【摘要】文章以人教版高中化學(xué)必修第一冊(cè)的第二章第一節(jié)“鈉及其化合物”為例，通過記錄真實(shí)情境下的教學(xué)實(shí)例，闡述認(rèn)知沖突教學(xué)法在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用。筆者通過構(gòu)建認(rèn)知沖突，嘗試點(diǎn)燃學(xué)生的探究欲望，促使學(xué)生積極解決問題，以期樹立學(xué)生的實(shí)證思維，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，完成化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的滲透。

【關(guān)鍵詞】真實(shí)情境；認(rèn)知沖突；單元教學(xué)；核心素養(yǎng)

作者簡介：楊亞賢（1980—），女，江蘇省南京市南京師范大學(xué)附屬揚(yáng)子中學(xué)。

一、案例背景

怎樣的課堂教學(xué)有助于發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)？《論語》有云，“不憤不啟，不悱不發(fā)”，這其中的“憤”和“悱”精準(zhǔn)地描繪出了學(xué)生在面對(duì)認(rèn)知沖突時(shí)，原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)與新知識(shí)、新情境之間無法融合的學(xué)習(xí)狀態(tài)［1］。認(rèn)知沖突能幫助學(xué)生快速開啟自我矛盾系統(tǒng)的大門，聚焦學(xué)生認(rèn)知上的矛盾，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，喚起學(xué)生解決問題的緊迫性，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展，進(jìn)而促使有效學(xué)習(xí)的發(fā)生。于是，筆者在已有研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)人教版高中化學(xué)必修第一冊(cè)第二章第一節(jié)“鈉及其化合物”的教學(xué)進(jìn)行大膽改革，試圖讓學(xué)生在精心設(shè)計(jì)的教學(xué)情境中真實(shí)地體驗(yàn)矛盾經(jīng)歷，促進(jìn)學(xué)生在不斷的認(rèn)知調(diào)整中完成對(duì)新知識(shí)的建構(gòu)，并親身體驗(yàn)科學(xué)探索之美。

二、案例分析

1.教學(xué)價(jià)值

元素化合物是高中化學(xué)課堂的主干知識(shí)，其種類繁且多，知識(shí)雜而碎，不可能一一進(jìn)行探究。因此，考慮到學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)習(xí)過氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等含鈉化合物的部分性質(zhì)，人教版高中化學(xué)教材將“鈉及其化合物”作為元素化合物的開篇內(nèi)容。這對(duì)于第一次接觸以元素為核心的無機(jī)化合物知識(shí)的學(xué)生而言，無疑降低了難度，有利于幫助學(xué)生明晰學(xué)習(xí)金屬及其化合物的思路，為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。此外，基于真實(shí)情境視域下的認(rèn)知沖突來解決問題，能快速提升學(xué)生面對(duì)真實(shí)問題時(shí)的分析和推理能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

2.教學(xué)思想與創(chuàng)新

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提倡“引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)且富有價(jià)值的問題情境，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展”［2］。本節(jié)課，筆者通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，圍繞“鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)”“過氧化鈉和水反應(yīng)”“侯氏制堿法”這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合本節(jié)課核心知識(shí)點(diǎn)和考點(diǎn)開展教學(xué)，旨在讓學(xué)生體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題—提出猜想—收集證據(jù)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—得出結(jié)論的真實(shí)的科學(xué)研究歷程，從而使學(xué)生能夠基于大量的感性認(rèn)識(shí)，形成利用科學(xué)方法解決真實(shí)問題的能力，最終完成從簡單的學(xué)習(xí)知識(shí)到能力提升的梯度式跨越，多維度發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)。

三、教學(xué)過程

教學(xué)片段1：基于新舊知識(shí)的關(guān)聯(lián)點(diǎn)創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突

［情境創(chuàng)設(shè)］“以曾青涂鐵，鐵赤色如銅”（圖1），我國在西漢時(shí)，就掌握了濕法煉銅技術(shù)，請(qǐng)同學(xué)們思考，鈉與硫酸銅溶液能發(fā)生反應(yīng)嗎？如果能，請(qǐng)預(yù)測可觀察到什么現(xiàn)象？生成什么物質(zhì)？

［生1］有紫紅色的金屬銅產(chǎn)生：2Na（s）+CuSO4（s）= Na2SO4（s）+Cu（s）。

［生2］有藍(lán)色絮狀沉淀生成：CuSO4+2Na+2H2O= Cu（OH）2↓+Na2SO4+H2↑。

設(shè)計(jì)意圖：從學(xué)生熟悉的濕法煉銅這一生活實(shí)例導(dǎo)入，結(jié)合銅離子的氧化性比氫離子強(qiáng)等知識(shí)，對(duì)比鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)現(xiàn)象，基于新舊知識(shí)的關(guān)聯(lián)點(diǎn)引發(fā)認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的好奇心，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在教師一步一步的引導(dǎo)下，學(xué)生通過小組合作和探討，不斷地在提出質(zhì)疑、解決質(zhì)疑的過程中將探究引向深入，讓學(xué)生從一個(gè)旁觀者變?yōu)樘剿髡?，由配角變成主人，進(jìn)入一個(gè)“怦然心動(dòng)、浮想聯(lián)翩、豁然開朗”的境界［3］。

教學(xué)片段2：基于學(xué)生思維的障礙點(diǎn)引發(fā)認(rèn)知沖突

［情境創(chuàng)設(shè)］滴水生火（圖2）：用膠頭滴管往放在石棉網(wǎng)上用脫脂棉包裹的少量過氧化鈉粉末滴幾滴水，脫脂棉劇烈燃燒。

［產(chǎn)生認(rèn)知沖突］水不是用來滅火的嗎，為什么能使脫脂棉燃燒起來？

［引導(dǎo)］我們可以從燃燒的角度分析，滴水生火的原理是什么？

［生1］有氧氣生成，反應(yīng)放熱。

［生2］根據(jù)元素守恒定律：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。

［追問］如何驗(yàn)證反應(yīng)放熱的產(chǎn)物是氫氧化鈉還是氧氣？

［生3］驗(yàn)證反應(yīng)放熱可用手觸摸試管外壁，驗(yàn)證氧氣常用帶火星的木條，驗(yàn)證氫氧化鈉用酚酞試液。

［小組實(shí)驗(yàn)］取一只大試管，先加約3gNa2O2，再加約7mL水，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

［學(xué)生觀察體驗(yàn)匯報(bào)1］試管外壁發(fā)熱，有大量氣泡生成，將一支帶火星的木條插入試管內(nèi)部，木條復(fù)燃。（滴水生火的原因得以證實(shí)）

［學(xué)生觀察體驗(yàn)匯報(bào)2］向反應(yīng)后的溶液里滴幾滴酚酞試液，溶液變紅色，再振蕩試管，溶液褪色。

［產(chǎn)生認(rèn)知再?zèng)_突］溶液為什么會(huì)褪色？產(chǎn)物是NaOH和O2，我們學(xué)習(xí)過NaOH和O2都不能使酚酞褪色。

［引導(dǎo)］請(qǐng)同學(xué)們重新實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)觀察。

［小組討論匯報(bào)］發(fā)現(xiàn)過氧化鈉消失后，生成的氣泡并沒有很快消失，而是持續(xù)了很長時(shí)間，可能生成了一種能分解生成氧氣的新物質(zhì)H2O2。

［小組討論展示驗(yàn)證方案］在反應(yīng)后的溶液中加入二氧化錳，再滴加酚酞，觀察現(xiàn)象。

［現(xiàn)象］往反應(yīng)后的溶液加入MnO2，產(chǎn)生大量能使帶火星的木條復(fù)燃的氣體，再滴加酚酞，酚酞試液不褪色。

［結(jié)論］對(duì)于2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑這個(gè)反應(yīng)，課本上的方程式不夠完善，實(shí)際上需要分兩步進(jìn)行：（1）Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2；（2） 2H2O2=2H2O+O2↑。

設(shè)計(jì)意圖：對(duì)實(shí)驗(yàn)滴水生火和對(duì)過氧化鈉與水反應(yīng)產(chǎn)物的分析，引發(fā)了“水能滅火”和“堿使酚酞溶液變紅”相矛盾的認(rèn)知沖突，在學(xué)生思維上設(shè)置障礙點(diǎn)，讓學(xué)生在真實(shí)情境下掌握針對(duì)疑問進(jìn)行自主猜想、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究的科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的動(dòng)手能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生在體驗(yàn)中逐漸養(yǎng)成能用辯證唯物主義觀點(diǎn)看待問題，敢于質(zhì)疑、樂于參與、勤于思考和勇于探索的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高學(xué)生的科學(xué)意識(shí)。

教學(xué)片段3：基于新舊知識(shí)的矛盾點(diǎn)創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突

［科學(xué)史話］我國著名化學(xué)家侯德榜首創(chuàng)的聯(lián)合制堿法（又稱為“侯氏制堿法”），在國際堿界享有盛譽(yù)。該法生產(chǎn)的“紅三角”牌純堿顏色與質(zhì)量均為上乘，而且價(jià)格低廉，其原理如下。

（1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3

（2）NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓（NaCl（aq）飽和）

［學(xué)生認(rèn)知］第二個(gè)反應(yīng)是復(fù)分解反應(yīng)。

［學(xué)生再認(rèn)知］所有的鈉鹽都是可溶的，不滿足復(fù)分解反應(yīng)的條件。

［產(chǎn)生認(rèn)知沖突］為什么第二個(gè)反應(yīng)能發(fā)生？

［引導(dǎo)］請(qǐng)大家結(jié)合表2展開思考。

［小組討論匯報(bào)］因?yàn)槁然c是飽和溶液，而且同溫度時(shí)NaHCO3溶解度比NH4HCO3、NaCl、NH4Cl低得多，所以，在生產(chǎn)中只要不斷地添加原料使氯化鈉溶液達(dá)到飽和，就會(huì)有碳酸氫鈉的析出，物質(zhì)的析出也可看成是有沉淀物質(zhì)的生成。

設(shè)計(jì)意圖：人教版2019年高中化學(xué)必修第一冊(cè)只在“科學(xué)史話”中對(duì)侯氏制堿法做了簡單介紹，但是歷年來高考題中高頻出現(xiàn)有關(guān)侯氏制堿法的題目，因此研究為什么能產(chǎn)生NaHCO3沉淀至關(guān)重要。結(jié)合學(xué)生初中所學(xué)的“所有鈉鹽都可溶”口訣和復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件，教師使學(xué)生內(nèi)心產(chǎn)生矛盾和糾結(jié)，再指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手查閱有關(guān)資料，能讓學(xué)生在無意識(shí)中開拓思維。同時(shí)，基于溶解度在侯氏制堿法中的偉大應(yīng)用，教師幫助學(xué)生建構(gòu)起對(duì)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生條件的認(rèn)知，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

四、教學(xué)反思

1.真實(shí)情境視域下認(rèn)知沖突教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)

《中國高考評(píng)價(jià)體系》提出：“創(chuàng)設(shè)真實(shí)合理的情境，設(shè)置新穎的試題呈現(xiàn)和設(shè)問方式，要求即將進(jìn)入高等學(xué)府的學(xué)生，在新穎的、陌生的情境中積極主動(dòng)地去思考?！保?］也就是說，在課堂上巧妙地設(shè)置認(rèn)知沖突，一方面可以讓學(xué)生在真實(shí)的情境中發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而引發(fā)改進(jìn)、總結(jié)、反思問題的連鎖效應(yīng)。同時(shí)在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生在此過程中自然形成解決問題的能力，思維能力實(shí)現(xiàn)梯階式上升。另一方面，能夠有效吸引學(xué)生的注意力，提升學(xué)生的專注力，提高學(xué)生的參與度，讓課堂教學(xué)充滿活力，最終實(shí)現(xiàn)新課標(biāo)指向的“立德樹人、學(xué)科育人”，將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落到實(shí)處。

在教學(xué)中設(shè)置基于真實(shí)情境的認(rèn)知沖突，無疑是發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力和開拓學(xué)生思維的最佳方式。在課堂上利用樸實(shí)的設(shè)計(jì)留白延伸教學(xué)內(nèi)容，能夠啟發(fā)學(xué)生的思維，在認(rèn)知沖突中為學(xué)生增加營養(yǎng)，有利于學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，從而為學(xué)生的未來發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

2.局限性

認(rèn)知沖突教學(xué)法是一種讓學(xué)生的思維與已經(jīng)形成的舊有認(rèn)知產(chǎn)生碰撞，使其處于失衡狀態(tài)，從而高效調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究欲望，最終達(dá)到新的認(rèn)知平衡的教學(xué)方式，這對(duì)學(xué)生的悟性提出了較高的要求。

因此，教師在教學(xué)中設(shè)置認(rèn)知沖突時(shí)不能流于形式，且知識(shí)跨度不能太大。教師要花大量時(shí)間解讀和深度理解教材，下功夫研究學(xué)情，結(jié)合學(xué)生的學(xué)業(yè)水平能力，仔細(xì)斟酌，精心設(shè)置與學(xué)生已有知識(shí)相符的認(rèn)知沖突。

綜上所述，基于真實(shí)情境視域下實(shí)施認(rèn)知沖突教學(xué)法須基于教材，改進(jìn)教法，為學(xué)生拾級(jí)而上搭梯建臺(tái)，以達(dá)到滲透化學(xué)核心素養(yǎng)的初衷。

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