溫利廣

摘要：以宏微辨析（宏觀辨識與微觀探析）和模型認知素養(yǎng)為導向，將“畫水——基于化學的視角”主題的教學任務整合為“一‘畫水’：宏微結合，認識模型”“二‘畫水’：微觀探析，模型認知（物理變化）”“三‘畫水’：微觀探析，模型認知（化學變化）”和“四‘畫水’：模型建構，多角度認識物質”四個遞進模塊，培養(yǎng)學生持久的、可遷移的通過建構微觀模型展示自己對化學宏觀事實的理解和解釋的能力并形成多角度有序認識物質及其變化的思維框架。

關鍵詞：宏微辨析;模型認知;素養(yǎng)導向;畫水;化學教學

文章編號：1008-0546（2022）04-0047-06

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.04.010

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

一、教學主題內容與教學現(xiàn)狀分析

1.教學主題內容分析

本節(jié)內容為“畫水——基于化學的視角”，是對初中化學教材人教版第1至4單元學習后的一節(jié)專題復習拓展課，主要內容為通過四次“畫水”引導學生從宏觀和微觀相結合的方式多角度有序認識水及其變化，也可以為其他版本教材同類內容的教學提供參考。

2.教學現(xiàn)狀分析（1）學情分析

通過前面4個單元的新課學習，學生對水、氧氣等常見物質的宏觀組成、微觀構成和性質、用途等有了初步的認識，但多數(shù)只停留在記憶層面，獲得的主要是淺層次的、碎片化知識，尚未形成基于化學學科核心素養(yǎng)分析、解決問題的學科思維。具體表現(xiàn)為：（1）尚未將宏觀辨識、微觀探析和模型認知固化為自己學習的一種重要方式。（2）尚未形成多角度有序地認識物質的組成、結構、性質和變化的思維習慣。

（2）已有的教學設計及相關文獻分析已有文獻中發(fā)現(xiàn)兩篇與本主題內容相關的文

章。徐泓，夏建華，盛恩宏等以2018年安徽省初中學業(yè)水平考試化學試卷第15題為例，對核心素養(yǎng)導向下的中考化學試題的特點進行分析，并將第（1）小題的設問方式改為“請畫出符合表中水在空氣中放置質量變化的微觀示意圖”，根據(jù)考生繪制的不同圖示評判不同考生的證據(jù)推理與模型認知的素養(yǎng)水平[1]。樂進軍，潘立紅以“分子”教學為例，剖析教學中多次讓學生“畫水”所包含的遵循學生認知規(guī)律的特色，提煉出一些優(yōu)化課堂教學的教學策略[2]。

一方面，以上做法為本主題內容的教學設計和課堂實施評價提供了非常有益參考。另一方面，上述做法的也存在一些“遺憾”或“留白”：文獻1尚停留在“設想”層面，沒有基于教學實踐呈現(xiàn)教學實施過程中學生分析解決問題的思維表現(xiàn)和教師的應對策略;文獻2中學生四次“畫水”活動均停留在物理變化層面，沒有基于水的認識發(fā)展引導學生建構多角度認識物質及其變化的思維框架。

二、教學設計思想與創(chuàng)新點

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念、必備品格和關鍵能力[3]。以素養(yǎng)為導向的化學教學強調將“科學知識的學習”轉化為“科學認識的學習”，更能突出學習的意義和突顯學科的特點。

在具體的教學設計中，筆者打破教材的編排，以宏微辨析（宏觀辨識與微觀探析）和模型認知素養(yǎng)為導向，將“‘畫水’——基于化學的視角”的教學任務整合為“一‘畫水’：宏微結合，認識模型”“二‘畫水’：微觀探析，模型認知（物理變化）”“三‘畫水’：微觀探析，模型認知（化學變化）”和“四‘畫水’：模型建構，多角度認識物質”四個遞進模塊。本節(jié)課采用主題式教學，立意深遠：一方面，通過四次“畫水”引導學生將“物質構成的奧秘”從微觀和宏觀相結合的視角進行了再一次的學習，重點在于培養(yǎng)學生持久的、可遷移的“通過建構模型展示自己對化學事實的理解和解釋的能力”[4]并形成多角度認識物質及其變化的思維框架;另一方面，通過“畫水”引導學生以形象的方式進行直觀表達，使教學過程成為學生一種愉快的情緒生活和積極的情感體驗，然后在教師的指導下進行反思、評價，認識到存在問題，進而產生認知沖突，激發(fā)和強化學習化學的積極心向。

三、教學目標

1.通過建構與水及其變化相關的微觀模型展示學生對化學宏觀事實的理解和解釋的能力，發(fā)展宏微辨析素養(yǎng)和模型認知素養(yǎng)。

2.通過畫關于水的認識模型，幫助學生形成多角度有序地審視身邊化學物質及其變化的思維方式。

3.在不同視角的“畫水”活動中引導學生從宏觀走向微觀，從形象思維走向抽象思維，充分感受化學學習的獨特之旅，進一步激發(fā)學習化學的積極心向。

四、教學流程

基于上述教學目標，制定圖1所示教學流程。

五、教學實錄

師（導入）：今天老師想考考同學們的“畫功”和“化功”——嘗試從化學的視角“畫水”。

1.一“畫水”：宏微結合，認識模型

（投影）活動1：（展示一杯水）請同學們在學案上分別從宏觀和微觀角度將這杯水畫出來（用O表示氧原子，H表示氫原子），然后結合你的作品分別從宏觀和微觀角度描述水的組成與物理性質。

生：先“畫水”，代表性作品見圖2、圖3;然后描述水的組成與物理性質，師生活動情況見表1。

2.二“畫水”：微觀探析，模型認知（物理變化）（投影）活動2：（2018.安徽.15題改編）某興趣小組在相同條件下，將10.00g的水和氯化鈣濃溶液分別置于相同規(guī)格的燒杯，并敞口存放于空氣中，燒杯中物質質量隨時間變化情況見表2。（查閱資料：該條件下，氯化鈣濃溶液具有吸水性且不與空氣中的物質反應。）

學習任務：

（1）可選擇表2中的做除濕劑。

（2）畫出能反映燒杯中水在空氣中放置時發(fā)生變化的微觀示意模型圖，并進行必要的標注（圖中用O表示氧原子，H表示氫原子）。

師：請同學們認真閱讀題目，思考到底要畫什么以及怎么畫。

生：小組討論、交流，畫能反映水在空氣中放置時發(fā)生變化的微觀示意模型圖，代表性作品見圖4、圖5、圖6;選取3名學生在黑板上通過擺放水分子模型展示自己對化學宏觀事實的理解和解釋。第（2）小題師生活動情況見表3。

師：作為剛接觸化學不久的初中學生，前面幾位同學的作品其實已很不錯了，能讓人看出這是學過化學的人，體現(xiàn)出了一定的微觀探析和模型認知素養(yǎng)。不過，老師覺得同學們還可以畫得更好。那么，我們到底還有哪些因素還沒有考慮到呢？提示同學們既要結合微粒的基本特征，又要從濃氯化鈣溶液在空氣中質量變化情況中獲得啟發(fā)。

生：小組討論、交流、畫圖并展示，見圖7。師生活動情況見表4。（投影）遷移應用（課外完成）：干冰是固態(tài)的二氧化碳，在空氣中極易升華，成為二氧化碳氣體。干冰升華吸收了空氣中的大量熱量，使周圍空氣溫度下降，空氣中的水分子受冷凝結成小水珠，因此會產生白霧。舞臺上的煙霧多用干冰制造。請你在燒杯中畫出能反映干冰在空氣中放置時發(fā)生變化的微觀示意模型圖（空氣中的其它分子可忽略），并進行必要的標注（用O表示氧原子，C表示碳原子）。

3.三“畫水”：微觀探析，模型認知（化學變化）

師：通過前面的學習我們知道，水在物理變化過程中，水分子本身是不改變的，變的只是分子間的間隔和運動速率。如果水發(fā)生化學變化時，你能不能也用微觀示意模型圖將這個過程表示出來呢？

（投影）活動3：將水蒸氣通過熾熱的煤層（主要成分為C）可制得較潔凈的水煤氣（主要成分是CO和H2），現(xiàn)象為火焰騰起更高，而且變?yōu)榈{色（H2和CO燃燒的顏色）?；瘜W反應的符號表達式為C+H2O（氣）高溫CO+H2。水煤氣屬于易燃易爆物，其中的CO有毒。煤氣廠常在家用水煤氣中特意摻入少量難聞氣味的氣體，目的是當煤氣泄漏時能聞到及時發(fā)現(xiàn)。

學習任務：（1）閱讀上述材料，思考濕煤比干煤燃燒更旺的原因是什么？（2）畫出能反映水蒸氣與煤發(fā)生反應的微觀示意模型圖（用O表表示氧原子，H表示氫原子，C表示碳原子）。

生：閱讀、思考、小組討論交流、畫圖并展示，代表性作品見圖8、圖9;第（2）小題師生活動情況見表5。師：我們班同學的畫功不錯，“化功”也不錯。借助微粒模型可以幫助我們深入認識物質及其變化的本質和規(guī)律。為了進一步檢驗大家的水平，請同學們在課后再畫一個有水生成的反應。

（投影）遷移應用（課外完成）：在第二單元的學習中，我們知道實驗室可以通過分解過氧化氫制取氧氣。請你畫出能反映過氧化氫分解生成水和氧氣的微觀示意模型圖（用O表示氧原子，H表示氫原子，C表示碳原子）。

4.四“畫水”：模型建構，多角度認識物質

師：從微觀與宏觀兩個角度認識物質及其變化是化學學習的重要特征。對比活動2和活動3中水發(fā)生的兩種變化，同學們能否從微觀與宏觀兩個角度通過建構模型的方式加以認識呢？

（投影與展示）活動4-1：畫“從宏觀和微觀兩個角度看待水的變化的認識模型”。生：在教師的引導下畫“從宏觀和微觀兩個角度看待水的變化的認識模型”，見圖10。

師：我們的畫水任務還沒有全部完成。多角度有序地認識身邊的化學物質是一種重要的化學學科能力。那么，對于一種物質，我們可以從哪些角度去認識它呢？能否在上述基礎上建構出“多角度認識物質的思維模型”？

（投影）活動4-2：建構“多角度認識物質的思維模型”，畫“關于水的認識模型”。

生：討論、交流，師生活動情況見表6和圖11。

師：請同學們參照“多角度認識物質的思維模型”畫“關于水的認識模型”。

生：畫“關于水的認識模型”，見圖12。

師：多角度有序地認識物質及其變化，能幫助我們更全面了解物質世界。為了進一步鞏固所學知識，請同學們在課后再畫一個物質的認識模型，請看屏幕。

（投影）遷移應用（課外完成）：結合已有知識，通過上網查閱相關資料，參照“多角度認識物質的思維模型”，請你畫出“關于雙氧水的認識模型”。

六、教學效果與反思

本節(jié)課以宏微辨析和模型認知素養(yǎng)為導向，引導學生在四次基于化學視角的“畫水”活動中較好地達到以下效果：（1）借助微觀模型讓水的變化過程動起來、外顯出來，進一步提升了宏微融合能力。（2）通過建構關于水的認識模型形成了多角度分析問題的思考框架，進一步發(fā)展了模型認知素養(yǎng)。（3）在不同視角的“畫水”活動中充分感受化學學習的魅力，進一步激發(fā)了學習化學的興趣。

不足之處：（1）由于時間關系，部分“遷移應用”內容沒能讓學生在40分鐘的課堂上完成，調整為在課后以鞏固練習的方式完成。（2）由于筆者所任教的學校是一所生源不理想的鄉(xiāng)村學校，通過觀察學生的表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)仍然有一部分學生（中下生）的微觀探析和模型認知能力尚處于低水平層次。這也表明學科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展不是一朝一夕的事情，更不可能只是通過一兩節(jié)課就可以養(yǎng)成。

改進建議：（1）從保持教學內容的完整性和給予學生充足思考時間的角度出發(fā)，可以嘗試上60～80分鐘的大課。（2）在初中化學第1至4單元學習乃至今后的化學教學中進一步突顯素養(yǎng)導向。

參考文獻

[1]徐泓，夏建華，盛恩宏.核心素養(yǎng)導向下中考化學試題特點分析及對命題的思考——以2018年安徽省中考化學試卷第15題為例[J].化學教育（中英文），2018，39（21）：1-5.

[2]樂進軍，潘立紅.遵循認知規(guī)律優(yōu)化課堂教學——以“分子”教學為例[J].化學教育，2015，36（19）：32-35.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[4]楊玉琴.化學核心素養(yǎng)之“模型認知”能力的測評研究[J].化學教學，2017（7）：9-14.