科学探究式的“氯、溴、碘化学性质变化规律”课堂设计

◎柴瑞娟

一、引言

我国于2016年9月13日正式颁布了《中国学生发展核心素养》，并以此引领新一轮的课程改革。如果说学科知识是学科核心素养形成的主要载体，那么课堂教学就是学科核心素养形成的重要依托［1］。笔者以上海科学技术出版社高中化学课本中“氯、溴、碘化学性质变化规律”为例，结合学科核心素养、课程基本要求设计形成科学探究式的课堂设计。

氯、溴、碘化学性质变化有无规律可循？针对这个问题，学生往往急于寻找实验证据，习惯于从宏观视角即氯、溴、碘能与哪些物质反应来得出性质变化规律，而忽略从微观层面预测、解释其变化本质的过程。究其原因，一方面学生将宏微观割裂开来看问题，缺乏从宏微观相结合的视角分析问题的能力，不能将氯、溴、碘原子结构与化学性质变化规律相结合。另一方面，学生尚未形成基于已有知识进行理论推测，再寻找证据证实或证伪的能力。《普通高中化学课程标准》中提出如下要求：认识化学科学研究需要实证与推理，注重宏观与微观的联系；了解科学探究过程包括提出问题和假设、设计方案、实施实验、获取证据、分析解释或构建模型、形成结论等步骤。“氯、溴、碘化学性质变化规律”的设计中应注重科学探究中的理论探究与证据推理过程，并着力帮助学生构建宏微观双重视角［2－3］。

二、课堂设计思路

笔者基于科学探究基本规程对本节内容进行设计，具体内容如下：

1.理论分析、提出假设 在氯气性质的学习中，学生已对“结构决定性质”的理念有了初步认识。但仍缺乏将其运用到推测氯、溴、碘性质变化规律的能力。可通过“科学探究的流程是什么？化学性质与什么有关？”等问题引发思考。学生从“氯原子结构决定氯气化学性质”入手，推知宏观性质与微观结构相关。再要求学生写出氟、氯原子结构示意图，教师给出溴、碘原子结构示意图，并提示学生从多角度求同、求异。从最外层电子数相同、电子层数不同推知性质变化规律：相似又有不同。不仅能帮助学生培养从宏微结合视角看问题的素养、建立结构与性质关系的思维框架，也为学生搭建体验科学探究过程中的理论分析、提出假设的平台，提高分析和解决问题的能力。

2.实验证据证实或证伪 基于科学探究规程，教学流程自然过渡到基于宏观实验证据证实推测或证伪阶段。学生已对氯气的性质进行了系统学习。因此，可基于已有认知展开探究，即回顾氯气化学性质，运用类比、演绎的方法推测溴、碘的化学性质。设计如下：

①回顾氯气与金属铁、铜的反应，教师给出溴或碘可与金属反应的证据，学生得出氯、溴、碘化学性质相似性；回顾氯气与H2的反应，教师给出氟、溴、碘与H2反应的实验视频，学生得出化学性质的相似性，但反应条件又有差异，得出递变性与活泼性顺序。该部分内容可为其他实验证据的推测提供基础。

②基于①中已得出的结论与氯气的其他性质（氯气与水、NaOH溶液的反应），推测溴、碘可能具有的性质，接受性学习与自主性学习交融相长。

③归纳探究氯、溴、碘性质变化规律的证据与比较物质化学活泼性的方法。同时引发学生思考：还有哪些实验证据可验证此处得出的结论，突出归纳与拓展的思想。

④基于初中铁、铜活泼性比较实验，学生设计并开展实验比较氯、溴、碘活泼性。利用实验探究等自主操作活动，体验具体问题解决过程，有效发挥学生主体作用，促进知识的理解和思想方法的体悟。

3.分析解释、得出结论 《普通高中化学课程标准》要求学生能根据微观结构预测物质可能的性质，也要求能依据微观结构解释其原因。即不仅要求能从氯、溴、碘原子结构预测性质，也要求能依据微观结构解释氯、溴、碘性质变化的原因。即引导学生解释：氯、溴、碘原子最外层电子数相同，因而化学性质相似；电子层数不同，因而化学性质又有差异，由于电子层数递增、得电子能力减弱，因而活泼性递减。最终，得出氯、溴、碘化学性质既相似又递变的结论。

三、结束语

将整堂课基于科学探究的规程进行，提出假设并逐一列举实验证据，再基于证据分析推理，解释证据与结论之间的关系，构建探究问题的思维框架。在达到课堂目标“理解探究氯、溴、碘性质差异性和递变性的实验方案、描述实验现象、比较三者活泼性”的基础上，帮助学生认识宏观性质与微观本质间的关系，微观中窥宏观，宏观中现微观，提升从宏微观相结合的视角看问题的能力。同时，也令学生学会收集证据，建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。将科学研究的基本规程渗透在日常教学中，从立论、立证到结论，引导学生体验科学探究全过程，可为学生核心素养金字塔的构建、关键能力的提升助力。