開(kāi)探究之路 求素養(yǎng)之實(shí)
——高階思維在化學(xué)課堂的實(shí)踐

劉 成

(江蘇省睢寧縣李集中學(xué) 221221)

傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)注重對(duì)已有知識(shí)的理解和運(yùn)用，核心素養(yǎng)下的課程理念要求轉(zhuǎn)向素養(yǎng)為核心，轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學(xué)生的一種高階思維能力.高階思維需要能夠在對(duì)知識(shí)理解的基礎(chǔ)之上去分析、探究、評(píng)價(jià)、創(chuàng)新等.問(wèn)題的解決方案通常也不是唯一的.新課程標(biāo)準(zhǔn)突出了創(chuàng)新意識(shí)和證據(jù)推理能力的培養(yǎng)，這些核心素養(yǎng)的培養(yǎng)都是需要學(xué)生通過(guò)探究活動(dòng)來(lái)完成.作為高中化學(xué)教師，在平時(shí)的教育教學(xué)過(guò)程中時(shí)刻想著如何讓學(xué)生主動(dòng)參與課堂討論，自主去探究疑難問(wèn)題，積極的進(jìn)行實(shí)踐探索.讓學(xué)生養(yǎng)成良好的課堂探究習(xí)慣，讓新課標(biāo)提出的探究合作學(xué)習(xí)方式得到充分的落實(shí),這也是培養(yǎng)學(xué)生高階思維中的一種能力.

1 激發(fā)探究，巧設(shè)問(wèn)題

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)必須以具體的化學(xué)知識(shí)為載體，通過(guò)巧妙的問(wèn)題設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，讓學(xué)生在化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中體會(huì)學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，切實(shí)培養(yǎng)和提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng).

如蘇教版化學(xué)2“煤的綜合利用 苯”中“苯的分子結(jié)構(gòu)”既是這節(jié)課的重點(diǎn)也是本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn).課堂中如何更好地讓學(xué)生理解苯的分子結(jié)構(gòu)，從而為接下來(lái)苯的化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)做好鋪墊，成為本節(jié)課教學(xué)成敗的關(guān)鍵.為了突破難點(diǎn)，筆者設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)步驟，以求能夠提高課堂教學(xué)效益.

1.1 提出問(wèn)題

從凱庫(kù)勒式來(lái)看，苯的分子中是碳碳單鍵和碳碳雙鍵交替排列的，也就是說(shuō)苯分子中存在碳碳雙鍵，那么如何去檢驗(yàn)?zāi)兀?/p>

對(duì)于碳碳雙鍵的性質(zhì)，學(xué)生根據(jù)學(xué)過(guò)的乙烯知識(shí)基礎(chǔ)，可以作出如下的設(shè)計(jì)：分別向苯中滴加酸性高錳酸鉀溶液和溴水，觀察酸性高錳酸鉀溶液和溴水是否褪色.根據(jù)乙烯的性質(zhì)知道，乙烯可以使酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色，這是碳碳雙鍵典型的化學(xué)性質(zhì).既然苯分子中存在碳碳雙鍵，那么苯也應(yīng)該能使酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色，事實(shí)是這樣的嗎？

1.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

提供給學(xué)生如下藥品：苯、酸性高錳酸鉀溶液、溴水.請(qǐng)學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)來(lái)探究完成剛才提出的驗(yàn)證方案.

學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)：在2支試管中各加入2mL苯，向其中1支試管加入幾滴酸性高錳酸鉀溶液，向另1支試管中加入1mL溴水，振蕩?kù)o置，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生并未觀察到酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色，原因是什么呢？此時(shí)學(xué)生會(huì)產(chǎn)生困惑，通過(guò)思考很快便可以得出苯的結(jié)構(gòu)中不存在碳碳雙鍵.那么苯的結(jié)構(gòu)到底是什么樣的？

這時(shí)，教師可以展示苯的分子結(jié)構(gòu)模型，通過(guò)苯分子的平面正六邊形結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生分析苯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)一步指出苯分子中的6個(gè)碳原子之間的共價(jià)鍵完全相同，這是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的獨(dú)特的共價(jià)鍵.

1.3 追問(wèn)提升

根據(jù)苯的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，鄰二甲苯是否存在同分異構(gòu)體呢？

學(xué)生根據(jù)剛才的學(xué)習(xí)，不難得出苯中既然不存在碳碳單鍵和碳碳雙鍵交替排列的現(xiàn)象，那么鄰二甲苯就只有一種結(jié)構(gòu).

教學(xué)中教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題的情境，通過(guò)提出問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、追問(wèn)提升等環(huán)節(jié)可以激發(fā)學(xué)生的探究欲望.通過(guò)分析引導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)探究，初步讓學(xué)生形成了探究的理念，訓(xùn)練了學(xué)生的一種探究思維能力.通過(guò)學(xué)生自己設(shè)計(jì)方案推測(cè)苯的分子結(jié)構(gòu)，自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證自己的方案，可以更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性.當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)與自己的推測(cè)產(chǎn)生矛盾時(shí)，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的探知欲和對(duì)學(xué)習(xí)苯的結(jié)構(gòu)的興趣.通過(guò)如此的課堂設(shè)計(jì)，不僅能夠讓學(xué)生深刻理解苯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為苯的化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的“宏觀辨識(shí)與微觀探析”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等核心素養(yǎng).

2 實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)創(chuàng)新

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科.在化學(xué)課堂教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，特別是將書(shū)本上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一定的改進(jìn)創(chuàng)新，有利于學(xué)生分析和解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，有助于學(xué)生科學(xué)精神的養(yǎng)成.

比如在“二氧化硫的性質(zhì)”教學(xué)中，二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)比較多，而且書(shū)本上的實(shí)驗(yàn)不太好做.另外二氧化硫有刺激性的氣味且有毒，如果課堂上隨制隨做的話(huà)，會(huì)造成教室里充滿(mǎn)刺激性有毒氣體，影響學(xué)生的健康且實(shí)驗(yàn)效果較差.筆者在教學(xué)中做了如下的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：(1)課前先在實(shí)驗(yàn)室用空純凈水瓶收集滿(mǎn)一瓶二氧化硫，再用醫(yī)用針管收集幾針筒二氧化硫備用.(2)分別將氯水、酸性高錳酸鉀溶液、品紅溶液裝入西林瓶中.(3)課堂中完成以下實(shí)驗(yàn)，①向盛有二氧化硫的空純凈水瓶加入適量蒸餾水并迅速蓋上瓶蓋；②分別將針管中的二氧化硫壓入裝有氯水、酸性高錳酸鉀溶液的西林瓶中；③再將針管中的二氧化硫壓入裝有品紅溶液的西林瓶中，然后再在酒精燈上加熱.學(xué)生通過(guò)觀察到純凈水瓶癟了可以得出二氧化硫易溶于水；通過(guò)觀察西林瓶中氯水、酸性高錳酸鉀溶液褪色得出二氧化硫具有還原性；通過(guò)觀察西林瓶中品紅溶液褪色，加熱以后又恢復(fù)紅色，得出二氧化硫的漂白性及漂白原理，然后再由小組討論探究二氧化硫的漂白與氯水漂白原理的不同以及二氧化硫的漂白性與還原性的區(qū)別.通過(guò)如此實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，選擇身邊常見(jiàn)的用品——純凈水瓶、針管和西林瓶，既簡(jiǎn)單易操作又現(xiàn)象明顯便于學(xué)生觀察且不會(huì)造成污染.學(xué)生在好奇的目光中既印象深刻地學(xué)習(xí)了二氧化硫的性質(zhì)，又在不知不覺(jué)中培養(yǎng)了創(chuàng)新思維.

3 自主探究，注重主體

自主探究性學(xué)習(xí)注重以學(xué)生為主體，以課堂自主探究為中心，強(qiáng)調(diào)問(wèn)題的解決過(guò)程，關(guān)注為學(xué)生的終身發(fā)展奠基.學(xué)生能通過(guò)主動(dòng)思考探究而得到答案，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和獨(dú)立性，通過(guò)探究的過(guò)程中遇到問(wèn)題去主動(dòng)尋找解決問(wèn)題的一般思維路徑.高中生已近成年，自主探究的培養(yǎng)有助于提高學(xué)生的探究意識(shí)和思維能力，也有利于幫助學(xué)生領(lǐng)會(huì)到學(xué)習(xí)的價(jià)值，學(xué)習(xí)的根本目的是去解決問(wèn)題.如果沒(méi)有自主探究能力就缺乏主動(dòng)去解決問(wèn)題的意愿.在高中化學(xué)中，各種化學(xué)原理及化學(xué)規(guī)律需要學(xué)習(xí)掌握，有了自主探究能力就能在遇到問(wèn)題時(shí)對(duì)相似的問(wèn)題做出總結(jié)歸納，學(xué)習(xí)一種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)而拓展到相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，找到化學(xué)知識(shí)內(nèi)在的聯(lián)系.高中化學(xué)知識(shí)點(diǎn)多且雜，掌握起來(lái)很困難，就更需要學(xué)生能去主動(dòng)探究、總結(jié)，尋找到其中的內(nèi)在邏輯.

如在學(xué)習(xí)濃硫酸強(qiáng)氧化性的知識(shí)時(shí)，提出問(wèn)題：如何證明濃硫酸具有強(qiáng)氧化性？濃硫酸起強(qiáng)氧化性的元素是什么呢？能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證？學(xué)生通過(guò)自主探究進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)：將濃硫酸、稀硫酸分別與銅加熱觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.根據(jù)現(xiàn)象：銅與稀硫酸不反應(yīng)，與濃硫酸能反應(yīng)產(chǎn)生了有刺激性氣味的氣體.進(jìn)一步將產(chǎn)生的氣體通入品紅溶液中，發(fā)現(xiàn)品紅溶液褪色.學(xué)生通過(guò)如此探究便不難得出濃硫酸具有強(qiáng)氧化性的原因與濃硫酸中的+6價(jià)硫元素有關(guān)，與濃硫酸中的氫元素?zé)o關(guān).同樣在以后學(xué)習(xí)濃、稀硝酸強(qiáng)氧化性的知識(shí)時(shí)便可以采用同樣的探究自主歸納總結(jié)出其中的聯(lián)系.

4 鼓勵(lì)探究，掌握規(guī)律

化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)更重要的是體現(xiàn)在學(xué)生的思維能力培養(yǎng)上，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，需要教師在課堂上鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)探究抓住化學(xué)學(xué)科內(nèi)在的變化規(guī)律.新課程標(biāo)準(zhǔn)提出化學(xué)學(xué)科需要培養(yǎng)“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的核心素養(yǎng).研究物質(zhì)的性質(zhì)時(shí)，首先需要去探究物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)決定著物質(zhì)的性質(zhì).結(jié)構(gòu)是微觀的，性質(zhì)是宏觀的，通過(guò)探析物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，可以更準(zhǔn)確地去研究物質(zhì)的性質(zhì)以及進(jìn)一步分析物質(zhì)的用途.

如氮元素原子核外有2個(gè)電子層，最外層有5個(gè)電子，在元素周期表中位于第二周期第ⅤA族.學(xué)生不難從元素周期表的位置以及最外層容易得到3個(gè)電子分析得出結(jié)論：氮元素的非金屬性較強(qiáng)，氮?dú)鈶?yīng)該較活潑.而事實(shí)上生活中經(jīng)常使用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，這是為什么呢？學(xué)生進(jìn)一步通過(guò)氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)分析，存在N≡N共價(jià)鍵，鍵能較大，所以不活潑.然而氮元素畢竟是非金屬性較強(qiáng)的元素，所以氮?dú)庠谝欢ǖ臈l件下仍然能夠發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng).如工業(yè)上用氮?dú)夂蜌錃庠诟邷馗邏杭按呋瘎┑淖饔孟潞铣砂?，很明顯從反應(yīng)條件來(lái)看，反應(yīng)變得困難了.學(xué)生在明白了氮?dú)庥嘘P(guān)反應(yīng)的特征之后，就容易理解氮?dú)馐窃诔叵驴梢宰鳛楸Ｗo(hù)氣.一旦條件改變，N≡N共價(jià)鍵也可能會(huì)被破壞，從而會(huì)表現(xiàn)出較活潑的另一面性質(zhì).

化學(xué)學(xué)科中蘊(yùn)含著豐富的內(nèi)在規(guī)律，其核心是變化.無(wú)論是原子守恒還是電子守恒；無(wú)論是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)；無(wú)論是化學(xué)平衡還是溶解平衡，在課堂上鼓勵(lì)學(xué)生將復(fù)雜的變化從不同的角度分類(lèi)探究，掌握不同變化的內(nèi)在規(guī)律，這是化學(xué)核心素養(yǎng)的要求，也是培養(yǎng)了學(xué)生高階思維的一種能力.

綜上，自主探究性學(xué)習(xí)是當(dāng)前化學(xué)課堂中一種較為科學(xué)的教學(xué)模式.它不僅能夠讓學(xué)生初步形成探究的理念，培養(yǎng)探究的思維能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，幫助學(xué)生樹(shù)立正確的學(xué)習(xí)觀.還能夠讓教師在化學(xué)教學(xué)中完成對(duì)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，在高中化學(xué)課堂上定能起到舉足輕重的作用和收到意想不到的教學(xué)效果.