曾友良
摘要:基于同課異構“金屬的腐蝕與防護”,分析新老教材內容結構及課堂教學流程,從(1)真實問題情境;(2)化學學科特征;(3)證據推理;(4)模型構建;(5)辯證思維五個維度談化學核心素養(yǎng)在課堂教學中的滲透。
關鍵詞:同課異構;化學核心素養(yǎng);課堂教學
文章編號:1008-0546(2021)06-0011-04 中圖分類號:G632.41 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2021.06.003
2020年修訂版《化學課程標準》指出,學科核心素養(yǎng)是學科育人價值的集中體現(xiàn),是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力[1]?;瘜W核心素養(yǎng)是發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)的重要組成部分,對提升學生綜合素養(yǎng)具有重要作用,而化學五個方面的核心素養(yǎng)要落實到具體的課堂教學中,滲透到對學生品格和能力的培育上,對奮斗在教學一線的老師們而言,還是很有挑戰(zhàn)的。
每學期開學第七周是我校的對外開放周,本學期化學對外開放周的主題是同課異構·人教版化學選擇性必修1“金屬的腐蝕與防護”,觀摩了6位老師的課堂教學,筆者認為,老師們課堂中的精彩呈現(xiàn),對如何落實化學核心素養(yǎng)在課堂教學中的滲透起到了很好的引領示范作用,現(xiàn)闡述如下。
一、新、老教材內容分析
老教材中此內容出現(xiàn)在化學選修4化學反應原理第四章第四節(jié)“金屬的電化學腐蝕與防護”,其內容結構如圖1所示。
在新課程化學選擇性必修1中此內容在第四章第三節(jié)“金屬的腐蝕與防護”[2],內容結構如圖2所示。
從課程主題與內容結構上可以發(fā)現(xiàn),新教材的內容呈現(xiàn)更注重學科知識的結構性和完整性。化學知識結構化,凸顯了化學知識間的內在邏輯,更符合學生的認知發(fā)展規(guī)律,因此,也更有利于發(fā)展和培育學生的化學學科核心素養(yǎng)。但其實,對比新、老教材可看出,此內容的重難點知識是一致的:(1)理解金屬腐蝕的原因并能從原理上建構金屬防護的方法;(2)辨析金屬電化學腐蝕的兩種類型。如果僅僅是灌輸知識,就不需要進行課程改革、優(yōu)化課程結構,更不需要談“核心素養(yǎng)”這個抽象的概念,但為師者,教書育人,責無旁貸,這是老師們的使命和責任。下面,筆者從縱向的角度綜合談談這6位老師是如何挖掘新教材的教學屬性來“育人”的。
二、教學設計思路
6位老師的教學都體現(xiàn)了新課改倡導的以創(chuàng)設真實問題情境為導、以實驗探究活動為主、以發(fā)展學生素養(yǎng)為本的教學,但老師們對化學核心素養(yǎng)的理解和如何在課堂教學中有效滲透的理解層次是有差異的,主要體現(xiàn)為兩個問題,邏輯和證據。腐蝕是什么?為什么會腐蝕?學生以什么方式認知?以證據思想來論述,以符合學生認知發(fā)展的方式來串聯(lián),這就是邏輯。雖然認識程度不同,課堂呈現(xiàn)效果也各有千秋,但老師們都精心準備,充分挖掘教學素材,抽絲剝繭,層層深入,為化學核心素養(yǎng)在課堂教學中有效滲透提供助力。其教學流程大致相同,見圖3。
三、同課異構案例與化學核心素養(yǎng)滲透
1.基于真實問題情境,推進學習發(fā)生
建構主義學習理論認為,只有“親歷”“體驗”對知識的認識與探索過程,才能促進學習?!熬场笔侵竼栴}環(huán)境,情是由“境”引發(fā)的師生間的交流與溝通,將學生置于真實的情境中,探索問題,體驗過程,可以喚起學生的求知欲和情感體驗,激發(fā)學生的學習興趣,促進學習的遷移[3]。老師們不約而同地創(chuàng)設了“港珠澳大橋”防腐工程、暖寶寶、鐵鍋等生活中的鐵制品生銹、有關鋼鐵腐蝕而造成的經濟損失的視頻等問題情境,有同學們生活中的真實體驗,豐富又鮮活,有熱點新聞“港珠澳大橋”,真實而準確。老師們把握好創(chuàng)設問題情境的度,在學生“已知”的基礎上,激起疑問,推進學習發(fā)生。
其中,有一位老師在學以致用環(huán)節(jié)引用文獻研究中的真實數據創(chuàng)設圖表、數據、符號等處理信息的問題情境,讓學生通過對比分析圖表中的數據(利用顏色差別引起學生的有意注意),從不同維度深度思考、提取有效信息來完成學習的遷移,這不僅是一種對課堂教學與學生學習效果的評價手段,也滲透了學習方式的轉變,更是新高考形勢下命題的一種趨勢,關注學生核心素養(yǎng)的落實和關鍵能力提升,關注化學知識在真實問題情境中的實際應用,達成育人目標。(表1、表2來自文獻《大氣環(huán)境中碳鋼腐蝕速率推測方法》[4],表1提問:為什么碳鋼腐蝕速率青島高于北京?表2提問:為什么碳鋼腐蝕速率沈陽高于瓊海?)
2.基于化學學科特征,開展實驗探究
化學是以實驗為基礎的自然學科,實驗是研究物質及其變化的基本方法,也是學生獲取知識和培養(yǎng)能力的重要手段,對發(fā)展學生的化學核心素養(yǎng)有著重要作用。因此,課堂教學中應充分利用化學實驗的獨特價值,精心設計實驗探究活動,激發(fā)學生學習興趣,并在實驗探究過程中滲透科學的方法,啟迪學生思維,幫助學生理解、應用化學知識,掌握實驗技能,培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和社會責任。
老師們都很好地發(fā)揮了實驗對素養(yǎng)培養(yǎng)的獨特功能。其中,有一位老師通過查閱文獻,并展示了利用文獻研究中的數據所做對比實驗的圖片,設計探究性實驗過渡到金屬的電化學腐蝕。(表3來自文獻“實驗探究氯化鈉濃度對金屬腐蝕的影響”,圖4為實驗探究:鐵釘在NaCl溶液中是否形成原電池?)
另一位老師則設計對比實驗來引發(fā)學生對構成原電池的思考,并進一步利用原電池實驗來驗證學生的推斷。(圖5:左邊試劑瓶中加了Fe粉和C粉,紅墨水液面出現(xiàn)左低右高現(xiàn)象,變化明顯;右邊試劑瓶中只放Fe粉,變化不明顯。)
還有一位老師則通過記錄各學習合作小組的不同探究實驗現(xiàn)象,有的學習小組由于加硫酸較多,U形管中紅墨水液面左低右高,有的學習小組由于只加了幾滴硫酸(圖6,注意U形管夾持部位的液面變化),U形管中紅墨水液面先出現(xiàn)左低右高,后液面回落,最終變?yōu)樽蟾哂业停▓D6中第3張圖片角度剛好與前兩張相反),由此引導學生思考、分析并得出,鐵的電化學腐蝕,在酸性較強條件下以析氫腐蝕為主,而在中性和堿性條件下以吸氧腐蝕為主。
3.基于證據推理,完善邏輯認知
證據推理,即基于證據而進行的理性分析?;瘜W理論體系就是建立在對無數事實材料進行嚴密的邏輯推理而形成的,推理是化學的基礎,基于證據的推理,才能彰顯化學的思維和邏輯,才能反映物質的本質和關聯(lián),將之應用于課堂教學中,學生才能感受到化學知識的生成和內涵,學生的邏輯認知才能更加完善,因此,注重證據推理,對發(fā)展學生下公學學科核心素養(yǎng)具有重要作用。
在驗證由于構成原電池加快了金屬腐蝕的活動中,首先是原電池實驗驗證,接著,老師設計了小組研討,從原理角度分析、預測正負極的物質變化并提供驗證方案。
正極產物的證據推理過程(圖7):
學生:O2得e-生成OH-,酚酞試劑驗證
教師質疑:2H2O+2e-=H2↑+2OH-
學生:消耗了O2,體系壓強減小,倒吸驗證
教師質疑:其他氣體得e-也會倒吸
學生:……
教師:氧氣傳感器,實驗驗證
另一位老師設計了不同形式的氧氣傳感器(圖8),通過自動采集氧氣含量,動態(tài)化地生成走勢圖來證明金屬腐蝕過程中消耗了氧氣,從而推斷為吸氧腐蝕(忽略前段不穩(wěn)定因素)。
教學過程中培養(yǎng)學生證據推理的方式不一定相同,但老師們在教學設計時都在設法滲透證據推理意識,讓學生在證據上推理新知識,有理有據,知其然,知其所以然,從而不斷完善學生的邏輯認知過程,同時也感受證據推理和化學學習的魅力。
4.基于模型構建,明晰宏微過程
化學區(qū)別于其他學科的本質特征,是從原子、分子水平研究物質及其變化,從微觀層面揭示物質及其變化規(guī)律,以化學符號或模型表征物質及其變化。化學核心素養(yǎng)也強調能從不同層次認識物質多樣性,遵循人的認知發(fā)展,能構建認知模型并運用模型描述和解釋化學現(xiàn)象,揭示現(xiàn)象的本質和規(guī)律,追尋化學本質之美和素養(yǎng)養(yǎng)成之效。
在實驗探究金屬腐蝕和對腐蝕現(xiàn)象觀察、感知的基礎上,老師們試圖用模型來建構腐蝕過程中粒子的運動和物質的變化,建立起現(xiàn)象與本質、過程與結果之間的聯(lián)系,并用“宏觀一微觀一符號”三重表征來明晰宏微過程及其關聯(lián),促使學生在獲得感性認識的同時,能從化學本質上獲得思維的增長及認識的方式轉變,從本源上促進學生化學核心素養(yǎng)的發(fā)展(圖9)。
5.基于辮證思維,滲透價值判斷
傳統(tǒng)化學課堂教學總是避諱向學生講授化學不好的一面,而努力宣傳化學積極、正面的形象。任何事物都有兩面性,且在一定條件下能相互轉化,如今信息化的時代,學生獲取知識的途徑也不再單一,因此,教學中不能總回避這種問題,而需直面問題,有意識地培養(yǎng)學生“一分為二”辯證看問題的思維能力,鼓勵學生勇于追求真相,學會獨立思考,做出個人價值判斷。
學生是課堂的主體,新課程強調樹立“以人為本”的教學理念,讓學生主動參與到學習、實踐的各個環(huán)節(jié),落實學生主體地位。老師們努力創(chuàng)設條件,為學生提供多樣的學習活動及充足的教學素材,充分發(fā)揮學生的主觀能動性去全面認識事物的多面性,從而形成有效的價值判斷。如在認識金屬腐蝕的本質后,有一位老師以圖片的形式展示了生活中隨處可見的腐蝕和“暖寶寶、自嗨鍋、方便火鍋”,讓學生闡述學習后的自我認識,有一位學生這樣表述,“事物的本質存在那里,我們沒有辦法改變它,但是我們可以選擇利用它,發(fā)揮它的功效為我們生活帶來便利?!绷硪晃焕蠋焺t在“正確認識金屬腐蝕的利弊”環(huán)節(jié)播放了三個微視頻“心臟支架、微電解凈水、鋼鐵發(fā)黑”,一個學生的直觀感受,“不美好的一面也有它的美好用途,學習化學也變得有意義了?!眱蓚€學生的課堂體驗不僅是對課的評價,也反映著學科價值的有效滲透,同時,也能從學生的評價中去評價學生的學習效果,無疑,是成功的課堂。
參考文獻
[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準[S].北京:人民教育出版社,2018
[2]課程教材研究所,化學課程教材研究開發(fā)中心北學選擇性必修1[M].北京:人民教育出版社,2020:107-112
[3]杜淑賢.普通高中化學課程標準解讀[M].上海:上海教育出版社,2017:1-73
[4]崔夢晨,穆志純等.大氣環(huán)境中碳鋼腐蝕速率推測方法[J].腐蝕與防護,2016(6):503-507
本文系湖南省十三五規(guī)劃課題“中學生化學學科核心素養(yǎng)發(fā)展的課堂教學實踐研究”(課題批準號:XJK17BZXX018)研究成果。