培养学生学科观念的化学课堂教学策略

陆军

摘要：2012年的江苏省高中化学优秀课评比活动，以“基于培养学生学科观念的高中化学课堂教学”为主题，以有关金属及其化合物的4个课题为载体。呈现的教学策略主要包括：通过分析物质的构成，让学生从微观层面理解物质的性质；通过探究多样的转化反应，让学生在实验中发现物质的性质；通过物质的归类分析，让学生在比较中认识物质的性质；通过将学科知识联系社会生活，让学生真实感受化学学科的价值。由于化学学科观念具有独特的教学价值，所以教师要善于发现课程中的学科观念体系，引导学生从化学事实中提炼学科观念，并通过实践运用等环节获得巩固和提升。

关键词：化学学科观念；教学策略；优秀课

文章编号：1005—6629（2013）5—0004—03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

于2012年12月举行的江苏省高中化学优秀课评比活动，以“基于培养学生学科观念的高中化学课堂教学”为主题，以“碳酸钠的性质与应用”、“镁的提取及应用”、“铝的氧化物和氢氧化物”、“铁、铜及其化合物的应用”4个金属及其化合物的教学课题为载体。本次教研活动对于高中化学教学中进一步落实学生学科观念的培养目标具有积极意义。

1 中学化学学科观念的主要内涵及其教学价值

自“形成有关化学科学的基本观念”列为中学化学课程目标以来，如何实施基于观念建构的课堂教学成了化学教育的热点问题。一般认为，化学学科观念不是具体的化学知识，也不是化学知识的简单组合，而是学生通过化学学习后在头脑中建立起来的概括性认识，也就是在深入理解化学学科特征的基础上所获得的对化学的总括性认识。具体表现为个体主动运用化学思维方法认识身边事物或处理问题的自觉意识和思维习惯。

关于化学学科观念的内涵，国内外学者从多种不同角度展开研究。其中最为简明的表述是将化学基本观念分为知识类观念、方法类观念和情意类观念3个维度，继而又分为元素观、微粒观、变化观、实验观、分类观和化学价值观6个方面。由此建构的化学学科基本观念体系如图1所示。

中学化学学科观念的教学价值主要表现在以下3个方面：（1）有利于激发学生对化学学习的持久兴趣。注重化学学科基本观念的教学，促使学生不断形成和巩固必备的学科基本观念。学生就会尝试运用这些基本观念进行新的学习活动与实践活动，当他们运用自身观念在实践中获得成功体验的时候，就能深化他们对化学知识价值的认识，从而更加乐于探究物质变化的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦，并感受化学世界的奇妙与和谐。（2）有利于增进学生对化学知识的深入理解。化学学科观念是以化学知识为载体而存在的，它的形成以对具体化学知识的深入理解为前提，同时化学学科观念又“具有超越事实的持久价值和迁移价值”，能促进学生在后续的学习中进一步深入理解化学知识。例如，学生在初步形成元素观和微粒观之后，就容易发现有关元素化合物知识中的内在规律，能从微观的层面理解物质的性质、反应的现象以及物质之间的转化关系。（3）有利于促进学生化学学科素养的全面发展。化学基本观念的形成既是认知性的，也是体验性的。教师全面把握化学课程中的学科观念体系，并进行基于观念建构的学科教学，能够使学生亲身体验化学知识的发现过程和应用价值，感悟化学知识中蕴含的思想、观点和方法，从而实现化学学科素养的全面提升。

2 金属及其化合物教学中学科观念的培养策略

纵观27位选手的教学设计可以发现，金属及其化合物的教学为实现化学学科基本观念的教育功能，主要的教学策略包括以下4个方面。

2.1通过分析物质的构成，让学生从微观层面理解物质的性质

“化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学”，微粒观是化学学科基本观念的重要组成部分。在中学化学课程范畴内，微粒观主要包括物质是由分子、原子、离子等不同种类的微粒构成的，物质的微观结构决定了物质的宏观性质，化学反应是微粒间按照一定方式相互作用的结果等几个方面的内涵。

对于碳酸钠和碳酸氢钠的教学，一位教师从以下两个方面关注学生微粒观的培养：一是在引入新课之后，先让学生分析碳酸钠和碳酸氢钠的组成，让学生从中发现“碳酸钠和碳酸氢钠的阳离子相同，阴离子的组成上相差一个氢原子”，再引导学生依据“物质的组成决定物质的性质”的已有认识，探究碳酸钠和碳酸氢钠性质的相似性和差异性。二是在比较碳酸钠和碳酸氢钠与酸反应的教学环节中，先让学生“在2个小药瓶中分别放入等质量的Na₂CO₃和NaHCO₃固体，再通过针筒注入等体积等浓度的盐酸，观察针筒的变化”，以获得“NaHCO₃与盐酸反应更剧烈，生成气体的体积更大”的实验现象。在学生思考其中的原因时，再进行演示实验，“向加有酚酞试剂的Na₂CO₃溶液中逐滴加入盐酸，并设问“在向Na₂CO₃溶液中滴加盐酸时会产生少量气泡，经过振荡气泡会消失，这又是为什么？”然后继续演示“在充满二氧化碳的饮料瓶中加入碳酸钠溶液，饮料瓶变瘪”的实验，同时播放模拟溶液中粒子结合方式的动画，以说明碳酸根与酸反应是分步的，先结合一个氢离子生成碳酸氢根，再结合氢离子生成二氧化碳，从而解释“NaHCO₃与盐酸反应更剧烈，生成气体的体积更大”的实验现象。

上述案例中，教师主要从对物质微粒构成的分析入手，用“结构决定性质”的观念指明探究物质性质的方向，并在促进学生认识物质性质的同时，形成从微观层面理解物质性质和变化的思维方式。

2.2通过探究多样的转化反应，让学生在实验中发现物质的性质

物质是不断变化的，变化是有层次的，物质变化的层次性随外界条件的不同而不同，其中化学变化是化学研究的重要内容，而且化学变化也是有—定规律可循的。按照化学变化的规律可以实现物质之间的转化并合成所需要的新物质，同时根据物质在化学变化中的表现也可能发现物质的某些性质，完善物质的有关知识体系。

在铝的氧化物和氢氧化物的教学中，一位教师通过两个不同思维方向的实验室制备氢氧化铝方法的探究，使学生充分认识氢氧化铝的两性。教学过程中，首先引导学生由胃药选择氢氧化铝作为中和胃酸过多的试剂，而不选择氢氧化钠或氢氧化钙的事实，形成氢氧化铝是一种弱碱的猜想。然后引导学生通过碱与可溶性铝盐反应制备氢氧化铝实验的探究，发现氢氧化铝能溶于过量氢氧化钠溶液而不溶于过量氨水的现象，认识氢氧化铝的弱酸性以及氢氧化钠、氨水、氢氧化铝碱性由强到弱的变化规律，得出制备氢氧化铝的较好方案之_是“可溶性铝盐和弱碱反应”。进而引导学生通过酸与可溶性偏铝酸盐反应制备氢氧化铝实验的探究，发现氢氧化铝能溶于过量盐酸而不溶于过量碳酸的现象，认识氢氧化铝的弱碱性以及盐酸、碳酸、氢氧化铝酸性由强到弱的变化规律，得出制备氢氧化铝的又_较好方案是“可溶性偏铝酸盐和弱酸反应”。这一对实验室制备氢氧化铝方法的探究过程，不仅帮助学生认识了氢氧化铝的两性，同时还有利于学生完善认知结构中物质分类的知识体系。

在上述案例中，教师注意从引导学生实现有关物质之间的转化人手，让学生根据物质在变化中的表现认识新物质的性质，形成从转化的角度认识物质性质的思维方式。

2.3通过分析物质的归类，让学生在比较中认识物质的性质

“分”、“别”、“类”等观念，是随着社会分工的出现而自然产生的重要观念。分类是“根据对象的共同点和差异点，将对象区分为不同的种类，而且形成一定从属关系的不同等级的系统的逻辑方法”。运用分类观念不仅能使有关化学物质及其变化的知识系统化，还可以通过分门别类的研究，发现物质及其变化的规律。

关于氧化铝的教学，一位教师从物质的类别人手，引导学生经历了对氧化铝的分类提出猜想、设计验证和得出结论的探究过程。首先，通过“毛刷实验”的视频引入新课，并指导学生进行“毛刷实验”制得少量氧化铝，在引导学生回忆氧化物分类的基础上，让学生对氧化铝是属于碱性氧化物还是酸性氧化物提出猜想。然后，设问“能否尝试设计出一个实验，去探究这种由你们亲手制出的白色固体究竟属于酸性氧化物还是碱性氧化物？”在对学生设计的实验方案进行评价和调整之后，让学生进行氧化铝分别与盐酸和氢氧化钠溶液反应的实验，发现氧化铝既溶于盐酸又溶于氢氧化钠溶液的性质。最后结合有关反应的化学方程式，使学生认识到氧化铝既可以和强酸反应生成铝盐，又可以和强碱反应生成偏铝酸盐，从而认识到氧化铝属于两性氧化物。

在上述案例中，教师注意从引导学生对物质进行归类分析入手，让学生通过与同类已知物质的比较认识新物质的性质，同时形成从分类的角度认识物质性质和变化的思维方式。

2.4通过将学科知识联系社会生活，让学生真实感受化学学科的价值

本次优秀课评比活动所安排的4个关于金属及其化合物的教学课题，都与生产、生活具有紧密的联系。授课教师在教学设计中都注意了利用这些知识对学生进行化学价值观的培养，像膨松剂、镁合金汽车、神舟飞行器、红宝石、蓝宝石、阿尔茨海默症、斯达舒、速菲力、青砖红砖等是本次优秀课评比活动中的高频词语。正如多位教师在反思自己的教学设计时所说的，化学教学要让学生”从生活走进化学、用实验探究化学、从化学走向社会”，或要让学生感受到“生活中充满化学，用化学看懂生活”。

随着化学科学的发展，人们已经逐渐体会到“迅猛发展的化学已成为生命科学、材料科学、环境科学、能源科学、信息科学等领域的重要基础，它在解决人类社会发展过程中面临的有关问题、提高人类的生活质量、促使人与自然和谐相处等方面发挥着重要的作用。”中学化学教学为了让学生深切地体会到学科的这一特点，就应该使化学教学贴近生产和生活实际，让学生感受到化学知识的实用价值。

3 基于学科观念建构的化学教学应注意的几个问题

相对于学科知识而言，中学化学课程中的学科基本观念，除了与有关概念和原理相对应的内容以外，大多具有一定的隐蔽性，而且学科观念的培养不是一蹴而就的。结合本次优秀课评比活动可以看出，基于观念建构的化学教学应该注意以下几个问题：

首先，教师要善于发现课程或教材中的学科观念体系。早在1995年就有学者指出，“对于教师来说，更重要的是发现教材中的科学观念体系”。因为只有这样，教师才能全面把握学科观念的基本内容，明确学科观念与学科知识的主要结合点，并有的放矢地进行系统的教学设计在引导学生理解化学核心概念和基本原理的基础上，逐步习得化学学科的有关基本观念。

其次，化学学科基本观念的培养必须以化学事实为基础。因为一切观念都是人脑对客观事物的概括性认识。有关元素及其化合物知识的学习是学生积累化学事实的重要途径，教师要充分利用这些事实性知识所提供的良好契机，帮助学生从这些客观事实中提炼出相应的学科观念，以实现形成有关化学学科的基本观念的课程目标。

另外，化学学科观念的形成还需要经历实践运用等过程。为此，化学教学在实施基于观念建构的学科教学时，不仅要帮助学生从化学事实的学习中认识相应的学科基本观念，同时还要充分利用学科观念本身所具有的迁移价值，指导学生利用已有的学科观念进行新知识的学习和解决实际问题等实践活动，以促进他们对已有学科观念的巩固和提升。