摘要：在分析學(xué)生已有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)的前提下，以高中化學(xué)金屬鈉的性質(zhì)和應(yīng)用為例，通過分類預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)探究、微觀分析的方法開展教學(xué)實(shí)踐，探討了促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的元素化合物的教學(xué)方法，建構(gòu)相關(guān)認(rèn)知模型。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知發(fā)展;真實(shí)教學(xué)情境;系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)探究

文章編號(hào)：1008-0546（2020）04-0014-04

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2020.04.003

一、問題的提出

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》2017版修訂原則之一是要求教學(xué)遵循學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，貼近學(xué)生生活實(shí)際，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)發(fā)展[1]。王磊教授在學(xué)習(xí)進(jìn)階的研究中也提出了這樣的觀點(diǎn)[2]：根據(jù)學(xué)習(xí)者現(xiàn)有的知識(shí)水平，結(jié)合已有的研究，發(fā)現(xiàn)可能的學(xué)習(xí)路徑，就可能通過教學(xué)促進(jìn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)。金屬鈉是高中化學(xué)元素化合物知識(shí)的代表物質(zhì)之一，也是第一個(gè)學(xué)習(xí)的典型金屬。因其性質(zhì)與初中已習(xí)得的金屬有一定的差異，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)鈉和氧氣的化合反應(yīng)、和鹽溶液的置換反應(yīng)等問題上出現(xiàn)認(rèn)知差異。目前高中教師已經(jīng)設(shè)計(jì)和實(shí)踐了大量的優(yōu)秀課例，分析相關(guān)文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，這些課例主要集中在生活中鈉的事故及處理方法、圍繞金屬鈉的相關(guān)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)、師生教學(xué)方式的改進(jìn)等。在這些教學(xué)實(shí)踐中，教師重視了情境的創(chuàng)設(shè)和合作探究的多樣化的學(xué)習(xí)方式，但追求的仍是以金屬鈉的相關(guān)性質(zhì)獲得為目的，仍然沒有突破元素化合物知識(shí)學(xué)習(xí)的思維慣性，對(duì)于教學(xué)過程中多角度多層次發(fā)展學(xué)生認(rèn)知能力的實(shí)踐研究并不多見。

本課題的教學(xué)活動(dòng)以蘇教版化學(xué)1第二單元第一節(jié)“金屬鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”為載體，基于學(xué)生認(rèn)知水平的發(fā)展，通過教學(xué)活動(dòng)，擬解決以下3個(gè)問題：如何幫助學(xué)生形成自主認(rèn)識(shí)元素化合物的一般方法，豐富學(xué)生認(rèn)知角度;如何幫助學(xué)生體驗(yàn)高水平實(shí)驗(yàn)探究的過程和意義，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展;如何幫助學(xué)生建構(gòu)元素化合物知識(shí)的認(rèn)知模型，完善學(xué)生認(rèn)知方式。

二、基于認(rèn)知發(fā)展的教學(xué)設(shè)計(jì)

蘇教版化學(xué)1教材編排為：通過鈉原子和鈉離子兩種微粒結(jié)構(gòu)描述鈉的性質(zhì)，提供實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行觀察性實(shí)驗(yàn)，探究鈉的性質(zhì)，對(duì)鈉及其變化進(jìn)行分類表征，分析鈉的制法及用途。教材的編排思路體現(xiàn)出學(xué)習(xí)元素化合物的一般思路，關(guān)注了學(xué)生對(duì)具體知識(shí)的理解，并未注重學(xué)生認(rèn)識(shí)能力的發(fā)展和提高。

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》2017年版中，對(duì)“金屬鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”內(nèi)容的相關(guān)要求為：結(jié)合真實(shí)情境中的實(shí)例，通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鈉的主要性質(zhì)，了解鈉在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。在學(xué)業(yè)要求中建議從物質(zhì)類別角度預(yù)測(cè)鈉的化學(xué)性質(zhì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，分析、解釋有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象[3]。課標(biāo)對(duì)教學(xué)的建議，突破了課本編排的以鈉為中心的教學(xué)思路，建議創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，分類預(yù)測(cè)性質(zhì)，開展高水平實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行分析論證，預(yù)期學(xué)生敢于批判質(zhì)疑形成理性思維。

學(xué)生在初三已有金屬單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的相關(guān)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，在化學(xué)l第一章中習(xí)得分類法、實(shí)驗(yàn)法、微觀分析法。學(xué)生具有基于分類進(jìn)行預(yù)測(cè)的能力，也具有一定的實(shí)驗(yàn)探究能力，但由于個(gè)體認(rèn)知方式和認(rèn)知水平差異較大，部分學(xué)生面對(duì)復(fù)雜、陌生的個(gè)性問題時(shí)，往往無法進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，不能形成分析思路，只能靠背誦來解決問題。

基于教材、課標(biāo)和學(xué)習(xí)者分析，本節(jié)內(nèi)容確定的教學(xué)目標(biāo)為：通過切身體驗(yàn)激發(fā)認(rèn)知興趣，了解鈉的相關(guān)性質(zhì);通過類比預(yù)測(cè)明確認(rèn)知思路，感悟元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)方法;通過不同層次的實(shí)驗(yàn)論證感受認(rèn)知角度，體驗(yàn)高水平探究的一般過程;通過證據(jù)推理掌握認(rèn)知手段，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度;通過微觀分析感悟認(rèn)知方式，強(qiáng)化學(xué)學(xué)科知識(shí)素養(yǎng);通過應(yīng)用理解感知認(rèn)知目標(biāo)，明白化學(xué)學(xué)科實(shí)際價(jià)值。筆者根據(jù)學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)，分4個(gè)環(huán)節(jié)開展教學(xué)實(shí)踐建構(gòu)學(xué)生元素化合物知識(shí)的認(rèn)知模型。學(xué)科方法線：“激活已有知識(shí)→分類法預(yù)測(cè)性質(zhì)→實(shí)驗(yàn)法論證預(yù)測(cè)→微觀分析法解釋用途”。在教學(xué)過程中筆者整合多種認(rèn)知方式，喚醒學(xué)生已有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，基于已有}人知開展多角度假設(shè)猜想，定向論證預(yù)測(cè)，幫助學(xué)生將金屬鈉的性質(zhì)和應(yīng)用納入已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，構(gòu)建符合學(xué)生思維規(guī)律的元素化合物知識(shí)認(rèn)知模型，幫助學(xué)生有意識(shí)地改善自身認(rèn)知發(fā)展。

三、教學(xué)過程

1.呈現(xiàn)真實(shí)情境，激活認(rèn)知儲(chǔ)備

【情境與問題】投影與鈉有關(guān)的四幅圖片：（1）金屬鈉制取供氧劑;（2）鉀鈉合金消融腫瘤;（3）金屬鈉制取金屬鈦;（4）高壓鈉燈用于金屬照明。引言：這是有關(guān)鈉的四個(gè)真實(shí)生活情境，說明鈉是我們生活中的重要物質(zhì)。

投影：化學(xué)課本專題l目錄截圖，化學(xué)家是通過哪些方法研究物質(zhì)的呢？（學(xué)生l參考投影上的目錄，準(zhǔn)確描述出“分類法”“實(shí)驗(yàn)法”“微觀分析法”。）這節(jié)課我們就借鑒化學(xué)家的方法，研究陌生卻重要的物質(zhì)鈉。

（1）根據(jù)分類法，鈉單質(zhì)屬于哪一類物質(zhì)？（2）根據(jù)常見金屬的性質(zhì)，預(yù)測(cè)金屬鈉有哪些性質(zhì)？（根據(jù)方法提示，學(xué)生2、3能準(zhǔn)確回答出鈉是金屬單質(zhì)，并隨機(jī)回答出一些性質(zhì)，如金屬光澤，和氧氣反應(yīng)等。）

【推理與假設(shè)】投影滬教版《化學(xué)》九年級(jí)上冊(cè)1 14頁截圖“常見金屬的物理性質(zhì)”，116頁截圖“常見金屬的化學(xué)性質(zhì)”。請(qǐng)根據(jù)九年級(jí)教材的提示，補(bǔ)充物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。（根據(jù)文本提示，學(xué)生4能預(yù)測(cè)物理性質(zhì)，如銀白色固體，金屬光澤等;學(xué)生5能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)化學(xué)性質(zhì)，如能跟氧氣、稀鹽酸、硫酸銅溶液反應(yīng)。）

追問預(yù)測(cè)1：鈉和氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物是什么？反應(yīng)的條件是什么？（學(xué)生6認(rèn)為產(chǎn)物為氧化鈉，點(diǎn)燃和常溫下都能反應(yīng)。）預(yù)測(cè)依據(jù)是什么？（學(xué)生6認(rèn)為鎂條在空氣中被氧化，點(diǎn)燃時(shí)能反應(yīng)生成氧化鎂，鈉比鎂活潑，所以都可以反應(yīng)生成氧化鈉。）

追問預(yù)測(cè)2：鈉和鹽酸溶液反應(yīng)的類型是什么？產(chǎn)物是什么？（學(xué)生7認(rèn)為發(fā)生置換反應(yīng)，生成產(chǎn)物氫氣和氯化鈉。）

追問預(yù)測(cè)3：鈉和硫酸銅溶液反應(yīng)的類型是什么？產(chǎn)物是什么？（學(xué)生8認(rèn)為發(fā)生置換反應(yīng)，生成產(chǎn)物銅和硫酸鈉。）

設(shè)計(jì)意圖：以圖片形式呈現(xiàn)生活中的四個(gè)真實(shí)場(chǎng)景，貼近學(xué)生生活實(shí)際，明確鈉的重要作用，喚醒學(xué)習(xí)注意。展示教材中前一專題的文本，提示學(xué)生分析研究物質(zhì)的一般方法，激活已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備。從學(xué)生歸納出的分類法入手，引導(dǎo)學(xué)生預(yù)測(cè)鈉的相關(guān)性質(zhì)，在學(xué)生認(rèn)知無法系統(tǒng)生成時(shí)，提供初三教材文本，幫助學(xué)生建立新舊知識(shí)間的聯(lián)系，提取遷移知識(shí)。用追問的方式，促進(jìn)學(xué)生對(duì)三個(gè)預(yù)測(cè)的思考，激活已有相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備，明確學(xué)生認(rèn)知偏差，生成課堂研究點(diǎn)。

2.定向?qū)嶒?yàn)探究，修正認(rèn)知差異

探究點(diǎn)一：鈉常溫和加熱下能否和氧氣反應(yīng)？產(chǎn)物是否都是氧化鈉？

【實(shí)驗(yàn)探究l】找到實(shí)驗(yàn)盒中封在玻璃導(dǎo)管[4]中隔絕空氣的鈉和塑料袋中接觸到空氣的鈉，對(duì)比兩種鈉塊的顏色，說明現(xiàn)象，分析原因。（根據(jù)實(shí)物對(duì)比，學(xué)生9描述，玻璃導(dǎo)管中的鈉塊有金屬光澤，塑料袋中的鈉塊沒有光澤，是白色的，說明鈉和氧氣反應(yīng)生成白色固體，鈉常溫下能和氧氣反應(yīng)。）

【實(shí)驗(yàn)探究2】用玻璃棒推出導(dǎo)管中的鈉塊，置于易拉罐底部的鋁板凹槽，用酒精燈加熱點(diǎn)燃[5]，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析原因。（學(xué)生10：鈉塊燃燒生成淡黃色固體，鈉能在氧氣中燃燒。）

【推理與結(jié)論】根據(jù)觀察到的現(xiàn)象，判斷兩種條件下生成的產(chǎn)物是否相同？判斷依據(jù)是什么？（學(xué)生6：不同，因?yàn)閮煞N氧化物的顏色不同，所以產(chǎn)物不同。）展示圖片：白色的氧化鈉和淡黃色的過氧化鈉。類比圖片和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，判斷鈉和氧氣在兩種條件下反應(yīng)的產(chǎn)物分別是什么？（學(xué)生6：鈉和氧氣常溫下反應(yīng)生成白色的氧化鈉，加熱時(shí)生成淡黃色的過氧化鈉。）

探究點(diǎn)二：鈉能否和鹽酸反應(yīng)生成氫氣？

【演示實(shí)驗(yàn)1】2mm₃鈉塊在針筒中和O.Olmol/L的鹽酸溶液反應(yīng)，推出并點(diǎn)燃針筒中的氣體[6]。

【推理與結(jié)論】描述看到的現(xiàn)象，氣體是氫氣嗎？預(yù)測(cè)2是否正確？（學(xué)生II認(rèn)為針筒中有氣體生成，氣體點(diǎn)燃有黃色火焰，因?yàn)槿芤河锈c離子，針尖部分出現(xiàn)鈉離子的焰色，結(jié)合元素守恒，所以氣體為氫氣，預(yù)測(cè)正確。）

探究點(diǎn)三：鈉能否和硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸鈉？

【實(shí)驗(yàn)探究3】用鑷子夾取塑料袋中壓成片狀的Imm₃的鈉塊，放入盛放在小盒內(nèi)的硫酸銅溶液中，觀察有沒有紅色的銅生成。

【推理與結(jié)論】是否出現(xiàn)紅色的銅？預(yù)測(cè)3是否正確？還有什么現(xiàn)象？猜測(cè)鈉和硫酸銅溶液中的什么物質(zhì)在反應(yīng)？說明判斷依據(jù)？（學(xué)生12認(rèn)為沒有紅色物質(zhì)，說明預(yù)測(cè)三錯(cuò)誤，看到了鈉片變成鈉球浮在水上，在動(dòng)，有聲音，有藍(lán)色的沉淀，預(yù)測(cè)可能跟水發(fā)生反應(yīng)。）

【實(shí)驗(yàn)探究4】同學(xué)12根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做出了新的推測(cè)，根據(jù)他提供的四個(gè)觀察點(diǎn)（見表1），定向探究鈉和水的反應(yīng)：用鑷子夾取塑料袋中壓成片狀的Imm-的鈉塊，放入盛放在小盒內(nèi)的水中，觀察。

【推理與結(jié)論】看到什么現(xiàn)象？能否說明鈉和水反應(yīng)？（根據(jù)文本提示，學(xué)生13能準(zhǔn)確描述鈉和水反應(yīng)浮在水面上、熔化成小球、運(yùn)動(dòng)、有響聲，說明鈉和水能反應(yīng)）這些現(xiàn)象說明了鈉的什么性質(zhì)？（學(xué)生13認(rèn)為鈉浮在水面上說明鈉的密度比水小;熔化成小球是鈉的熔點(diǎn)低，使鈉熔化的熱量來自于反應(yīng)放出的熱量;氣體推動(dòng)，氣體發(fā)聲導(dǎo)致小球會(huì)動(dòng)會(huì)響，根據(jù)組成元素，預(yù)測(cè)氣體是氫氣。）

【情境與問題】硫酸銅溶液和鈉的針筒實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)燃?xì)怏w;水和鈉的針筒實(shí)驗(yàn)點(diǎn)燃?xì)怏w。同樣進(jìn)行針筒實(shí)驗(yàn)，都能觀察到氣體的燃燒，說明同學(xué)12的預(yù)測(cè)正確。請(qǐng)利用物質(zhì)的組成元素分析藍(lán)色沉淀是什么？預(yù)測(cè)鈉和水反應(yīng)除了氫氣外還生成什么？（學(xué)生14認(rèn)為藍(lán)色沉淀為氫氧化銅，鈉和水生成氫氧化鈉。）

【實(shí)驗(yàn)探究5】向鈉和水反應(yīng)后的溶液中滴加酚酞，驗(yàn)證學(xué)生14的預(yù)測(cè)。

【推理與結(jié)論】什么現(xiàn)象？同學(xué)14的預(yù)測(cè)正確嗎？根據(jù)這兩組實(shí)驗(yàn)和結(jié)論，分析硫酸銅溶液中的藍(lán)色沉淀是怎么生成的？（學(xué)生8通過酚酞變紅，認(rèn)為同學(xué)14的預(yù)測(cè)正確，分析鈉和硫酸銅溶液的反應(yīng)是鈉和水先生成氫氧化鈉和氫氣，氫氧化鈉和硫酸銅再生成氫氧化銅。）同學(xué)8通過類比分析，完善了自己對(duì)鈉和鹽溶液反應(yīng)的認(rèn)知。若希望鈉能置換出銅單質(zhì)，你會(huì)給我怎樣的建議？（學(xué)生8建議不要有水。）

【視頻實(shí)驗(yàn)l】在蒸發(fā)皿中加熱無水硫酸銅粉末，加入5mm₃的鈉塊，攪拌。劇烈反應(yīng)，火星四射，蒸發(fā)皿破裂，底部出現(xiàn)紅色物質(zhì)。

【推理與結(jié)論】展示蒸發(fā)皿底部的紅色物質(zhì)，得到什么結(jié)論？（學(xué)生15回答，沒有水的情況下鈉能置換出不活潑的銅。）

設(shè)計(jì)意圖：對(duì)前一環(huán)節(jié)中學(xué)生提出三個(gè)預(yù)測(cè)，設(shè)計(jì)一系列的實(shí)驗(yàn)方案，或證實(shí)或證偽。通過開展差異性實(shí)驗(yàn)探究，修正學(xué)生預(yù)設(shè)和生成之間的認(rèn)知差異，教學(xué)環(huán)節(jié)的兩個(gè)教學(xué)創(chuàng)新點(diǎn)為：（1）在教學(xué)過程中利用對(duì)比氧化鈉和過氧化鈉的實(shí)物圖片，幫助學(xué)生辨析鈉和氧氣在兩種不同情況下的產(chǎn)物，修正原有的認(rèn)知偏差。（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生預(yù)測(cè)的鈉和硫酸銅溶液反應(yīng)的證偽，跟進(jìn)預(yù)測(cè)鈉和水反應(yīng)，利用學(xué)生對(duì)前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的分析生成觀察量表，實(shí)驗(yàn)證實(shí)鈉和水的反應(yīng)，跟進(jìn)預(yù)測(cè)鈉和硫酸銅置換出銅的條件，實(shí)驗(yàn)證實(shí)鈉和鹽的反應(yīng)。在教學(xué)過程中利用追問的方式進(jìn)行師生對(duì)話，引導(dǎo)學(xué)生深度思維，重構(gòu)知識(shí)聯(lián)系，促進(jìn)記憶編碼，完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)?；趯W(xué)生的課堂表現(xiàn)能夠論證，隨著教學(xué)的進(jìn)行學(xué)生的知識(shí)理解及認(rèn)知能力有了提升，體驗(yàn)了探究彰顯科學(xué)精神的過程。

3.解決真實(shí)問題，完善認(rèn)知過程

【情境與問題】剛剛同學(xué)體驗(yàn)的三個(gè)實(shí)驗(yàn)，模擬了生活中三個(gè)真實(shí)的情景。鈉在鋁盤上加熱制過氧化鈉，鈉和水反應(yīng)消融腫瘤，鈉和熔融金屬鹽反應(yīng)制金屬。

投影：圖片（l）金屬鈉制取供氧劑。圖片（2）鉀鈉合金消融腫瘤。圖片（3）金屬鈉制取金屬鈦。請(qǐng)同學(xué)們將三幅圖片中的介紹，改寫成化學(xué)反應(yīng)方程式，并標(biāo)出鈉元素化合價(jià)的變化。（學(xué)生16上黑板板書。）請(qǐng)找出這些反應(yīng)中鈉元素的化合價(jià)的變化？電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目？畫出鈉原子和鈉離子的結(jié)構(gòu)示意圖，并從微粒結(jié)構(gòu)的角度分析鈉原子和得失電子之間的數(shù)量關(guān)系？（學(xué)生17上黑板板書并分析：根據(jù)雙線橋法分析得到鈉和轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目是I：I，鈉的原子結(jié)構(gòu)中最外層是1個(gè)電子，所以在反應(yīng)中1個(gè)鈉原子很容易失去1個(gè)電子形成鈉離子。）

【問題與討論】根據(jù)剛剛習(xí)得的化學(xué)知識(shí)，思考：金屬鈉應(yīng)該如何保存？為什么？（學(xué)生18認(rèn)為要密封保存，隔絕空氣鈉會(huì)和空氣中的氧氣和水反應(yīng)。）

實(shí)物展示：小塊鈉保存在煤油中;圖片展示：大塊鈉密封在石蠟中。

生活中鈉的保存就是同學(xué)18提出的方法，利用有機(jī)物隔絕空氣。自然界中有沒有天然鈉單質(zhì)的存在？為什么？（學(xué)生18認(rèn)為沒有，鈉會(huì)和空氣中的氧氣和水反應(yīng)。）

圖片展示：1807年戴維利用電解碳酸鈉第一次獲得鈉，目前T業(yè)上最常用的鈉的制取方法是食鹽熔融電解法，請(qǐng)寫出工業(yè)制鈉的方程式。

設(shè)計(jì)意圖：化學(xué)課程的社會(huì)性體現(xiàn)在利用化學(xué)知識(shí)解決生活中的問題，本環(huán)節(jié)的教學(xué)中選用積極正面的圖片和真實(shí)的案例，旨在幫助學(xué)生了解化學(xué)的社會(huì)價(jià)值，反思化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的積極作用。利用微觀分析法幫助學(xué)生關(guān)聯(lián)三重表征，用簡單化學(xué)符號(hào)描述復(fù)雜的宏觀現(xiàn)象，整理復(fù)習(xí)認(rèn)知方式，將有意義的關(guān)聯(lián)納入認(rèn)知結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生從學(xué)習(xí)理解到應(yīng)用實(shí)踐，最終建立認(rèn)知模型。

結(jié)束語：今天同學(xué)們利用化學(xué)家的眼光研究了生活中的重要物質(zhì)鈉，初步感受了分類預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)探究、微觀分析的研究方法，明確了類別通性和個(gè)體性質(zhì)之間的差異。希望同學(xué)們能繼續(xù)用化學(xué)家的眼光和方法研究更多的化學(xué)物質(zhì)，共筑中國夢(mèng)。

四、教學(xué)過程分析

1.從知識(shí)解析走向?qū)W生認(rèn)知發(fā)展，形成自主認(rèn)識(shí)元素化合物的一般方法

用四個(gè)真實(shí)的情境引課，投影化學(xué)課本專題l目錄截圖，根據(jù)學(xué)生總結(jié)出的研究思路，分類預(yù)測(cè)鈉的相關(guān)性質(zhì)，將初三教材文本設(shè)置為觸發(fā)器，幫助學(xué)生生成系統(tǒng)認(rèn)知，系統(tǒng)完善對(duì)鈉的預(yù)測(cè)?；陬A(yù)測(cè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，尋找證據(jù)論證猜想，完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)，分析引課的真實(shí)情景，利用原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)方程式、電子轉(zhuǎn)移等符號(hào)建構(gòu)認(rèn)知體系，基于習(xí)得知識(shí)，解決生活中的相關(guān)問題。在教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生的認(rèn)知方式由共性到個(gè)性、由宏觀到微觀、由孤立到關(guān)聯(lián)，生成了認(rèn)識(shí)元素化合物的一般的方法：了解物質(zhì)在生活中的情境，分類預(yù)測(cè)相關(guān)性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)論證相關(guān)預(yù)測(cè)，多角度完善相關(guān)認(rèn)知，用已有認(rèn)知解決生活中的情境。

2.從觀察性實(shí)驗(yàn)走向多角度認(rèn)知，體驗(yàn)開展系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)探究的過程和意義

探究性實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)形式上可以分為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究、教師演示實(shí)驗(yàn)探究和視頻實(shí)驗(yàn)探究，從實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ι戏譃榛谟^察的思考性實(shí)驗(yàn)探究和基于論證的系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)探究。簡單安全的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，如鈉和氧氣、鈉和硫酸銅溶液、鈉和水的反應(yīng);操作復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為教師演示實(shí)驗(yàn)，如鈉和酸溶液的反應(yīng)，針筒反應(yīng)操作中有入酸口位置，抽推速度等多處注意點(diǎn);操作風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為視頻實(shí)驗(yàn)，如硫酸銅固體和熔融金屬鈉的反應(yīng)。在利用實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)的過程中，不斷明確開展實(shí)驗(yàn)的目的是為了論證學(xué)生的三個(gè)假設(shè)是否正確。鈉和氧氣、鈉和鹽溶液的實(shí)驗(yàn)探究均發(fā)生了認(rèn)知誤差，這種誤差是通過就知識(shí)的遷移自然生成的，通過觀察性實(shí)驗(yàn)機(jī)械記憶實(shí)驗(yàn)結(jié)論難以改變學(xué)生的認(rèn)知，通過能力水平層層遞進(jìn)的定向?qū)嶒?yàn)探究，可以促進(jìn)概念的轉(zhuǎn)變。對(duì)比基于觀察的思考性探究，基于論證的系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)探究更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展過程，為什么要做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，預(yù)期看到什么現(xiàn)象，說明什么結(jié)論，在實(shí)驗(yàn)與預(yù)期有偏差時(shí)，分析偏差，再次設(shè)計(jì)方案，跟進(jìn)實(shí)驗(yàn)論證。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中明確了認(rèn)知行為，即：預(yù)測(cè)提出探究方案，設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、優(yōu)化方案，根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行推論，對(duì)異常進(jìn)行分析解釋、對(duì)結(jié)論進(jìn)行描述說明。

3.從知識(shí)點(diǎn)走向基于素養(yǎng)進(jìn)階的教學(xué)，建構(gòu)元素化合物知識(shí)的認(rèn)知模型

利用教材文本為支架，引導(dǎo)學(xué)生從氧氣、酸溶液、鹽溶液等認(rèn)知角度分析金屬的相關(guān)性質(zhì)，利用降低學(xué)生思維起點(diǎn)，不斷采用追問的方式，引發(fā)生生對(duì)話，師生對(duì)話，生本對(duì)話，在互動(dòng)過程中不斷發(fā)生思維碰撞，引發(fā)學(xué)生對(duì)生活情境、研究方法、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的思考和探索，激發(fā)學(xué)生認(rèn)知思維始終處于高度活躍狀態(tài)，環(huán)環(huán)相扣地開展推理論證，最終修正自我認(rèn)知結(jié)構(gòu)，形成促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的元素化合物知識(shí)的一般教學(xué)思路，即將真實(shí)的生活情境轉(zhuǎn)化為化學(xué)學(xué)科問題，用實(shí)驗(yàn)探究的方法分析問題形成學(xué)科知識(shí)，利用學(xué)科知識(shí)分析生活中的復(fù)雜情境。

綜合上述，基于學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的教學(xué)設(shè)計(jì)能建構(gòu)元素化合物知識(shí)的認(rèn)知模型（見圖1），幫助學(xué)生有意識(shí)地改善認(rèn)知方式和認(rèn)知行為，有效促進(jìn)了學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展。

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