī)律，還要在活動中激發(fā)學生交流討論，啟迪學生的思維，拓展學生的視野[2]。這就要求我們教師要在教學中，以“學生為主”進行活動創(chuàng)設，將學生的認識角度及其基于該角度的認識思路和推理路徑外顯化。示范、分析解決問題的思維和有邏輯的推理，發(fā)展學生在面對陌生問題情境時，主動調(diào)用不同認識角度進行有效關(guān)聯(lián)，通過現(xiàn)實與學科視角進行科學實踐探究的能力。

“模型認知”既可以指基于特定理論模型，形成對客觀事物的形象化認識，如分子、原子結(jié)構(gòu)模型;也可以指基于認識模型，形成對特定化學問題（概念）系統(tǒng)分析的思維過程;還可以指基于特定認識模型將大量事實性知識轉(zhuǎn)化為對某認識對象（某物質(zhì)、一組物質(zhì)、某核心元素化合物、不同元素）的認識系統(tǒng)，該系統(tǒng)既包括重要的事實性知識，也包括針對該認識對象可能的認識角度及利用該認識角度的具體認識思路[3]?；谝陨纤伎?，筆者設計了“物質(zhì)在水中的分散”課例，旨在開展“以生為主”的活動創(chuàng)設，探討初中化學教學中“模型認知”素養(yǎng)培育的相關(guān)問題。

二、基于模型認知的教學活動設計

筆者以現(xiàn)行滬教版“物質(zhì)在水中的分散”為基礎，適當融合人教版“溶液的形成”、粵教版“溶解與乳化”及仁愛版“物質(zhì)的溶解過程”等幾種《義務教育教科書·九年級化學》中的相關(guān)內(nèi)容[4-8]，各取所優(yōu)，并基于生活實際及化學實驗開展“以生為主”的活動創(chuàng)設，形成對特定化學問題（概念）系統(tǒng)分析的思維過程，推動學生“模型認知”建構(gòu)和學科素養(yǎng)發(fā)展。

1.制定教學和評價目標

從不同版本教材內(nèi)容分析看，人教版教材主要涉及溶液及其應用、溶解過程中的吸熱和放熱、乳化現(xiàn)象;粵教版教材主要涉及溶解現(xiàn)象、溶液、影響溶解的因素、乳化作用;仁愛版教材主要涉及物質(zhì)的分散、物質(zhì)的溶解、溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù);滬教版教材主要涉及溶解與乳化、物質(zhì)溶解過程中的能量變化、水溶液的某些性質(zhì)。本節(jié)課應以初步探究物質(zhì)在水中分散形成體系的概念建構(gòu)和現(xiàn)實應用為核心，認識溶解現(xiàn)象，建立較為科學的溶液概念;認識乳化作用和原理，了解乳化現(xiàn)象在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的廣泛存在。

從學生認知發(fā)展分析看，學生通過前期章節(jié)內(nèi)容學習，已經(jīng)初步學會了由身邊“單一物質(zhì)”（氧氣、二氧化碳、水等）的認識模型逐漸向“一組物質(zhì)”（金屬、金屬材料、溶液等）認識模型的轉(zhuǎn)化，為下一階段學習酸、堿、鹽等類物質(zhì)奠定基礎;初步學習了從宏觀現(xiàn)象（物質(zhì)）到微觀本質(zhì)（結(jié)構(gòu)），再到符號表征的學科表達等認識思路，知道可以從宏觀與微觀相結(jié)合的視角分析和解決實際問題;初步形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”“性質(zhì)決定用途”的觀念。

從課程標準要求分析看，強調(diào)從學生生活經(jīng)驗出發(fā)，密切聯(lián)系生產(chǎn)生活，在本節(jié)內(nèi)容標準中選擇列舉了溶質(zhì)溶解時的放熱（或吸熱）現(xiàn)象，觀察生產(chǎn)、生活中的乳化現(xiàn)象，有機玻璃的溶解與黏接，食品中乳化劑等學習情境，旨在強調(diào)溶解現(xiàn)象是普遍存在的，并與人類生產(chǎn)生活密切相關(guān)，學習化學就是為生產(chǎn)、生活服務。綜上所述，我們確定了如下教學與評價目標[9]。

（1）教學目標

①運用真實的實驗情境，激發(fā)學生的好奇心，通過學生分析、學生推理等，引導學生認識研究對象，探究“物質(zhì)在水中分散”的本質(zhì)原因。

②通過實驗、觀察、例舉、分析、表達等方式和手段，引導學生從“宏觀、微觀、符號（圖示）”等視角，感悟物質(zhì)分散的規(guī)律之美，提煉溶液、濁液、乳化等核心概念。

③通過分組實驗、對比實驗等，探究生活中食鹽、蔗糖、泥土、食用油等幾種物質(zhì)在水中的分散;觀察乳濁液（食用油與水混合體系）滴加洗潔精，振蕩，了解乳化作用，解釋其生產(chǎn)生活中的現(xiàn)實應用;經(jīng)歷比較完整的實驗探究過程，增強對科學探究的理解;體會小組合作的意義和快樂。

（2）評價目標

①通過對一段泡沫被一種液體逐漸“吞噬”實驗現(xiàn)象的觀察、分析、交流和點評，診斷并發(fā)展學生觀察品質(zhì)（孤立水平、系統(tǒng)水平）。

②通過對幾種常見物質(zhì)在水中分散的實驗和分析，診斷并發(fā)展學生對物質(zhì)分散本質(zhì)的認識進階（物質(zhì)水平、元素水平、微粒水平）和認識思路結(jié)構(gòu)化水平（視角水平、內(nèi)涵水平）。

③通過對溶液、乳化現(xiàn)象等在生產(chǎn)生活中應用的討論和點評，診斷并發(fā)展學生對化學價值的認識水平（學科價值視角、社會價值視角、學科和社會價值視角）。

2.教學思路和流程設計

建構(gòu)主義學習理論認為，學生的學習需要學生個體通過主動的學習活動建構(gòu)自己的認識。本節(jié)課以遞進式探究實驗為情境，創(chuàng)設具有層次的活動鏈，引導學生觀察、實驗、比較物質(zhì)分散的宏觀現(xiàn)象，嘗試進行科學推理與匯報結(jié)果;給學生布置利用化學概念原理等進行推理的任務，用微觀視角分析、解釋物質(zhì)溶解、溶液等核心知識;讓學生用符號（圖示）表述物質(zhì)分散過程，實現(xiàn)“宏、微、符”三重表征的自主轉(zhuǎn)化，并讓學生關(guān)聯(lián)生活實際進行學以致用，有效建立特定認識對象的不同認識角度及該認識角度的具體認識思路，驅(qū)動學生的化學學習認知活動，幫助學生建立認識角度和提升學生認識發(fā)展水平[10]。

本節(jié)課的教學流程如圖1 所示，學生多角度認識物質(zhì)分散的思路模型如圖2所示。

3.教學活動和設計意圖

（1）獲取信息，自主思考

課題引入——實驗激疑，初識“物質(zhì)分散”

【演示實驗】一段泡沫條被一種液體（汽油）逐漸“吞噬”而消失，并通過不斷振蕩加速泡沫條消失。

【活動設計】（1）獨立觀察實驗現(xiàn)象，安靜思考并嘗試解釋產(chǎn)生現(xiàn)象的原因。（2）組內(nèi)交流實驗細節(jié)，互相分享解釋產(chǎn)生現(xiàn)象的原因。（3）學生代表匯報，主動分享交流成果。

【學生代表】泡沫條消失可能是因為發(fā)生了泡沫與液體之間的化學反應;也可能是泡沫溶解在液體里了。振蕩加快了泡沫的消失，但無法看到泡沫消失的過程?！?/p>

【點評過渡】教師及時肯定學生觀察仔細、思考深入。緊接著引導學生自主思考，如何解決“沒有看到白色泡沫逐漸消失的過程”呢？泡沫又是如何進入液體而消失的呢？

【活動設計】請結(jié)合實驗筐內(nèi)提供的用品：紅糖（3-4粒）或固體高錳酸鉀（1-2粒）、水（500 mL）、大燒杯、石棉網(wǎng)、酒精燈、三腳架、火柴等，設計實驗觀察“固體物質(zhì)如何分散在水中”，完成表格1。

設計意圖：本環(huán)節(jié)注重從真實的實驗情境入手，用現(xiàn)實生活中物質(zhì)之間反應產(chǎn)生的現(xiàn)象，引起學生認知注意，激發(fā)學生思維活力，然后以分組實驗的形式將少許紅糖（或高錳酸鉀）放入500 mL 水中觀察現(xiàn)象，并嘗試通過加熱的方式，加快紅糖（或高錳酸鉀）分散?；谝延械恼J識模型將事實性知識轉(zhuǎn)化為認識對象。通過分析、推理等方法，引導學生認識研究對象，激起探究其本質(zhì)的欲望[11]。

（2）學力提升，主體建構(gòu)

規(guī)律提煉——三重表征，再識“物質(zhì)分散”

【活動設計】運用分類觀探究生活中幾種物質(zhì)在水中的分散（主要實驗用品：食鹽、蔗糖、泥土、食用油、水、小燒杯等）。

【學生活動】①以小組為單位，依據(jù)實驗步驟完成實驗并記錄實驗現(xiàn)象，然后，嘗試推測體系性質(zhì)，進行初步分類，并完成表2所示學案。

②請各小組繼續(xù)實驗，通過將鹽度計放入食鹽與水或蔗糖與水形成的液體的不同部位，觀察其數(shù)值變化，測定不同部位溶液的濃度。

【主體建構(gòu)】①據(jù)此你們小組對食鹽與水、蔗糖與水形成的體系有何新的認識？②從宏觀物質(zhì)分類看食鹽水、蔗糖水是否屬于純凈物？說出你的理由。

【小結(jié)過渡】我們把像食鹽分散到水中、蔗糖分散到水中，這樣的一種物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)中的過程，叫做物質(zhì)的溶解。而把物質(zhì)溶解后形成的均一、穩(wěn)定的混合物叫做溶液。物質(zhì)溶解是個過程，那么這個過程又是如何發(fā)生和進行的呢？

【活動設計】①獨立思考構(gòu)成氯化鈉晶體、蔗糖晶體的基本微粒分別是什么？請書寫出構(gòu)成氯化鈉晶體的微粒符號。

②視頻觀察：氯化鈉晶體的溶解過程。

③動手操作：利用微粒（鈉離子、氯離子、水分子）模型表示氯化鈉晶體溶解過程。

④繪制圖片：以“”代表蔗糖分子，以“”

代表水分子，通過畫圖表述蔗糖晶體溶解過程。

【學生活動】思考、書寫、擺放、繪圖、表達。

【主體建構(gòu)】①結(jié)合以上分析，你認為物質(zhì)溶解形成的溶液中有哪些微粒存在？氯化鈉晶體、蔗糖晶體溶解在水中逐漸“消失”的本質(zhì)原因是什么呢？

②請嘗試從微觀角度給溶液下個定義。

【小結(jié)過渡】溶液是物質(zhì)以分子或離子的形式分散到另一種物質(zhì)的分子或離子中形成的均一、穩(wěn)定的混合物。

【自主思考】“泡沫吞噬實驗”所形成的液體屬于什么體系？請說出你的推測理由。

【小結(jié)過渡】我們初步認識了實驗內(nèi)容①②形成的均一、穩(wěn)定的體系為溶液，而實驗內(nèi)容③④形成的易分層、不穩(wěn)定的體系，我們稱之為濁液。像實驗內(nèi)容③這種不溶于水的固體小顆粒與水形成的體系為懸濁液;實驗內(nèi)容④這種以小液滴形式分散于水中，則形成乳濁液。濁液也有廣泛用途。例如，用X射線檢查腸胃病時，讓病人服用的鋇餐就是硫酸鋇的懸濁液。粉刷墻壁用的乳膠漆的主要原料——乳液是乳濁液。在農(nóng)業(yè)上，為了合理使用農(nóng)藥，常把不溶于水的固體或液體農(nóng)藥配制成懸濁液或乳濁液，用來噴灑受病蟲害的農(nóng)作物。

【活動設計】①演示實驗：任選一組學生實驗內(nèi)容④（食用油與水混合體系）的燒杯振蕩后，倒出一半液體于另一空小燒杯中，靜置，觀察;然后向其中一小燒杯內(nèi)滴加少許洗潔精，再振蕩，靜置，觀察。

②實物投影：將上述兩個小燒杯進行同時投影，對比觀察。

③動畫模擬：乳化作用。

【學生活動】①獨立觀察實驗現(xiàn)象，安靜思考并嘗試解釋產(chǎn)生現(xiàn)象的原因。②組內(nèi)交流實驗細節(jié)，嘗試分享解釋產(chǎn)生現(xiàn)象的原因。③學生代表匯報，主動分享交流成果。

【主動分享】代表1：通過對比實驗現(xiàn)象，添加洗潔精振蕩后，食用油和水沒有明顯分層，形成了比較穩(wěn)定的體系。代表2：洗潔精使植物油在水中分散成無數(shù)細小的液滴，從而使植物油和水不再分層，體系穩(wěn)定性增強。......

設計意圖：本環(huán)節(jié)主要圍繞核心概念，以實驗、觀察、推斷為基礎，通過學生自主、合作、交流、研討等方式，引導學生從宏觀、微觀、符號（圖示）中去感悟物質(zhì)分散的規(guī)律之美，提煉概念，形成對特定化學問題系統(tǒng)分析的思維過程，用于具體問題的分析解決[12]。

（3）問題解決，主動分享

學以致用——聯(lián)系實際，悟識“物質(zhì)分散”

【活動設計】①獨立思考：本節(jié)課我們做了哪些實

驗？實驗操作中哪些方法加快了物質(zhì)溶解過程？你還有何方法可以加快物質(zhì)溶解？

②合作學習：如何才能加快冰糖在水中的溶解速度[13]？

【學生活動】以小組為單位完成學案（表3）。表 3 固體物質(zhì)（冰糖）在水中加速溶解的實驗方案

學習項目如何加快冰糖在水中的溶解速度

小組建議①②③

設計實驗方案（要求選擇一條建議，以文字或畫圖形式表述。）

【分組實驗】利用實驗筐中提供的主要用品：沾有油污的布條（3條）、水（50 mL）、洗衣液（與水1：2配比20 mL）、汽油（20 mL）、礦泉水瓶（330 mL 的3個）、鑷子等。

實驗步驟：①將沾有植物油的小布條用鑷子夾持分別放入礦泉水瓶內(nèi);②將3個礦泉水瓶進行編號，并分別向不同礦泉水瓶內(nèi)加入20 mL水、20 mL洗衣液（與水1：2配比）、20 mL 汽油;③將礦泉水瓶蓋旋緊，然后，同時用力振蕩30 s;④用鑷子取出布條觀察。

【主動分享】①實驗觀察布條不同現(xiàn)象，推測不同清洗效果的原因。

②請結(jié)合以上活動，聯(lián)系生產(chǎn)生活實例，例舉去除油污的方法，并嘗試解釋去除油污的原理（或理由）。

設計意圖：教師引導學生從生活實際應用的角度，通過對如何加快冰糖溶解速度的實驗探究、對不同溶劑去油污實驗現(xiàn)象的分析等，加強學生對溶解認知模型的理解;通過分別用水、洗衣液、汽油對沾有油污的衣物進行清洗效果對比，促進對乳化作用的認識，加深理解溶解現(xiàn)象和乳化現(xiàn)象的本質(zhì)區(qū)別。在教師的引導下，進一步聯(lián)系日常生活中干洗以及眼鏡片的共振清洗等油污清洗事例，開闊學生視野，激發(fā)學生興趣和深入探究的欲望。學生以“學進去、講出來”的方式，通過思考、表達、交流、操作、書寫等活動的形式，將學習歷程進行盤點，使知識在主動分享中得以升華，使問題在實際應用中得以解決[14]。

三、總結(jié)與反思

1.教學設計需關(guān)注學科特征思維模式的建構(gòu)，滲透化學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

《普通高中化學課程標準（2017年版）》中明確指出：學科核心素養(yǎng)是學科育人價值的集中體現(xiàn)，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。在進行教學設計時，除關(guān)注知識的連貫性和完整性，還應重視以化學知識為載體，在具體的教學環(huán)節(jié)中從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析、解決實際問題，多角度認識物質(zhì)是運動和變化的，物質(zhì)變化是需要一定條件和遵循一定規(guī)律的。通過分析、推理等方法認識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認知模型。

2.教學過程還需持續(xù)關(guān)注“以生為主”的活動創(chuàng)設，注重學力提升

化學是以實驗為基礎的自然科學?！八仞B(yǎng)為本”的教學倡導真實情境的創(chuàng)設，開展以化學實驗為主的科學探究活動，強調(diào)教學內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設計，注重激發(fā)學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力。在教學活動中，將學習內(nèi)容或任務潛置于學習活動，使學生盡可能經(jīng)歷知識發(fā)生、發(fā)展的過程。通過學習活動的建構(gòu)，在學生認知瓶頸處創(chuàng)設真實而有用的情境，由聚焦學生的“表現(xiàn)力”到注重學生的“思維力”去設置活動鏈，激發(fā)學生的猜想與聯(lián)想，指向思維的邏輯發(fā)展方向，使課堂教學充滿思維碰撞式的對話。以問題解決為中心，關(guān)注學生能力的思維進階，使學生在科學實踐中理解知識、培養(yǎng)技能、發(fā)展智力、育養(yǎng)人格。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S]. 北京：人民教育出版社，2018：3-6.

[2] 中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2011年版）[S]. 北京：北京師范大學出版社，2012：9-16.

[3] 王磊，等.基于學生核心素養(yǎng)的化學學科能力研究[M].北京：北京師范大學出版社，2017：208-217.

[4] 人民教育出版社，課程教材研究所，化學課程教材研究開發(fā)中心.義務教育教科書·化學（九年級下冊）[M]. 北京：人民教育出版社，2015：26-32.

[5] 中學化學國家課程標準研制組.義務教育教科書·化學（九年級下冊）[M]. 上海：上海教育出版社，2015：2-9.

[6] 北京市仁愛教育研究所.義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M]. 北京：科學普及出版社，2012：142-149.

[7] 江琳才，錢揚義，李開祥.義務教育教科書·化學（九年級下冊）[M]. 北京：科學出版社，廣州：廣東教育出版社，2012：190-197.

[8] 畢華林，盧巍.義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M].濟南：山東教育出版社，2012：58-64.

[9] 楊林全.初中化學教學中“證據(jù)推理”素養(yǎng)的培育——以“酸和堿的中和反應”為例[J]. 化學教學，2021（6）：49-54.

[10]王雨，畢華林.基于三重表征實施素養(yǎng)為本的化學教學——以“甲烷”教學為例[J]. 化學教學，2021（4）：49-53，86.

[11]郭飛紅.基于“實驗和模型”的化學教學設計與實施初探——以高二有機化學“乙炔”教學為例[J]. 化學教育，2014（15）：18-23.

[12]肖宏偉.“素養(yǎng)為本”教學挖掘宏觀現(xiàn)象的微觀本質(zhì)——以“鹽類的水解”為例[J]. 中學化學教學參考，2019（5）：19-22.

[13]王祖浩.義務教育教科書化學教師教學指導書（九年級下冊）[M]. 上海：上海教育出版社，2013：3-11.

[14]陳立銘，經(jīng)雪茜.基于“主活動導學”的初中化學課堂教學范式——以“構(gòu)成物質(zhì)的基本微?！睘槔齕J]. 中學化學，2021（7）：7-10.