王濤

摘要：結(jié)合國(guó)家級(jí)優(yōu)質(zhì)課“晶體的常識(shí)”的設(shè)計(jì)過程，介紹了該課設(shè)計(jì)的教學(xué)線索確定、切入點(diǎn)、情感鋪墊、分組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、科學(xué)前沿介紹等。

關(guān)鍵詞：晶體；教學(xué)素材；設(shè)計(jì)優(yōu)化；課堂實(shí)效性

文章編號(hào)：1008-0546（2017）02-0038-02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.012

教學(xué)素材也稱教學(xué)材料，是教學(xué)內(nèi)容各種形式的載體。在教學(xué)中運(yùn)用教學(xué)素材并不像在工廠里安裝一定零部件就能讓機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)那樣簡(jiǎn)單。同樣的材料以不同的形式包裝，不同的方式呈現(xiàn)，會(huì)產(chǎn)生顯著不同的效果。[1]

2014年10月，化學(xué)組黃軍老師的“晶體的常識(shí)”一課獲得了全國(guó)高中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課大賽一等獎(jiǎng)第一名。筆者全程參與了這節(jié)課的設(shè)計(jì)過程，期間感受最深的就是大家在教學(xué)素材上的選擇取舍、使用方式的爭(zhēng)論。隨著這節(jié)課的不斷完善，筆者在整個(gè)過程中對(duì)教學(xué)素材與教學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系等方面獲益良多。

一、結(jié)合背景素材，明確教學(xué)線索

教學(xué)線索是教學(xué)環(huán)節(jié)之間的邏輯聯(lián)系。一個(gè)好的教學(xué)線索，能夠?qū)⒔虒W(xué)環(huán)節(jié)的邏輯與層次關(guān)系清晰地展現(xiàn)在學(xué)生面前，幫助學(xué)生有效構(gòu)筑知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

黃老師初步選定這節(jié)課時(shí)，我們遇到的問題就是如何將眾多零散的內(nèi)容整合起來， 展現(xiàn)在學(xué)生面前。開始，我們覺得可以用生活中偏光鏡與水晶鑒別引入，順次承接晶體各向異性和自范性。 不過隨著編選的深入，我們的認(rèn)識(shí)也發(fā)生了變化。

“水晶鑒別”看似來源于生活，實(shí)際與學(xué)生的日常偏離較遠(yuǎn)，呈現(xiàn)給學(xué)生后，有很好的提升興趣的作用，但缺少了一種情感共鳴。這種情感缺失后，學(xué)生很難持久地對(duì)新生事物保持興趣。 而且，結(jié)合山東大學(xué)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蔣宛莉的論文《初論中國(guó)古代對(duì)晶體的認(rèn)識(shí)》[2]對(duì)晶體發(fā)展基本史料的分析，人們是從觀察形形色色的晶體開始，認(rèn)識(shí)到晶體的自范性，進(jìn)一步研究對(duì)比了晶體和非晶體的各向異性，再到如何利用晶體的發(fā)展歷程。

細(xì)細(xì)分析學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，他們已經(jīng)有了結(jié)晶概念，有了晶體獨(dú)特外形的初步感知，但缺少對(duì)現(xiàn)象的抽象理論拔高，也沒有對(duì)晶體非晶體應(yīng)用角度的進(jìn)一步認(rèn)同。

因此，我們建議本節(jié)課的教學(xué)線索修改為：從晶體的生長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)自范性→感受晶體物理性質(zhì)的各向異性→了解晶體學(xué)前沿發(fā)展。

二、以“雪花生長(zhǎng)”微觀視頻切入，淡淡的愉悅與享受，鋪墊情感共鳴

如何在一節(jié)課的開始階段， 調(diào)動(dòng)起學(xué)生的情緒，與學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)切合在一起，是我們?cè)O(shè)計(jì)每節(jié)課時(shí)首先要突破的問題。

最初設(shè)計(jì)時(shí)，我們搜集了很多晶體圖片，一一展現(xiàn)給學(xué)生，希望以此帶給學(xué)生以心靈的震撼。實(shí)際講授時(shí)也達(dá)到了最初的目的，但是我們總覺得好像缺少了什么，從這種開場(chǎng)轉(zhuǎn)換到晶體自范性、再到晶體制備，總覺得過于簡(jiǎn)單。有沒有更貼合學(xué)生的認(rèn)知、更娓娓道來的那種淡淡的開場(chǎng)？

同樣，也是隨著素材的積累，筆者從網(wǎng)絡(luò)上找到了俄羅斯攝影師拍攝的一組雪花生長(zhǎng)的微觀視頻，視頻中六羽雪花徐徐生長(zhǎng)，配以舒緩的音樂，淡淡的，但卻直擊內(nèi)心的感覺，就是它了。配以古詩詞對(duì)晶體外形的形象描寫，“凡草木花多五出，雪花獨(dú)六出”“光明鹽者，正方光砌”“鹽成鹵水，暴烈日中，即成方印，潔白可愛”。

最終這種設(shè)計(jì)，利用輕輕的觸動(dòng)，將學(xué)生和授課教師的感情糅合到了一起，為接下來的教學(xué)環(huán)節(jié)做好了鋪墊。

后來思之，每節(jié)課都是需要有高潮的，但是可不能一直都是，這樣無論學(xué)生還是老師都會(huì)非常辛苦，神經(jīng)也會(huì)非常疲憊。在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，我們可以蜻蜓點(diǎn)水一般地走過，感情淡淡地進(jìn)入，再逐漸地強(qiáng)烈。

三、精心設(shè)計(jì)分組活動(dòng)，幫助學(xué)生獲取第一手資料

一節(jié)優(yōu)質(zhì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課，一定要有非常好的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)意。這節(jié)課中，我們能夠查找到的可用資源很少，如何將已有的制備晶體實(shí)驗(yàn)改進(jìn)成我們需要的形式，同時(shí)開創(chuàng)性的設(shè)計(jì)出晶體各向異性實(shí)驗(yàn)，是我們最后要突破的難點(diǎn)問題。

1. 晶體制備實(shí)驗(yàn)微型化

在改進(jìn)晶體制備實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們非常想當(dāng)堂讓學(xué)生直觀感受到晶體的逐漸析出過程，進(jìn)而觀察到每粒晶體晶型的相似性。

已有的授課實(shí)驗(yàn)，都需要較長(zhǎng)時(shí)間才能完成。我們嘗試了冰水冷卻、改進(jìn)容器、減少用量等多種方法。其中，冰水冷卻的重現(xiàn)性不好，所以我們?cè)囉昧伺囵B(yǎng)皿和蒸發(fā)皿，減少了飽和溶液用量，多次改進(jìn)沸騰的溶液濃度，達(dá)到了比較理想的效果，3分鐘左右就能肉眼可見硝酸鉀、硫酸銅晶體的生成。利用投影，整個(gè)會(huì)場(chǎng)的老師也能非常清晰地看到全過程。

這些想法，也是我們組內(nèi)開展隨堂分組微型實(shí)驗(yàn)和課堂實(shí)效性的研究成果之一。一節(jié)隨堂分組活動(dòng)課，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)力求能夠適合全年級(jí)16個(gè)教學(xué)班的分組教學(xué)，實(shí)驗(yàn)用品要便于整理和攜帶。將其盛裝在托盤中，整理了60組，順利滿足了實(shí)驗(yàn)進(jìn)課堂的要求。

2. 敲擊方解石，咣咣當(dāng)當(dāng)進(jìn)課堂

課本中介紹晶體各向異性時(shí)，均以描述為主，而且僅有的熱導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)，還很難做成。 有沒有更好的實(shí)驗(yàn)對(duì)象？

方解石，“擊之，塊塊方解，由此得名”。 黃老師購買了幾塊碳酸鈣晶體，試做后非常成功。 而且黃老師還發(fā)現(xiàn)，用刀片在方解石的垂直方向刻畫時(shí)，一個(gè)方向光滑堅(jiān)硬，很難留下痕跡，而另一個(gè)方向很容易留下較深的刻痕。整個(gè)實(shí)驗(yàn)很清晰地展現(xiàn)出了方解石不同方向的硬度和斷裂抗力是不同的。

從課堂反饋來看，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都非常成功。原來我們認(rèn)為很難做到的，也結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)加上創(chuàng)造性，突破了本節(jié)課的難點(diǎn)。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)用品簡(jiǎn)單，容易操作， 也很好地在課堂生成過程中點(diǎn)亮了全場(chǎng)情緒，從淡淡的開場(chǎng)，到此時(shí)逐漸強(qiáng)烈的感情，切實(shí)提高了課堂教學(xué)實(shí)效性。

四、精選科學(xué)前沿，為學(xué)生插上思想的翅膀

1. 從方解石碎裂實(shí)驗(yàn)到晶胞知識(shí)的巧妙設(shè)伏

我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過程中，也考慮到了為下一節(jié)內(nèi)容的設(shè)伏。 方解石實(shí)驗(yàn)的價(jià)值，不僅僅在于給學(xué)生展現(xiàn)了一個(gè)各向異性的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中，不斷地重復(fù)敲擊，一方面逗起了學(xué)生心性，也給學(xué)生展現(xiàn)了一個(gè)很獨(dú)特的現(xiàn)象，“如果一直敲擊下去，會(huì)出現(xiàn)什么情況”， 再類比宏觀的磚墻、閱兵方陣和蜂巢的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為下一節(jié)“晶胞”的教學(xué)做了極好的預(yù)設(shè)。

2. 高端技術(shù)拍攝的常見晶體生長(zhǎng)

參考其他老師意見，能不能找到微觀晶體的生長(zhǎng)視頻？我們查找到中科大和清華出版社聯(lián)合項(xiàng)目“美麗化學(xué)”[3]，通過視頻和網(wǎng)站，給學(xué)生展現(xiàn)了不一樣的視角下晶體的生長(zhǎng)和各向異性的精美結(jié)構(gòu)。

3. 精心收尾，“小小的實(shí)驗(yàn)，蘊(yùn)藏著大大的道理”

當(dāng)一節(jié)課結(jié)束的時(shí)候，我們總要給學(xué)生留點(diǎn)什么。我們選擇了果殼網(wǎng)專訪維姆·諾度因及其團(tuán)隊(duì)的一篇文章《微觀世界的晶體“花農(nóng)”》[4]，將《科學(xué)》雜志封面文章“如何在不接觸的情況下塑造一朵花”推介給學(xué)生。

一開始，我們的認(rèn)識(shí)僅僅是一節(jié)理科課的收尾，一定要有一個(gè)高大上的東西，我們也做到了，而且黃老師在講課時(shí)也開了一個(gè)玩笑，如果科學(xué)家的女朋友收到這種技術(shù)種植出來的玫瑰花， 該是多么歡喜啊。學(xué)生和參與的老師都報(bào)以笑聲。

后來，筆者覺得當(dāng)初選擇這個(gè)例子的時(shí)候，好像還有點(diǎn)什么吸引筆者的地方。仔細(xì)回味，原來這個(gè)例子中，雖然維姆·諾度因受到的啟發(fā)比較獨(dú)特，但是選擇的制備方法是調(diào)控溶液酸堿度和CO2濃度，也就是說，尖端科學(xué)中用到的仍然是很基礎(chǔ)的方法，如果我們?cè)谥v課時(shí)能夠給學(xué)生點(diǎn)明，是不是對(duì)學(xué)生也會(huì)有很大的觸動(dòng)？

總之，在這節(jié)優(yōu)質(zhì)課的設(shè)計(jì)過程中，筆者覺得當(dāng)教學(xué)素材比較充足的時(shí)候， 是否能夠從中合理取舍、設(shè)計(jì)其使用方式，就顯得非常重要了。

參考資料

[1] 百度百科.教學(xué)素材.http：//baike.baidu.com/link？url=fz4rB8NkHcZIXES4Chug26ZWN8f2FoDwiMHsRIHZiFL1MB zn_E9SBmA832T4_ezI2qkwDtwkqfUWf8zpKkUbLK

[2] 蔣宛莉，張熙維.初論中國(guó)古代對(duì)晶體的認(rèn)識(shí)[J]. 人工晶體學(xué)報(bào)，2008，37（3）：769-775

[3] 梁琰等.美麗化學(xué). http：//beautifulchemistry.net/cn/

[4] 戳眼睛.《科學(xué)》封面：如何在不接觸的情況下塑造一朵花. http：//www.guokr.com/article/