鐘秀芬

摘要：文章以“鋁及其化合物”知識(shí)新授課和復(fù)習(xí)課兩種課型進(jìn)行闡述，建構(gòu)“認(rèn)識(shí)模型”對(duì)元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)所起到的作用，為學(xué)生學(xué)習(xí)該知識(shí)提供方法指導(dǎo)，使其能力提升。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);元素化合物;認(rèn)識(shí)模型

中圖分類號(hào)：G632.41? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）40-0174-02

一、問(wèn)題的提出

無(wú)機(jī)物主題的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”、“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，同時(shí)使學(xué)生的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”、“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”、“變化觀點(diǎn)與平衡思想”等素養(yǎng)也都得到相應(yīng)發(fā)展。[1]本文以“模型認(rèn)知”形成對(duì)元素化合物相關(guān)的化學(xué)問(wèn)題系統(tǒng)分析的思維過(guò)程，為學(xué)生學(xué)習(xí)該知識(shí)提供方法指導(dǎo)，使其能力提升。

二、元素化合物認(rèn)識(shí)模型及化學(xué)學(xué)科能力要素

1.元素化合物認(rèn)識(shí)模型?；谔囟ㄕJ(rèn)識(shí)域的認(rèn)識(shí)模型一般可以基于以下4大核心要素進(jìn)行刻畫：認(rèn)識(shí)對(duì)象、研究問(wèn)題、能力任務(wù)、認(rèn)識(shí)方式（認(rèn)識(shí)角度和認(rèn)識(shí)方式類型）[2]。元素化合物認(rèn)識(shí)域的認(rèn)識(shí)對(duì)象包括具體物質(zhì)（代表物）、具有共同特點(diǎn)的一類物質(zhì)（如堿、酸性氧化物、堿性氧化物、酸、金屬、鹽等）、含某種核心元素的一系列物質(zhì)、不同元素及其化合物等。這些認(rèn)識(shí)對(duì)象經(jīng)常以保存、使用、檢驗(yàn)、鑒定、分離、制備等實(shí)際問(wèn)題形式作為載體，而其化學(xué)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)都是指向元素化合物的“性質(zhì)”或“轉(zhuǎn)化”。

學(xué)生在完成這些元素化合物有關(guān)的問(wèn)題任務(wù)時(shí)候，常需利用某些概念原理知識(shí)所形成的特定角度認(rèn)識(shí)和分析物質(zhì)，如運(yùn)用物質(zhì)分類知識(shí)，即基于類別通性的認(rèn)識(shí)角度;再如運(yùn)用氧化還原反應(yīng)知識(shí)，即基于化合價(jià)的認(rèn)識(shí)角度;此外，基于代表物類比的思路方法，周期律、反應(yīng)原理等也是認(rèn)識(shí)元素化合物的重要角度。研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生基于特定認(rèn)識(shí)角度形成的認(rèn)識(shí)方式具有一定的穩(wěn)定性，而不同學(xué)生的認(rèn)識(shí)方式各有不同，外顯為完成不同的能力任務(wù)時(shí)會(huì)有不同的表現(xiàn)。通過(guò)教學(xué)活動(dòng)，可以幫助學(xué)生建立認(rèn)識(shí)角度，形成特定認(rèn)識(shí)角度的認(rèn)識(shí)思路，發(fā)展學(xué)生的認(rèn)識(shí)方式，提升能力表現(xiàn)水平。

2.學(xué)生化學(xué)學(xué)科能力要素?；瘜W(xué)問(wèn)題在轉(zhuǎn)化為具體任務(wù)時(shí)，可以根據(jù)學(xué)生解決這些問(wèn)題時(shí)所調(diào)用的學(xué)科能力的不同（學(xué)習(xí)理解能力、實(shí)踐應(yīng)用能力、探究創(chuàng)新能力），分成不同能力任務(wù)類型[3]。每一類學(xué)科能力又可分為不同的能力要素，進(jìn)而就會(huì)有與能力要素對(duì)應(yīng)的不同任務(wù)類型：A學(xué)習(xí)理解能力：A1觀察記憶，A2概括關(guān)聯(lián)，A3說(shuō)明論證;B實(shí)踐應(yīng)用能力：B1分析解釋，B2推論預(yù)測(cè)，B3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);C探究創(chuàng)新能力：C1綜合復(fù)雜問(wèn)題解決，C2科學(xué)探究，C3創(chuàng)新思維。

三、基于學(xué)科核心素養(yǎng)的元素化合物認(rèn)識(shí)模型構(gòu)建的教學(xué)實(shí)踐（以鋁及其化合物高三復(fù)習(xí)教學(xué)為例）

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（1）通過(guò)物質(zhì)分類-價(jià)態(tài)二維圖復(fù)習(xí)回顧Al、Al2O3、Al（OH）3的性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化;（2）通過(guò)“元素化合物認(rèn)識(shí)模型”提高陌生情境下對(duì)綜合復(fù)雜問(wèn)題的解決能力。

【重、難點(diǎn)】陌生情境下運(yùn)用Al、Al2O3、Al（OH）3的性質(zhì)對(duì)綜合復(fù)雜問(wèn)題的解決

環(huán)節(jié)一、鋁元素知識(shí)主線

【設(shè)計(jì)目的】探查原有認(rèn)識(shí)，回顧模型

【教學(xué)思路】

1.課前作業(yè)：繪制鋁及其化合物的元素轉(zhuǎn)化關(guān)系圖。

2.評(píng)價(jià)學(xué)生繪制的轉(zhuǎn)化圖，構(gòu)建鋁及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系的二維圖，指導(dǎo)學(xué)生繪制二維圖。

【任務(wù)類型】A1觀察記憶;A2概括關(guān)聯(lián)

【學(xué)生發(fā)展意圖】采用二維圖，讓氧化還原和物質(zhì)分類內(nèi)化為學(xué)生分析和解決元素化合物問(wèn)題的認(rèn)識(shí)角度

環(huán)節(jié)二、氧化鋁、氫氧化鋁的性質(zhì)探究

【設(shè)計(jì)目的】直接用模

【教學(xué)思路】

1.取兩片形狀大小大致相等的鋁片分別加入試管1和試管2中，然后分別加入3ml 2moL/L稀鹽酸和NaOH溶液（均過(guò)量），觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，寫出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式。

2.取少量試管1中的溶液于試管3中，逐滴滴加NaOH溶液至過(guò)量，邊滴加邊振蕩。

3.取少量試管2中的溶液與試管4中，逐滴滴加鹽酸至過(guò)量，邊滴邊振蕩。

【思考】（1）預(yù)測(cè)現(xiàn)象與實(shí)際現(xiàn)象是否相同？（2）請(qǐng)結(jié)合平衡移動(dòng)原理解釋Al（OH）3能溶解在鹽酸或NaOH溶液中的原因。（3）若由AlCl3制備Al（OH）3，應(yīng)選用什么試劑？若由NaAlO2制備Al（OH）3，應(yīng)選用什么試劑？（4）將上述實(shí)驗(yàn)后試管3中的溶液與試管4中的溶液相混合，有何現(xiàn)象？

【任務(wù)類型】B1 分析解釋? B2 推論預(yù)測(cè)

【學(xué)生發(fā)展意圖】利用模型對(duì)金屬及其相關(guān)性質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行分析解釋。提高學(xué)生基于模型分析解釋能力

環(huán)節(jié)三、工業(yè)流程題中運(yùn)用

【設(shè)計(jì)目的】深化用模

【教學(xué)思路】工業(yè)上用鋁土礦（主要成分為Al2O3，只含F(xiàn)e2O3雜質(zhì)）為原料冶煉鋁的工藝流程如下：

（1）寫出流程中反應(yīng)①②的離子方程式。（2）寫出電解熔融Al2O3的工作原理。電解時(shí)為何要加冰晶石？（3）能用電解熔融的AlCl3的方法制鋁嗎？

【任務(wù)類型】B2 推論預(yù)測(cè)? B3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

【學(xué)生發(fā)展意圖】在不斷地解決問(wèn)題的過(guò)程中，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)解決的問(wèn)題實(shí)際上就是：性質(zhì)和轉(zhuǎn)化。而認(rèn)識(shí)的角度為二維。并在課堂上體會(huì)不同能力任務(wù)，建立不同化學(xué)學(xué)科能力

環(huán)節(jié)四、知識(shí)遷移

【設(shè)計(jì)目的】C3創(chuàng)新用模

【教學(xué)思路】

1.鉻（Cr）與鋁的性質(zhì)相似，如

Cr（OH）3+OH-→CrO2-+2H2O

探究：（1）往CrCl3溶液加入過(guò)量NaOH溶液可制得Cr（OH）3嗎？（2）對(duì)CrCl3·6H2O加熱脫水可得CrCl3嗎？（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明Cr2O3的兩性（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)CrO2-證明溶液酸堿性，并加以說(shuō)明。

2.根據(jù)已學(xué)知識(shí)，預(yù)測(cè)Zn、ZnO、Zn（OH）2的性質(zhì)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明。

【任務(wù)類型】C1復(fù)雜推理

【學(xué)生發(fā)展意圖】經(jīng)歷過(guò)對(duì)Cr的探究環(huán)節(jié)，完成相應(yīng)鋪墊，通過(guò)對(duì)Zn、ZnO、Zn（OH）2性質(zhì)預(yù)測(cè)設(shè)，學(xué)生結(jié)合元素周期律基于元素化合物認(rèn)知模型解決陌生物質(zhì)性質(zhì)探究

四、運(yùn)用元素化合物認(rèn)識(shí)模型對(duì)學(xué)習(xí)鋁及其化合物知識(shí)的教學(xué)效果分析

1.學(xué)生以類別和價(jià)態(tài)為核心的認(rèn)識(shí)角度概括關(guān)聯(lián)分析物質(zhì)性質(zhì)的能力加強(qiáng)。認(rèn)識(shí)角度是模型中最核心的變量，是學(xué)生分析和解決問(wèn)題的思維基礎(chǔ)，對(duì)元素化合物的教學(xué)非常重要。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐證明，在教學(xué)過(guò)程中凸顯認(rèn)識(shí)角度的建立，有利于讓學(xué)生在面對(duì)陌生物質(zhì)時(shí)能夠主動(dòng)地從物質(zhì)類別和價(jià)態(tài)兩個(gè)角度進(jìn)行性質(zhì)預(yù)測(cè)并解決相關(guān)問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中，繪制和熟記二維圖并不是教學(xué)的目的，讓學(xué)生基于二維圖，建立類別和價(jià)態(tài)這兩個(gè)認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)的角度，才是最有價(jià)值的。通過(guò)構(gòu)建“元素化合物認(rèn)識(shí)模型”的教學(xué)和傳統(tǒng)授課教學(xué)比較，可見學(xué)生對(duì)鋁元素知識(shí)的認(rèn)知角度和利用該認(rèn)識(shí)角度的具體認(rèn)識(shí)思路明顯不同。

2.基于“元素化合物認(rèn)識(shí)模型”對(duì)陌生問(wèn)題的分析和解決能力有所提高。模型的概括作用可以幫助學(xué)生在面對(duì)陌生情景下的各種化學(xué)問(wèn)題都能選取核心認(rèn)識(shí)角度，調(diào)用相應(yīng)的推理模式，能夠以不變應(yīng)萬(wàn)變地解決多種問(wèn)題。如課堂上預(yù)測(cè)Zn、ZnO、Zn（OH）2的性質(zhì)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明。教學(xué)前，學(xué)生回答：它們分別是金屬單質(zhì)、金屬氧化物、金屬氫氧化物，都可以跟酸反應(yīng)。教學(xué)后，學(xué)生回答：Zn與Al位于對(duì)角線位置，性質(zhì)相似，所以Zn、ZnO、Zn（OH）2既跟酸反應(yīng)又跟堿反應(yīng)，根據(jù)其化合價(jià)推測(cè)跟堿反應(yīng)的產(chǎn)物是ZnO2-。從教學(xué)前后學(xué)生的回答可以看出，學(xué)生在面對(duì)陌生物質(zhì)時(shí)，從基于零散經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)性質(zhì)到自主基于類別和價(jià)態(tài)預(yù)測(cè)物質(zhì)性質(zhì)，并能清晰準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

[1]王磊.基于學(xué)生核心素養(yǎng)的化學(xué)學(xué)科能力研究[M].北京師范大學(xué)出版社，2017.

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[3]王磊.國(guó)家社科基金教育科學(xué)重點(diǎn)課題“中小學(xué)學(xué)科能力表現(xiàn)研究”開題報(bào)告[R].2011.