基于认知图式的化学教学设计

白青

摘 要：认知图式是抽象的认知结构，用来解决复杂抽象的问题。教学设计是教师专业能力的核心。化合价是基本的化学用语。本文基于化学教学设计的认知图式，呈现化合价教学设计。

关键词：认知图式；教学设计；化合价

中图分类号：TQ050文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）06-0072-01

1.基于认知图式的化学教学设计结构

“认知图式”由皮亚杰提出，是用来应付特定情境的认知结构。梁永平教授将教师的教学认知图式分为要素性、内容类型、具体内容3个层次[1]。化学教学设计是指化学教师根据教学目的、化学教学内容和学生实际情况，分析教学问题、设计解决方案、评价方案、修正方案的一个系统的过程。梁永平教授将要素性教学认知图式分为以下8个环节：[2]

2.基于认知图式的化学教学设计案例——“化合价”教学设计

（1）教学内容分析（WWHW模型[3]）

1） 课题内容知识是什么？

①化合价定义、表示及规律②常见元素和原子团的化合价③化合价的应用。

2）课题知识的价值是什么？

①化合价是基本化学用语，也是氧化还原反应的基础；②利用化合价能够正确书写化学式；③加深对原子结构的掌握。

3）课题知识是如何产生的？

科学家长期探索得出。

4）课题知识为什么是合理的？

由化合价推导出的化学式与实验测定结果一致。

（2）学生知识或经验分析。已有知识：学习了离子符号、原子结构示意图及其稳定结构，熟悉常见物质的化学式。认识误区：认为化学式中原子个数比没有规律。待学习和深化：①化合价概念、表示及规律②常见元素的化合价③化合价应用。

（3）教学目标设计。通过讲述化合价发展史，让学生体会化合价的本质，并形成实事求是的科学态度。通过多媒体展示NaCl的微观构成过程，学生讨论交流，掌握化合价规律以及常见元素的化合价。

教学重点：①化合价概念、表示及规律；②常见元素的化合价③化合价应用。 教学难点：化合价概念的建立。

（4）作业设计（理解性、掌握性、评价性作业）

化合价的应用→人教版九年级上册化学课本88-89页习题：2（4）、3、4、5、6。

评价性作业：从C-O-Mg+N+K+1五种元素中选择适当的元素，组成一种符合要求的物质，并用化学式填空：单质 ，非金属氧化物 ，由三种元素组成的化合物 。

（5）教学基本思路的形业

片段一：学生熟悉的化学式→不同物质组成元素个数比不同→化合价概念→化合价概念史，了解化合价是元素的一种性质。

片段二：NaCl的微观构成过程→由原子结构推导元素的化合价，理解元素化合价的来源，得出具体概念。

片段三：边读边写→区分化合价与离子符号的表示方法，准确掌握化合价的表示。

片段四：解读课本案例→做游戏（扮演元素找朋友），掌握由化合价推化学式的应用；并用化合价规律检验所形成的化学式是否正确。

（6）学生学习主题设计

主题一：化合价概念的本质是什么？主题二：为什么该种元素是这个化合价？主题三：如何表示化合价？主题四：哪些元素间可以组成纯净物？

（7）教学活动的设计

主题一：化合价的本质是什么？

[师]列出化学式HCl、H2O、 Fe2O3，让学生观察其组成元素个数比。

[生]不同。

[师]每种纯净物只有一个化学式，科学上通过实验测定，初中阶段用化合价推求。

[师]17世纪，定比定律（化合物的组成有其特定定律）被广为接受。1857年，弗兰克兰用“原子数”“亲和力单位”表示元素的化合力—化合价的基础思想已形成。1867年凯库勒首次使用“化合价”一词，开始被普遍应用。直到1991年，“化合价”开始在书本中被引用。

[生]概念的由来漫长、严谨。

[师]科学是需要实事求是的。化合价是元素的一种性质，是原子间在相互化合时原子的数目关系。

主题二：为什么该种元素是这个化合价？

[师]多媒体展示NaCl的微观构成过程（Na原子结构示意图 、Cl原子结构示意图 ）。化学反应中，原子为达到8电子稳定状态，必得失电子。Na原子与Cl原子化合时，Na原子失去一个e—，显+1价；Cl原子得到一个e—，显-1价。

[生]原子结构决定化合价。

[师]把原子在化学反应中能够提供（获得）电子的数目，定为该元素的化合价数值；若提供电子，化合价显正价；若获得电子，化合价显负价。

主题三：如何表示化合价？

[师]化合价的表示是在元素符号正上方标明电量和电性，用“+n（-n）”表示（n为具体数值）。如，Mg显+2价，即

[师]边读边写出氧元素的化合价、离子符号并对比。

[生]化合价：“+（-）”在前，n在后，位于元素正上方。离子符号：n在前，“+（-）”在后，位于元素右上角。

[师]化合价的电量“1”不可省，而离子符号的电量“1”可省。

主题四：哪些元素间可以形成物质？

[师]思考H、Na、Cl、O元素能组成哪些化合物，找同学扮演H、Na、Cl、O原子，进行“找朋友”游戏构成化合物，其余同学分析“朋友组合”是否正确。

[生]找朋友。

[生]“朋友组合”是HCl、H2O、H2O2、NaCl。

[个别学生]还有Na2O。

（作者单位：山西师范大学）

参考文献：

[1][2][3]梁永平.论化学教师教学认知的基本图式[J].化学教育，2013（10）：3-7.