指向高品質發展的高中化學教學設計

2019-06-13 00:49:36 中小學教學研究 2019年5期

楊華文

[摘 要]以蘇教版必修1《氧化還原反應》研討課為例,闡述指向高品質發展的高中化學教學設計需要深度解讀并挖掘文本的教學價值,科學地設計教學目標,根據學生的認知水平和具體教學實際,合理設計不同層級的基礎性問題和沖刺挑戰性問題。

[關鍵詞]高中化學;教學設計;問題單

每個人都是一個時刻抱有指向的生命個體,都有一種對高品質生活的向往、追求和擁有,向往一種和諧生活的空間,追求一種靜水深流的境界,擁有一種淵博雅正的情懷。學習即生活,生活即學習,如何在高中化學課堂上讓學生感受到自己想要的高品質學習狀態,下面結合本人于9月25日對本校全體化學教師上的蘇教版必修1《氧化還原反應》[1]研討課,談一談在高品質高中化學教學設計上的一點粗淺認識。

一、深度解讀,挖掘文本教學價值

深度解讀是相對于淺表閱讀而言的。當下,電影、視頻、情感小說等帶來的視覺快感和心理愉悅,直接影響學生對教材閱讀的興趣和持久性,大多數學生對教材的閱讀都是淺嘗輒止浮于表面。在學生能理解的層面之上、切中文本的教學價值的深度解讀就顯得十分必要和迫切。

1.解讀在學生之上。蘇教版必修1《氧化還原反應》的教學設計,是在學生對初中氧化反應、高中化學反應中元素價態變化和氯氣性質的基礎上,來強調氧化還原反應的實質是反應中發生了電子的轉移,并讓學生用電子的轉移或化合價的變化來判斷氧化還原反應和非氧化還原反應,判斷反應中氧化劑和還原劑。教材的編寫想利用原子(離子)結構示意圖引導學生理解電子的轉移和化合價變化的關系,培養學生微觀想象和邏輯推理的能力[2]。

如果只是直接從化合價的變化,或者從鈉在氯氣中燃燒能夠生成氯化鈉是因為電子的轉移,來強加給學生氧化還原反應的概念,顯然不符合學生元認知結構,難以實現師生之間的情感認同和行為認同。

氧元素是地殼中含量最多的元素。氧氣非常活潑,幾乎能與其他任何一種元素反應,為什么?因為氧得電子較強,當它與其他元素的原子結合時,這些原子上的電子通常被氧原子“奪”去。早期的化學家就是將這類與氧結合的反應歸為一類,稱為氧化反應。例如,當鐵與氧氣相遇時,總是鐵失去電子給氧氣,從而發生氧化反應。

但后來,化學家逐漸意識到,有許多非金屬元素與氧一樣,也能從其他物質的原子中“奪”去電子,所以,現代化學中的“氧化反應”指的是任何一種單質或化合物失去電子的反應。換個角度,氧等許多非金屬元素獲得電子,又是什么反應呢?所以,氧化反應絕不會單獨發生,它總是伴隨著另一個忠實的伙伴——還原反應。因此,現代化學將電子從一個原子或離子轉移到另一個原子或離子的反應,歸為一類范圍更廣泛的反應類型,稱其為氧化還原反應。

當電子從一種元素轉移到另一種元素時,獲得電子的還原反應與失去電子的氧化反應是同時發生的,如同一枚硬幣的兩面。被還原的元素通過獲得電子氧化了另一種元素,因此稱為氧化劑。而被氧化的元素,因為還原了從它那里接受電子的元素,因此稱為還原劑[3]。

在每個氧化還原反應中,至少有一種元素被氧化或被還原,就像足球比賽中成功的傳球那樣,一名前鋒球員接住后位傳出的球,一種元素釋放電子而另一種(也可能是自己本身)元素一定接受電子,其各自的電子結構在反應中發生了改變[4]。氧化還原反應中氧化劑被還原、還原劑被氧化折射出哲學中對立統一的普遍規律。

另外,筆者認為,蘇教版必修1“氧化還原反應”一節更多的是關注氧化還原反應理論本身(概念、本質、特征),而在引導和幫助學生挖掘氧化還原反應理論的認識論價值和方法價值上幾乎沒有涉及,這樣容易使教師將氧化還原反應概念本身的學習作為學生的學習目標,而不是引導學生把氧化還原反應理論運用于物質性質研究進而幫助學生構建物質轉化的這一觀念的最終目的。這樣一來,下一節“溴、碘的提取”的教學,是人們利用Cl2氧化性強于Br2和I2,把海水中溴離子(Br-)、海帶等海產品浸出液中的碘離子(I-)氧化成溴、碘單質就不會順暢了。如果把氧化還原反應理論運用于物質性質研究進而幫助學生構建物質轉化的這一觀念作為學習目標,對后面很多元素化合物知識的學習,也會起到事半功倍的積極作用。

葉圣陶先生早指出:學生能夠“領悟”了,能夠“研究”出來了,就無須教師的“講述”;教師所“講述”的,只是學生想要“領悟”而領悟不到,曾經“研究”而研究不出的部分,這正揭示了文本解讀的高度和深度之意味。

2.想在學生之前(預測)。在確定教學目標之前,教師還要做一件事,就是在腦海中預設學生在學習中可能遇到的狀況或問題,提前將學生的學習線路預設出來。具體到《氧化還原反應》這節課,假設學生在理順氧化與還原關系時“啞火”了怎么辦?可否用實例加以鋪墊,如,H2還原CuO的反應,CuO是Cu被氧氣氧化得到,Cu→CuO是氧化反應,自然地CuO→Cu是還原反應,H2O是H2被氧氣氧化得到,H2→H2O是氧化反應,自然地H2O→H2是還原反應。如果學生雖然理解了氧化還原反應的本質,建立氧化還原觀,但不能預測物質的性質以及物質的轉化,又該如何引導?……這樣,當發生類似情況的時候,教師才知道如何搭建“腳手架”,適時發現學生回答中的那些與眾不同的內容。

二、科學設計教學目標

教學行為不是教師對文本內容蒙太奇式的隨意構成和裝配。科學設計教學目標是提高課堂教學目的性和計劃性的重要前提。為了提高教學目標設計的科學性,教師應樹立教學目標以學生的發展為指向和歸宿,做到教學目標與各種社會評估要求相一致。同時,教師要用相關理論知識,掌握設計具體教學目標的技術技巧,善于將模糊的教學目標具體化。

1.找到依據。2017年版《普通高中化學課程標準》指出:能從宏觀和微觀相結合的視角分析與解決實際問題。以鈉在氯氣中燃燒生成氯化鈉為例,用原子(離子)結構示意圖反映反應前后原子(離子)的結構變化,是培養學生宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養的典例。2017年版《普通高中化學課程標準》又指出:通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系,建立認知模型,并能運用模型解釋化學現象,揭示現象的本質和規律。具體到《氧化還原反應》這節課,化合價變化是氧化還原反應的外在表現,發生電子轉移是氧化還原反應的內在本質,“雙線橋”(或“單線橋”)體現了氧化還原反應中電子轉移方向和數目的認知模型,氧化劑被還原和還原劑被氧化揭示了對立統一的哲學規律。

2.了解學情。教育心理學家奧蘇貝爾說:“影響學生的唯一最重要的因素,就是學習者已經知道了什么,要探明這一點,并據此進行教學。”因此,教師進入課堂之前要對所學知識有一定程度的認識和了解,具體到《氧化還原反應》這節課,在學習之前,多數學生已經掌握四種基本反應類型、物質的分類,了解了常見元素化合價、常見原子的結構示意圖,也知道了氯化鈉形成的原子(離子)結構示意圖。所以,作為教師,要關注學生的最近發展區,教學目標的設定絕不是看看教參,拍著腦袋瓜子想出來的。

3.發現價值。生活中有很多現象都蘊藏著化學秘密。我們一定要不斷挖掘物質內部規律性的價值知識,規劃學生的發展目標。氧化還原反應學生發展目標是:(1)掌握氧化還原反應的本質,把氧化還原反應應用于物質的研究,構建起“通過氧化還原反應認識物質的性質,實現物質的轉化”核心觀念。(2)通過宏觀、微觀、符號三重表征的“順暢”表達,培養學生從宏觀辨識到微觀探析的化學核心素養的素養。(3)通過對氧化還原反應認識,培養學生對立統一的哲學思想。恩格斯指出:一切化學過程都歸結為化學的吸引和排斥過程。排斥,對立也;吸引,統一也。對氫和氧形成水為例,沒有氫和氧的二合為一的統一,就沒有水,同時,氫和氧又能對立地存在。我們要用辯證法的觀點去看化學,可以說,凡是對立即矛盾的一組物質,當它們統一化合或對立分解,總是一個企圖搶奪電子,一個竭力不給電子,在運動的過程中,表現為激烈的矛盾,要么放出巨大的能量,要么需要外加巨大的能量。簡單的水是如此,世界上其他化合物也是如此。

目標的設定是為了學生學習的真正發生。基于以上三個要素的考量,筆者確定了這樣的教學目標:通過分析氧化還原反應的特點和規律,領悟氧化還原反應的深刻哲理,實現物質之間的轉化。

三、問題單的設計

學習單的設計合不合適,直接影響課堂的教學走向及效果。學習單內容主要以問題呈現,問題包括基礎性問題(上位問題和下位問題)和沖刺挑戰性問題。具體到《氧化還原反應》這節課,筆者在教學中先設計了如下的5個基礎性問題:

1.氧元素是地殼中含量最多的元素。氧氣非常活潑,幾乎能與其他任何一種元素反應生成氧的化合物,為什么?從常見含氧化合物的氧的價態上作出你的解釋。

2.鈉在氯氣中燃燒產生白煙,物質組成發生了明顯的變化,你能否從微觀的角度分析宏觀的現象?畫出反應前后微觀粒子的結構示意圖,并從微觀結構角度分析化合價為何發生變化?早期的化學家將元素原子與氧結合的反應歸為一類,稱為氧化反應,從氧化反應的本質上解釋氧化反應是否一定有氧氣參加?

3.如何表示氧化還原反應電子轉移的方向和數目?畫出來與同學交流。

4.氧化劑和還原劑是如何界定的?氧化劑被還原和還原劑被氧化蘊含了什么哲學原理?恩格斯指出:一切化學過程都歸結為化學的吸引和排斥過程。排斥,對立也;吸引,統一也。氯和鈉是有害的,氯和鈉統一后生成鹽——氯化鈉卻是人及其他生物天天不可缺少的。碳和氮是無毒的,而它們化合后生成的氰化物卻是極毒的。你能否再舉些事例闡述對立統一規律是化學中的根本規律?

5.實驗室制取氯氣的方法較多,如,MnO2+4HCl(濃)[? △? ]MnCl2+Cl2↑+2H2O,2KMnO4+16HCl(濃)[? ? ? ? ? ?]2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O,O2+4HCl(濃)[催化劑]2Cl2+2H2O請你指出以上三種制取氯氣的氧化劑并比較反應發生的條件。

這5個基礎性問題主要是為了讓學生在文本閱讀和思考過程中搜索并提煉信息。接下來的沖刺挑戰性問題的提出,可以有三個路徑:一是在基礎性問題回答完畢后由教師拋出;二是在學生回答基礎性問題的過程中相互碰撞而生成;三是教師依據學生的回答或基于學生不同的見解提煉出來。這堂課中,我選擇了第二種路徑,即在學生的相互碰撞中提煉出沖刺挑戰性問題:實驗室常用二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應制取氯氣,可用高錳酸鉀直接與濃鹽酸混合快速制取氯氣,也可用氧氣與濃鹽酸催化劑作用下制取氯氣,試從氧化還原反應原理的角度分析為什么會需要不同的反應條件?氯堿工業為什么需要通電的條件?實驗室制備物質需要考慮反應方便、快速、環保、副反應少,如何選擇合適的氧化劑把Cl-氧化成Cl2(氧化劑的選用)?請同學們發表各自的見解。

一般而言,上位問題是指比較概括的問題,下位問題是指比較具體的問題。問題不宜過多,這要根據學生的認知水平和教學的具體實際而定,對于基礎不厚實、學習力不強的班級群體,基礎性問題要多些,但絕對不能缺少沖刺挑戰性的問題,問題之間可以上下勾連形成連接密切的問題鏈。少而精的問題設計,可以避免學生不斷進行問題切換所造成的損耗,將充足的時間留給學生合作、互助、分享。

我想,每位教師能把追求高品質的教學設計成為教學生活的一種行動自覺,那不僅是學科之幸、學生之幸,更是國家、民族之幸。

[參 考 文 獻]

[1]王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書·化學1[M].南京:江蘇教育出版社,2014.

[2]王祖浩,吳星.高中化學教學參考書·化學1(必修)[M].南京:江蘇教育出版社,2014.

[3]科學發現者.化學概念與應用·下冊/(美)菲利普(Phillips,J.S.)等著;王祖浩等譯[M].杭州:浙江教育出版社,2008.

[4]程春雨.追求高品質的初中語文教學設計[J].教師月刊,2018(7).

(責任編輯:張華偉)

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