摘" 要：自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容?；谒季S模型的教學(xué)能提高學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)化水平，通過創(chuàng)設(shè)情境、開展實(shí)驗(yàn)、重視交流，形成解決問題的策略，促進(jìn)知識的運(yùn)用遷移。以“高中化學(xué)反應(yīng)式的書寫”為例搭建“感知—認(rèn)知—建?！苯虒W(xué)框架，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)并應(yīng)用思維模型，強(qiáng)化對學(xué)科概念的理解，提高自主學(xué)習(xí)能力，從而發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；自主學(xué)習(xí)；化學(xué)反應(yīng)式

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》指出，重視開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，倡導(dǎo)真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)，開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動，重視教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。這需要教師變革教學(xué)方式，促進(jìn)學(xué)生對化學(xué)知識的理解，建構(gòu)學(xué)科特有的思維方式、方法。教師創(chuàng)新教學(xué)策略，幫助學(xué)生建構(gòu)思維模型，能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生由被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，把課堂主動權(quán)交還給學(xué)生，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體，積極思考與交流，做到真學(xué)、深學(xué)、樂學(xué)，使學(xué)生在收獲知識、掌握方法的同時(shí)，提高自主學(xué)習(xí)能力。

學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力更多源于其內(nèi)在的主動性。思維模型是學(xué)生解決問題的抓手，能夠促使其主動思考問題，這需要教師運(yùn)用有效的教學(xué)策略進(jìn)行指引并實(shí)踐。下面以“高中化學(xué)反應(yīng)式的書寫”為例，開展提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的教學(xué)實(shí)踐探索。

一、搭建“感知—認(rèn)知—建?！苯虒W(xué)框架

教師可以圍繞促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提高，以形成解決問題的思路為抓手，將學(xué)生對問題的“感知、認(rèn)知、建?！彼季S進(jìn)行邏輯關(guān)聯(lián)，建構(gòu)教學(xué)框架（如圖1）。以化學(xué)反應(yīng)式的書寫為例，教師依據(jù)教學(xué)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)問題情境，使學(xué)生在問題的驅(qū)動下自主復(fù)習(xí)、辨析，感知并發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而交流討論，深度思考，必要時(shí)輔以實(shí)驗(yàn)探究，證據(jù)推理，形成認(rèn)知并舉例講解評價(jià)，最后歸納總結(jié)規(guī)律，拓展應(yīng)用，建構(gòu)完善思維模型。

二、“高中化學(xué)反應(yīng)式的書寫”教學(xué)設(shè)計(jì)

1. 主題內(nèi)容選擇

化學(xué)反應(yīng)式是高中化學(xué)的重要內(nèi)容，也是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)。學(xué)生需要認(rèn)識并理解化學(xué)反應(yīng)式“宏觀—微觀—符號”三重表征，能對化學(xué)思想進(jìn)行拓展與延伸，從而更好地理解化學(xué)的本質(zhì)和內(nèi)涵，建構(gòu)化學(xué)知識結(jié)構(gòu)。

高中化學(xué)反應(yīng)式的書寫涉及多種反應(yīng)類型，不僅能反映學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)、學(xué)科概念的理解程度，還能反映學(xué)生高中知識結(jié)構(gòu)化的能力水平。雖然熱化學(xué)方程式、信息型氧化還原反應(yīng)方程式和電極反應(yīng)式的書寫方法相似，但思維難度不同，學(xué)生掌握起來存在困難。若教師能運(yùn)用“感知—認(rèn)知—建?！苯虒W(xué)框架，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)書寫化學(xué)反應(yīng)式的思維模型并靈活應(yīng)用，將提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

2. 基本學(xué)情分析

高中生已經(jīng)熟悉普通氧化還原反應(yīng)方程式、離子方程式、熱化學(xué)方程式和電極反應(yīng)式的書寫，對質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律也有一定的認(rèn)識。但大多數(shù)學(xué)生缺少系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法，只是被動接受知識，缺乏知識間的關(guān)聯(lián)思考。對于化學(xué)反應(yīng)式的書寫，學(xué)生因缺乏思維的有序性、完整性，普遍存在以下問題。

熱化學(xué)方程式：錯(cuò)標(biāo)、漏標(biāo)反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)及反應(yīng)熱的單位、符號、數(shù)值。

信息型氧化還原反應(yīng)方程式：電子、電荷、元素的原子不守恒，錯(cuò)誤判斷氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物，錯(cuò)誤選擇環(huán)境。

電極反應(yīng)式：錯(cuò)誤判斷得失電子，忽視電解質(zhì)溶液的酸堿性，導(dǎo)致電極產(chǎn)物的書寫錯(cuò)誤、不守恒等。

3. 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)1：通過“感知—認(rèn)知—建模”教學(xué)框架創(chuàng)設(shè)問題情境，使學(xué)生能自主復(fù)習(xí)、辨析熱化學(xué)方程式、信息型氧化還原反應(yīng)方程式和電極反應(yīng)式的書寫?；趩栴}感知，學(xué)生通過討論、評價(jià)、實(shí)驗(yàn)等方式認(rèn)知問題，建構(gòu)思維模型，實(shí)現(xiàn)高中化學(xué)反應(yīng)式書寫內(nèi)容的知識結(jié)構(gòu)化。

教學(xué)目標(biāo)2：通過建構(gòu)思維模型，培養(yǎng)學(xué)生思維的有序性、全面性和批判性，使學(xué)生能對“宏觀—微觀—符號”進(jìn)行關(guān)聯(lián)并評價(jià)，加深學(xué)生對學(xué)科概念的理解，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力。

三、高中化學(xué)反應(yīng)式書寫的教學(xué)實(shí)踐

任務(wù)1：熱化學(xué)方程式的書寫。

師：以鈉與水的反應(yīng)為例，試說明熱化學(xué)方程式與普通化學(xué)方程式書寫的區(qū)別、聯(lián)系和意義。

生1：兩者都是用化學(xué)式表示化學(xué)反應(yīng)的等式，都可以表示鈉與水物質(zhì)的變化，描述的是客觀存在的事實(shí)，均遵循質(zhì)量守恒定律，書寫時(shí)反應(yīng)物和生成物的原子種類和數(shù)目要保持一致。

生2：熱化學(xué)方程式除了包含化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，還包含能量變化，應(yīng)遵循能量守恒定律，這是其與普通化學(xué)方程式最大的區(qū)別，也是它的重要意義和應(yīng)用價(jià)值所在。書寫時(shí)應(yīng)該標(biāo)明能量變化值，此反應(yīng)放熱，ΔH lt; 0，為“-”。

師：熱化學(xué)方程式比普通化學(xué)方程式承載更多內(nèi)涵。試判斷鈉和水反應(yīng)的熱化學(xué)方程式“2Na + 2H2O = 2NaOH + H2，ΔH = -567.5 kJ / mol”的正確性。

生3：不正確。能量的變化與物質(zhì)狀態(tài)有關(guān)，還應(yīng)標(biāo)明具體的物質(zhì)狀態(tài)。2Na（s） + 2H2O（l） = 2NaOH（aq） +H2（g）， ΔH = -567.5 kJ / mol。

師：如何證明這個(gè)反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)呢？

生4：可以用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，如用溫度計(jì)測定。

生5：鈉與水反應(yīng)劇烈，用普通溫度計(jì)測量會有危險(xiǎn)。可以采用直接觀察法，如反應(yīng)后觸摸燒杯壁等。

師：大家能否補(bǔ)充更多的鈉與水反應(yīng)放熱的實(shí)驗(yàn)證據(jù)并推理？

生6：鈉與水反應(yīng)后會熔化成一個(gè)銀色小球，說明鈉本身的熔點(diǎn)比較低，反應(yīng)放熱。

生7：鈉遇水能燃燒，產(chǎn)生火焰，是因?yàn)殁c與水反應(yīng)放出的熱量使氫氣燃燒。

師：大家嘗試書寫并判斷幾個(gè)常見的熱化學(xué)方程式，歸納并提煉此類方程式書寫的思維模型。

學(xué)生書寫、討論、建構(gòu)熱化學(xué)方程式思維模型，并注意以下要點(diǎn)。

（1）寫出正確的化學(xué)方程式；

（2）標(biāo)出反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)；

（3）標(biāo)出反應(yīng)熱的單位和“+”“-”；

（4）結(jié)合方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)寫出反應(yīng)熱的數(shù)據(jù)。

任務(wù)2：信息型氧化還原反應(yīng)方程式的書寫。

師：信息型氧化還原反應(yīng)方程式在高考中高頻出現(xiàn)。你們能否說說它的特點(diǎn)、本質(zhì)，以及需要儲備哪些基礎(chǔ)知識來解題？

生8：信息型氧化還原反應(yīng)方程式屬于信息量比較大的氧化還原類方程式。

生9：氧化還原反應(yīng)最大的特點(diǎn)是化合價(jià)發(fā)生變化，本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移。

生10：面對氧化還原反應(yīng)的考查，我們需要知道常見的氧化劑和還原劑，了解其氧化性、還原性的相對強(qiáng)弱順序等。

信息型氧化還原反應(yīng)方程式的書寫經(jīng)常以實(shí)驗(yàn)或電化學(xué)等知識作為載體。其對學(xué)生必備的基礎(chǔ)知識、遷移運(yùn)用能力、獲取信息能力、實(shí)驗(yàn)探究能力等要求較高。

師：大家嘗試練習(xí)信息型氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，思考此類反應(yīng)有什么規(guī)律，并歸納、提煉此類反應(yīng)方程式書寫的思維模型。

學(xué)生書寫、討論、建構(gòu)信息型氧化還原反應(yīng)方程式思維模型，并注意以下要點(diǎn)。

（1）確定氧化劑、還原劑及氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物；

（2）電子守恒配平：根據(jù)得失電子數(shù)相等確定氧化劑、還原劑及氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)；

（3）電荷守恒配平：根據(jù)溶液的酸堿性，選擇氫離子或氫氧根配平左右兩邊的電荷數(shù)；

（4）元素守恒配平：左右兩側(cè)哪邊少氫元素、少氧元素，哪邊就補(bǔ)水分子。

任務(wù)3：電極反應(yīng)式的書寫。

師：試舉例說明電極反應(yīng)式與信息型氧化還原反應(yīng)方程式的書寫有什么區(qū)別和聯(lián)系？需要哪些基礎(chǔ)知識儲備？

生11：兩者均需要遵守質(zhì)量守恒定律。

生12：電極反應(yīng)式發(fā)生于原電池、電解池中，均為氧化還原反應(yīng)，實(shí)質(zhì)都是將電子轉(zhuǎn)移變?yōu)殡娮拥亩ㄏ蛞苿印?/p>

生13：在氧化還原反應(yīng)知識的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該推理、掌握各微粒的放電順序。

師：單個(gè)電極的反應(yīng)式有什么特點(diǎn)？

生14：它屬于氧化還原反應(yīng)中的兩個(gè)半反應(yīng)。

生15：無論是原電池還是電解池，電子流出的一極發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子；電子流入的一極發(fā)生還原反應(yīng)，得電子。

隨后，教師布置如下練習(xí)題，讓學(xué)生作答。

近年研究發(fā)現(xiàn)，電催化CO2和含氮物質(zhì)（NO3-等）在常溫常壓下合成尿素，有助于實(shí)現(xiàn)碳中和及解決含氮廢水污染問題。向一定濃度的KNO3溶液通CO2至飽和，在電極上反應(yīng)生成CO（NH2）2，電解原理如圖2所示。

（1）電極b是電解池的__________極。

（2）電解過程中生成尿素的電極反應(yīng)式是__________。

生16：根據(jù)信息，電極b附近，H2O轉(zhuǎn)化為O2，氧的化合價(jià)由-2價(jià)升為0價(jià)，發(fā)生氧化反應(yīng)，是電解池陽極。

生17：生成尿素時(shí)，NO3-→CO（NH2）2，氮的化合價(jià)由+5價(jià)降為-3價(jià)，NO3-是氧化劑，得電子。根據(jù)電子守恒定律完成配平，得2NO3- + 16e-→CO（NH2）2；根據(jù)電荷守恒定律完成配平、溶液是酸性環(huán)境，得2NO3- + 16e- + 18H+→CO（NH2）2；根據(jù)元素守恒定律完成配平，得2NO3- + 16e- + 18H+ + CO2→CO（NH2）2 + 7H2O。

學(xué)生回答問題，嘗試書寫電極反應(yīng)式，類比、歸納、完善此類方程式的思維模型，并注意以下要點(diǎn)。

（1）判斷正、負(fù)、陰、陽電極，分析電極上發(fā)生反應(yīng)的主要物質(zhì)及電極產(chǎn)物，標(biāo)得失；

（2）電子守恒配平：判斷得失電子數(shù)；

（3）電荷守恒配平：根據(jù)溶液環(huán)境，選擇氫離子或氫氧根或其他離子配平兩邊的電荷數(shù)；

（4）元素守恒配平：左右兩側(cè)哪邊少氫元素、少氧元素，哪邊就補(bǔ)水分子。

四、教學(xué)效果與反思

通過教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生解決問題的能力有較大提高，教學(xué)效果較好。筆者主要有以下兩點(diǎn)體會。

其一，在過往教學(xué)中，學(xué)生在化學(xué)反應(yīng)式的書寫上容易犯錯(cuò)，誤以為是沒背熟、未記牢反應(yīng)式。教師運(yùn)用“感知—認(rèn)知—建?！笨蚣芙虒W(xué)，讓學(xué)生主動討論、辨析、評價(jià)問題，根據(jù)需求利用實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行推理，并書寫思維模型，增進(jìn)學(xué)生對問題和化學(xué)學(xué)科概念的理解。

其二，教師不僅要教授知識，還要傳授學(xué)生主動思考問題的方法，而思維模型建構(gòu)教學(xué)便是有效策略。教師創(chuàng)設(shè)問題情境，重視交流評價(jià)，通過教學(xué)活動引導(dǎo)學(xué)生主動建構(gòu)并應(yīng)用思維模型，形成解決問題的思路和方法，促進(jìn)知識遷移，增強(qiáng)學(xué)生主動思考問題的意識。

綜上所述，教師運(yùn)用“感知—認(rèn)知—建模”教學(xué)框架，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)并應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)式書寫的思維模型，書寫各類高中化學(xué)反應(yīng)式，不僅增進(jìn)了學(xué)生對知識的理解，促進(jìn)學(xué)生主動思考問題，還提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力，發(fā)展了化學(xué)核心素養(yǎng)。

基金項(xiàng)目：北京市教育學(xué)會“十四五”教育科研課題——“雙減”背景下發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐研究（DC2022-028）。

參考文獻(xiàn)：

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［2］譚湘湘，何彩霞. 促進(jìn)化學(xué)學(xué)科理解的單元教學(xué)實(shí)踐：以“離子反應(yīng)”單元為例［J］. 化學(xué)教學(xué)，2022（11）：49-54.