CASES-T模型在“硅酸盐矿物与硅酸盐产品”教学中的应用

许如意

（浙江省绍兴市新昌中学 浙江绍兴 312500）

一、研究背景

《普通高中化学课程标准(2017年版)》中每一主题的课程内容由“内容要求”“教学提示”“学业要求”等三个部分构成，其中“教学提示”又包括“教学策略“”学习活动建议”“情境素材建议”，郑长龙教授对该设计意图进行深入分析后提炼出了CASES-T模型，以此解释课程内容呈现结构，如图1所示。

CASES-T模型是化学课堂教学系统的构造模型，“内容”回答学什么的问题， “活动”回答怎么学的问题，“情境”回答在什么氛围下学的问题， “评价”回答学得怎么样的问题，“策略”回答如何使学生学得更有效的问题。这5个要素只有作为整体发挥作用， 才能实现系统的功能， 达成系统的“目标”。[1]

对于“硅酸盐矿物与硅酸盐产品”一课，结合资料查阅以及之前的日常教学听课观察所得，我发现本课内容少，知识要求低。现阶段本课的教学主要分为两种类型：第一类是在进行课堂教学时大多只是对本课的基础化学知识进行一个简单的介绍，基本以图片或实物来展示日常生活中常见的硅酸盐产品（玻璃、水泥、陶瓷），并提出“硅在地壳中的含量”“硅在自然界中的主要存在形式”等问题进入硅酸盐产品的一系列教学学习；第二类是以文化视角进行设计，深挖化学史，对硅酸盐产品的演变历史进行详细介绍，充分体现人文内涵，弥补化学文化的缺失。

但在新课程标准背景下，利用CASES-T模型进行本堂课的教学在前人的课堂教学研究中并没有出现，因此本文旨在运用新课程理念中的CASES-T模型进行“硅酸盐矿物与硅酸盐产品”的课堂教学，创设真实情境，围绕化学学科核心素养的发展设计和实施教学，实现学科知识、认知思路和核心观念的建构。

二、教学设计

以苏教版“硅酸盐矿物与硅酸盐产品”的教学为例，呈现运用CASES-T模型进行的高中化学课堂教学。

首先基于课程标准中课程内容对该部分相关要求与建议的理解，呈现如下：

（一）目标（Target）

“硅酸盐矿物与硅酸盐产品”位于苏教版化学1专题3第三单元第1课时，教学内容主要包括硅酸盐的表示方法、Na2SiO3水溶液的性质和三大传统的硅酸盐产品等，属于元素化合物知识范畴，为下一节课“二氧化硅与信息材料”的学习作铺垫。在专题一二的学习中已学习了物质分类观念和Na2CO3的性质，所学知识可以服务于本节课Na2SiO3的性质教学，高中化学学科核心素养是学生综合素质的具体体现，需要在教学过程中渗透化学核心素养的发展，因此设置了基于核心素养的教学目标，具体如下：

（二）内容（Content）

学业要求可以指导教学方向与内容，故结合本节课的学业要求，可以设计如下的教学内容：

[环节一]神秘“宝衣”—设置历史故事东汉时有一件神秘“宝衣”可以“以火浣衣”这一真实情境，在此情景下设置问题链揭开神秘“宝衣”的面纱，从宏观走向微观的组成与结构，从硅酸盐的最基本结构Si-O四面体出发，理解由石棉制成的“宝衣”不怕火，并加热石棉网加以验证；由结构决定性质，探究结构相似的Na2SiO3溶液的耐火性，进行对比实验，总结科学探究解决问题的一般方法；进一步提出问题“宝衣”可能怕什么，引到结构相似的Na2SiO3溶液性质探究，给出方法导引—“学习化合物性质的一般方法”。

结合与Na2CO3性质相似，预测性质，实验探究，最后揭晓“宝衣”的庐山真面目。

[环节二]硅酸盐产品—性质决定应用，硅酸盐性质稳定，应用广泛，介绍像“宝衣”一样以硅酸盐矿物为原料制成的其他硅酸盐产品，结合高炉炼铁中产生炉渣的反应推断制备玻璃的反应原理，进而学习水泥与陶瓷以及其他新型硅酸盐产品如分子筛。

[环节三]认知模型—总结与核心素养相关的认知模型并布置“硅作为古老而具有青春活力的元素”在现代信息技术上创造的价值，留下悬念。

（三）活动（Activity）

实验教学是化学教学的核心组成部分，学生在进行实验探究的过程中，培养高阶思维，本课在环节一中利用问题链设置了实验，例如：

（1）如何验证Na2SiO3溶液耐火？

学生活动：利用火柴棒、石棉网、酒精灯、蒸馏水、Na2SiO3溶液，讨论并设计实验方案。

[生]考虑到对照实验的设计原则，故将两根相同的火柴棒，一支浸入蒸馏水，一支浸入Na2SiO3溶液，吸湿浸透后取出，同时置于石棉网上加热，观察现象。

表1 Na2SiO3溶液耐火性实验

图2 Na2SiO3溶液耐火性实验

总结形成科学探究解决问题的一般方法：提出问题、设计方案、实验探究、收集证据、解释结论。

设计意图：渗透结构决定性质的学科思想，将认识思路结构化，进一步对Na2SiO3溶液耐火的性质，设计实验方案，并进行探究实验，诊断并发展学生实验探究的水平，发展科学探究的意识。

（2）讨论并设计实验方案探究Na2SiO3可能有的化学性质？

[生]由于Na2SiO3与Na2CO3性质相似，预测Na2SiO3溶液可能呈碱性，可加酚酞检验，再者可以加酸如盐酸观察现象。

表2 Na2SiO3的水溶液性质探究

设计意图：通过学习化合物性质的一般方法，对Na2SiO3溶液的性质进行预测与探究，诊断并发展学生对物质性质的探究水平和认识的水平，同时在学生实验过程中注重实验操作的规范性与细节性的指导，培养学生良好的实验习惯。

[师]发现一瓶久置的Na2SiO3溶液下面有一层白色凝胶状沉淀，未曾向其中加试剂，猜想可能的原因？

[生]空气中的CO2溶于水生成H2CO3，与Na2SiO3反应产生H2SiO3。

[生]书写方程式—Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3↓ + Na2CO3

设计意图：通过发现久置的Na2SiO3溶液中白色凝胶状沉淀，书写CO2通入Na2SiO3溶液的方程式，将“宏观-微观-符号”三重表征有机融合，让学生的思维能力从单一水平向关联水平发展。

（四）情境（Situation）

创设真实问题情境，以问题为导向，建立宏观与微观的联系，实现知识结构化、认识思路结构化，在过程中渗透化学学科核心素养的培养，建立认知模型，开展建构学习、探究学习。

[情境]东汉桓帝时，大将军梁冀有一件“宝衣”。一天，他与朋友吃饭，不小心在“宝衣”上洒了油迹，遂“以火浣衣”，当取出“宝衣”时，发现油迹消失了，“宝衣”更亮了，没有任何损伤，大家都很疑惑“宝衣”为什么不怕火呢？

在此情境下以问题为导向进行教学，具体如下：

（五）评价（Evaluation）

新课标倡导及时评价学生在不同学习阶段学科核心素养的达成情况，实现“教、学、评”一体化，使每个学生的核心素养得到发展，过程与结果都予以评价，诊断并发展学生核心素养。

本节课的学习评价方式包括以下几种：

（1）课堂提问的设计应有意识的关注素养的达成及诊断。例如：宝衣是由石棉制成的？引导学生关注其微观结构，进而了解其性质及应用；Na2SiO3可能有的性质？引导学生关注结构相似的物质的性质，预测其化学性质并进行探究。

（2）课堂点评应有的放矢，增强核心素养的指导性。例如，通过对Na2SiO3溶液耐火的探究实验设计方案的交流与点评，诊断并发展学生实验探究的水平（定性水平、系统水平）；通过对Na2SiO3溶液性质的预测与探究，诊断并发展学生对物质性质的探究水平和认识物质的水平（孤立水平、系统水平）；从学科本原出发启发学生进一步概括出结构、性质、应用间的认知模型，将认识思路和核心观念结构化。

（3）发挥课堂练习与课后作业对发展核心素养的重要功能。根据学业要求精选课堂练习与作业，及时评价与反馈，同步实施，形成合力，促进核心素养发展。

（六）策略（Strategy）

结合学业要求与教学目标，本课的教学策略如下：

（1）“教”的策略—创设情境，问题导向。设置合适真实的教学情境，促进学生体会化学学科的价值与魅力。本文设置的神秘宝衣这一历史故事背景真实，在中国周代就已用石棉制作织物，因沾污后经火烧即洁白如新，故有“火浣布”之称，在此情境下，设计问题链和实施教学，开展探究学习，引领学生走进硅酸盐的世界，体会化学科学对人类的意义。

（2）“学”的策略—实验探究，建构模型。实验是化学的重要组成部分，开展一系列实验探究活动，在实验设计到完善再到实施的这个过程，让学生结合所学知识与技能，有效发展自身核心素养；并总结科学探究解决问题的一般方法，建构结构、性质、应用的认知模型。

（3）“评”的策略—多维评价、外显思维。紧紧围绕核心素养与学业要求制定学习评价目标，开展多维评价，外显学生的思维过程，进行有效诊断。

三、教学反思

本课在新课程标准背景下运用CASES-T模型进行教学，设计并重构了“硅酸盐矿物与硅酸盐产品”的教学内容，凸显了核心素养，避免教学内容的科普化，单调化，突破了传统的教学模式，深刻认识到该模型对化学教学实践的指导作用。

在CASES-T模型的指导下从知识角度，我们以石棉制成的“宝衣”可以“以火浣衣”的案例探究了硅酸盐的结构与性质，又从结构出发理解了硅酸盐的性质以及应用与制备，逐渐建立结构决定性质，性质决定应用，应用反映性质，性质反映结构的认知模型。从素养角度，我们将宏观与微观结合，进行科学探究，并进一步进行证据推理，解决问题在这个过程中感受化学对人类文明的贡献，从生活走进化学，从化学走进生活，培养科学的态度与社会责任，发展化学核心素养。