一、研究背景
《普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)》在“教材編寫建議”中對教材內(nèi)容的編排與呈現(xiàn)提出如下要求:注重化學知識的結(jié)構(gòu)化;關(guān)注學生的認知發(fā)展規(guī)律;注重情境、活動和問題解決的整體設計,促進學習方式的轉(zhuǎn)變;注重凸顯教材的教學屬性;重視教材助讀系統(tǒng)的設計。強調(diào)“化學教材應結(jié)合學生的身心發(fā)展規(guī)律,對前言、提示、注解、附錄等助讀學習輔助材料進行科學、系統(tǒng)、合理的設計,促進學生自主學習?!?/p>
高中化學教材是化學課程標準的直接體現(xiàn),是連接教師的教與學生的學的主要教學資源,更是培養(yǎng)學生化學學科核心素養(yǎng)的重要載體?;诖?,人民教育出版社在2019年出版的高中化學新教材中設置了豐富多樣的欄目,如實驗活動、探究、思考與討論、方法導引、信息搜索、科學史話、科學·技術(shù)·社會、資料卡片、化學與職業(yè)、練習與應用、整理與提升、研究與實踐、復習與提高等。這些欄目各具特色,不僅豐富了教材的呈現(xiàn)方式,激發(fā)了學生興趣,而且承擔著不同的育人價值,為化學核心素養(yǎng)的落地,學科價值的實現(xiàn)奠定了良好的基礎。教師有必要認真研讀教材各欄目的特點,將其應用于一線教學,提高教學效率?!罢砼c提升”欄目一般放在一章內(nèi)容學完之后、章末練習“復習與提高”之前,是針對各章內(nèi)容,從提升認識和觀念的角度進行的歸納與總結(jié)。編者希望通過“整理與提升”欄目引導教師在課堂教學中滲透化學學科思想和觀念的教育,促進學生將知識進行結(jié)構(gòu)化的理解與建構(gòu)。通過該欄目的學習,學生可以實現(xiàn)知識的結(jié)構(gòu)化、體系化,實現(xiàn)從知識到思維再到素養(yǎng)的遷移。該文嘗試從一線教師的視角對該欄目的基本內(nèi)容、編排方式、思想方法等進行研究,并提出一些建議,希望為教師們的教學提供幫助,更好地發(fā)揮其價值。
二、欄目功能
1.介紹學科學習方法、認識視角以及基本觀念
通過“整理與提升”欄目介紹了化學的基本學習方法、基本認識視角并建立學科的基本觀念。
例如,在必修第一冊第一章和第二章,關(guān)于元素化合物的學習,介紹了物質(zhì)類別和價態(tài)2個視角。以非金屬單質(zhì)為線索到酸性氧化物再到酸C→CO2→H2CO3,以金屬單質(zhì)為線索到堿性氧化物再到堿[Ca→CaO→Ca(OH)2],兩兩之間反應得到鹽,不僅復習了初中知識,還構(gòu)建了認識物質(zhì)類別的一般思路。介紹鈉及其化合物主要以不同的物質(zhì)類別為線索(如圖1所示),而介紹氯及其化合物主要關(guān)注不同的價態(tài)(如圖2所示)。由此可以推廣到其他元素的學習,達到事半功倍的效果。
例如,在《化學反應原理》第一章,主要從能量變化的視角認識化學反應,介紹了反應熱的表征、計算、測量、熱化學方程式的書寫、蓋斯定律的應用等內(nèi)容。而第二章主要從反應歷程、反應速率、化學平衡、反應方向等視角認識化學反應。介紹了基元反應、催化劑、活化能、碰撞理論、速率方程、化學平衡常數(shù)、反應方向的判斷等,進而實現(xiàn)對真實工業(yè)生產(chǎn)中化學反應的調(diào)控,達到增效提質(zhì)、環(huán)保減排的目的,發(fā)揮化學的學科價值。
再如,在《有機化學基礎》第一章介紹了碳骨架和官能團是認識有機化合物分類與性質(zhì)的2個重要視角。因此,在對有機物分類時,按照碳骨架可以分為鏈狀化合物(脂肪烴、脂肪烴衍生物)和環(huán)狀化合物(脂環(huán)化合物、芳香化合物);按照官能團可以分為烴類(烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴)和烴的衍生物(鹵代烴、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯、胺、酰胺等)。在有機物性質(zhì)學習時,教材的編排主要是以官能團為依據(jù),每一類有機物選擇一個代表物,介紹其官能團、物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、存在及用途等。這種編排方式符合學生的認知規(guī)律,加深學生的理解。同時,在第三章第五節(jié)“有機合成”的學習中,指出“有機合成使用相對簡單易得的原料,通過有機化學反應來構(gòu)建碳骨架和引入官能團,由此合成出具有特定結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的目標分子?!辈⑦M一步介紹構(gòu)建碳骨架主要包括碳鏈的增長和縮短、成環(huán)等過程;引入官能團主要是通過取代、加成、消去、氧化、還原等有機反應,實現(xiàn)有機物類別的轉(zhuǎn)化,從而引入目標官能團。由此可見,碳骨架和官能團這2個視角貫穿了學生有機化學學習的始終,從而指引學生更好地把握有機物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。
在《化學反應原理》第三章,以弱電解質(zhì)的電離與平衡、鹽類的水解與平衡、難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡為載體,關(guān)注溶液中微粒的種類、微粒的變化、反應程度,從而幫助學生形成粒子觀、變化觀和平衡觀,構(gòu)建化學的基本觀念(如圖3所示)。在必修第一冊第四章和選擇性必修第二冊《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》第一章均介紹了元素性質(zhì)、位置(元素周期表)、原子結(jié)構(gòu)三者的關(guān)聯(lián),體現(xiàn)了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)、性質(zhì)決定用途”的化學觀念。
2.介紹學科知識的發(fā)展脈絡
通過“整理與提升”欄目梳理了化學知識的發(fā)展脈絡,承接各階段學生的學習水平,展現(xiàn)了科學研究發(fā)展的歷程。
例如,在必修第一冊第一章介紹化學反應分類時可以從不同的角度,依據(jù)不同的標準進行分類。根據(jù)初中所學,按照反應前后物質(zhì)的種類以及反應物和生成物的類別可分為4大基本反應類型(化合、分解、置換、復分解)。接著介紹了根據(jù)反應中有無離子參加(離子反應和非離子反應)和反應中有無電子轉(zhuǎn)移(氧化還原反應和非氧化還原反應),承接初中知識,又滲透了高中的知識,實現(xiàn)知識的螺旋上升。
再如,介紹氧化還原反應概念的發(fā)展歷程時,先從物質(zhì)得氧和失氧的角度介紹(得氧為氧化,失氧為還原),接著又介紹無得失氧卻有化合價升降的反應(化合價升高為氧化,化合價降低為還原),最后又分析化合價升降的實質(zhì)為電子轉(zhuǎn)移(包含電子得失和共用電子對偏移,其中失電子或共用電子對偏離為氧化,得電子或共用電子對偏向為還原),由宏觀的視角(元素的化合價改變)進入微觀視角(電子的轉(zhuǎn)移)(如圖4所示),由淺入深,層層遞進,符合學生的認知水平,更好地把握學科本原知識。
在必修第一冊和選擇性必修第二冊均介紹了原子結(jié)構(gòu)、元素周期表和元素周期律,內(nèi)容上卻更加深入。以原子結(jié)構(gòu)為例,必修階段介紹了原子由原子核與核外電子構(gòu)成,核外電子分層排列,重點關(guān)注了電子層數(shù)對應了周期表的周期數(shù),最外層電子數(shù)對應了周期表中的主族序數(shù)。在選擇性必修階段,介紹了同一能層又分為不同能級,進而引出構(gòu)造原理與電子排布式,基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律要符合洪特規(guī)則、泡利原理以及能量最低原理等(如圖5所示)。帶領學生更加深入地認識原子的微觀結(jié)構(gòu),從而更好地把握其性質(zhì)和用途。
3.實現(xiàn)學科知識網(wǎng)絡化、立體化
通過“整理與提升”欄目將學科知識網(wǎng)絡化、立體化,提升了模塊內(nèi)以及模塊間知識的聯(lián)系,提升了學科理解。
例如,在必修第一冊第二章介紹化學計算時,將宏觀物質(zhì)的計量(如質(zhì)量、體積)與微觀粒子的計量(如數(shù)目)通過物質(zhì)的量聯(lián)系在一起,構(gòu)建了以物質(zhì)的量為核心的計算,引導學生從不同的角度學習各物理量的聯(lián)系,更好地把握計算方法。
再如,在必修第二冊第二章通過介紹共價鍵的極性延伸到分子極性的判斷;通過鍵參數(shù)的介紹,如鍵長、鍵能,判斷共價鍵的強弱,為后續(xù)有機物斷鍵位置奠定基礎;通過鍵角的介紹,為分子的空間結(jié)構(gòu)做好鋪墊。介紹雜化軌道理論時,與有機物CH4、C2H4、C2H2等內(nèi)容結(jié)合,不僅加深了對有機物空間結(jié)構(gòu)的認識,還實現(xiàn)了知識的模塊間融合。在分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的學習時,介紹了吸電子效應和推電子效應對鍵的極性的影響,進而影響其化學性質(zhì);介紹了氫鍵對物理性質(zhì)如熔沸點、溶解性的影響;介紹了手性對物質(zhì)性質(zhì)及用途如藥物開發(fā)等的影響(如圖6所示)。以上內(nèi)容的介紹,不僅深刻體現(xiàn)了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)決定用途”的學科基本觀念,體現(xiàn)了“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng),還實現(xiàn)了知識的融合,加深學生的學科理解,讓學生更好地感受到學習的價值,有效促進學科素養(yǎng)的落地。
三、實施建議
1.合理利用欄目素材,復習章節(jié)知識
在思想上教師應重視該欄目。學生學習化學的普遍感覺是難度不算太大,但是知識很散亂,不能形成體系。甚至一部分學生誤以為記住概念和化學方程式就可以學好化學。這種知其然不知其所以然的狀態(tài)是很危險的,一旦題目難度加大或者綜合性增強就會束手無策。而該欄目有大量的歸納提煉,將繁雜的化學知識進行梳理概括,在章節(jié)復習課中,教師應合理選取該欄目的素材,將分散在每一節(jié)的知識進行概括提煉,連點成線,由線織網(wǎng),構(gòu)建化學知識體系。優(yōu)化學生的認知體系,同時也讓教師的教學更有邏輯性、層次性,提升教學的廣度和深度。
2.整合拓展相關(guān)內(nèi)容,凝練學科思想
該欄目是對每一章節(jié)基本內(nèi)容的回顧,在此基礎上,教師可以進行整合拓展,從基礎知識出發(fā),補充相關(guān)內(nèi)容,打通章節(jié)和模塊的界限。以大概念為統(tǒng)領,以大單元設計為抓手,克服知識的碎片化,在知識網(wǎng)絡的基礎上,抽提出化學學科獨特的思維方式、認知視角,指導學生站在更高的層次思考化學的價值。在這個過程中逐步凝練出學科思想,幫助學生形成化學學科的正確觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。
3.打通各個教學環(huán)節(jié),落實核心素養(yǎng)
在教學實施時,要橫向聯(lián)系教材的各個欄目,充分發(fā)揮每個欄目的獨特價值,從而更好地突出“整理與提升”的地位??v向打通教學的各個環(huán)節(jié),實現(xiàn)課前預習、課中講解、課后訓練、章節(jié)復習、模塊綜合乃至高考備考的有機結(jié)合。教材編排的各欄目不是孤立的,教學的各環(huán)節(jié)也是相輔相成的,只有將各種素材、各個環(huán)節(jié)有機融合,在教學設計時滲透教師的教學智慧,才能更好地實現(xiàn)由基本知識到學科思想再到核心素養(yǎng)的進階。
隨著新課改的逐漸深入,學科教學的重心也在從知識為主轉(zhuǎn)向素養(yǎng)為本,學科之間的融合程度日趨增大,學科內(nèi)模塊間的隔膜也在逐步消除。在學習中掌握學科獨特的思維方式和認識視角比知識本身更加重要。學習的最終目的不在于知識,而在于背后的學科價值。新教材中“整理與提升”欄目正是對于該部分意圖培養(yǎng)的科學思維和科學視角的充分外顯。相信通過教師的認真研究和精心設計,該欄目可以發(fā)揮更大的育人價值,助力學科核心素養(yǎng)的提升。
基金項目:本文系2023年觀山湖區(qū)教育科學規(guī)劃課題“基于數(shù)據(jù)分析的高中化學選擇性考試教學策略研究”(GSHKY - 2023 - 49)階段成果。
(收稿日期:2024 -04 -11)