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化學(xué)教學(xué)論文：提升學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的維度與策略
化學(xué)教學(xué)論文：提升學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的維度與策略
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一、提升學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的維度
教學(xué)與知識之間有著內(nèi)在的、天然的、不可分割的聯(lián)系，所以，教學(xué)策略的設(shè)計必須針對知識類型的實際。
我國20世紀的化學(xué)教學(xué)大綱或課程標準都是從知識屬性的角度對化學(xué)知識進行分類的。從1923年分科設(shè)置課程綱要開始，逐漸演變并基本固定為化學(xué)基本概念和原理、元素化合物知識、化學(xué)基本計算、化學(xué)實驗以及化學(xué)用語等五個方面。恢復(fù)高考制度以來的考試大綱一直將化學(xué)知識分為“化學(xué)基本概念和基本理論、常見元素的單質(zhì)及其重要化合物、有機化學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)實驗和化學(xué)計算”等五大類。而新課程高考化學(xué)考試大綱，雖然在考試內(nèi)容部分將化學(xué)知識分為“化學(xué)科學(xué)特征和基本研究方法、化學(xué)基本概念和基本理論、無機化合物及其應(yīng)用、有機化合物及其應(yīng)用和化學(xué)實驗基礎(chǔ)”等五個方面，但在內(nèi)容比例部分還基本保留了傳統(tǒng)的分類方法。
知識分類就是根據(jù)特定的需要和標準，通過比較，把人類的全部知識按照相同、相異、相關(guān)等屬性劃分成為不同類別的知識體系，以此顯示在知識整體中應(yīng)有的位置和相互關(guān)系。在知識分類的歷史上，不同的知識觀有不同的知識分類理論與標準，因而產(chǎn)生了形形色色的知識分類方式。為了更好地實現(xiàn)教育目標，人們把知識分為事實性的、概念性的、程序性的和元認知性的四大類。
縱觀傳統(tǒng)的化學(xué)知識分類方法和知識分類理論的實際，可以將兩者結(jié)合起來，并把化學(xué)知識劃分為物質(zhì)知識、觀念知識和方法知識三大類。其中，物質(zhì)知識主要屬于事實性知識，包括無機化合物及其應(yīng)用和有機化合物及其應(yīng)用；觀念知識主要屬于概念性知識，包括化學(xué)科學(xué)的特征以及化學(xué)基本概念和基本理論；方法知識主要屬于程序性知識，包括化學(xué)科學(xué)的基本研究方法，如化學(xué)實驗基礎(chǔ)和化學(xué)計算等。由于中學(xué)化學(xué)限于原子和分子層面，中學(xué)生認識的化學(xué)是“在原子、分子水平上識別和創(chuàng)造物質(zhì)的一門科學(xué)”。所以，可以認為在高中化學(xué)知識中，物質(zhì)知識是“識別和創(chuàng)造”的對象，觀念知識是“識別和創(chuàng)造”的思想，方法知識是“識別和創(chuàng)造”的工具。物質(zhì)知識是整個學(xué)科知識的基礎(chǔ)，也是觀念知識和方法知識的載體，觀念知識和方法知識既要依靠物質(zhì)知識的支撐，又能促進物質(zhì)知識的獲取。因此，化學(xué)學(xué)科要實現(xiàn)促進學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)提升的終極目標，應(yīng)該從獲取化學(xué)事實、形成學(xué)科觀念和掌握科學(xué)方法三個維度進行教學(xué)策略的設(shè)計。
新世紀以來實施的《普通高中課程方案（實驗）》為了構(gòu)建重基礎(chǔ)、多樣化、有層次、綜合性的課程結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)社會需求的多樣化和學(xué)生全面而有個性的發(fā)展，設(shè)置了由學(xué)習(xí)領(lǐng)域、科目、模塊三個層次構(gòu)成的課程結(jié)構(gòu)。據(jù)此，《普通高中化學(xué)課程標準（實驗）》（以下簡稱《課標》）將科學(xué)領(lǐng)域化學(xué)科目劃分為八個模塊，同時又把模塊分為必修和選修兩大類。下面從物質(zhì)知識、觀念知識和方法知識三個維度，闡述在高中化學(xué)必修模塊教學(xué)中促進學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)提升的相關(guān)策略。
二、物質(zhì)知識維度的教學(xué)策略
本文所說的“物質(zhì)知識”實際就是“元素化合物知識”。在《課標》所構(gòu)建的課程結(jié)構(gòu)中，必修模塊的物質(zhì)知識主要分布在“化學(xué)1”的“常見無機物及其應(yīng)用”和“化學(xué)2”的“化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展”兩個主題。其中“常見無機物及其應(yīng)用”對應(yīng)“單質(zhì)與無機化合物”知識，“化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展”包含“有機化合物”知識。從《課標》的安排和學(xué)科知識的邏輯關(guān)系看．物質(zhì)知識是高中化學(xué)知識的基礎(chǔ)和核心。為了使學(xué)生能準確獲取物質(zhì)知識，以便在此基礎(chǔ)上生長出相應(yīng)的觀念知識和方法知識，可以采取下列教學(xué)策略。
1．在社會生活情境中認識物質(zhì)知識
由于《課標》對物質(zhì)知識的處理，突破了傳統(tǒng)的物質(zhì)中心模式，不再追求從結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、存在、制法、用途等方面全面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和研究物質(zhì)，這時，我們可以從學(xué)生已有的生活經(jīng)驗出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注身邊的物質(zhì)，將物質(zhì)知識的學(xué)習(xí)融入有關(guān)的生活現(xiàn)象和社會問題的分析解決活動中，從而體現(xiàn)物質(zhì)與自然界和社會生活的密切聯(lián)系，并且通過對物質(zhì)知識的學(xué)習(xí)加深對環(huán)境和社會生活問題的理解和認識，使學(xué)生直接體會到所學(xué)知識的社會價值。如關(guān)于氯氣性質(zhì)的教學(xué)可以借助液氯泄漏事故報道錄像的有關(guān)畫面進行，以突出基于“社會中心論”的教學(xué)思想。
2．以核心概念為指導(dǎo)學(xué)習(xí)物質(zhì)知識
為了使學(xué)生能借助于一定的基本概念認識無機物的性質(zhì)及其變化規(guī)律，《課標》在“化學(xué)1”中安排了物質(zhì)的分類、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等基本概念，并與單質(zhì)和無機物知識安排在同一主題。限于化學(xué)l的模塊功能，這些概念雖然是淺顯而又有限的，但它們有助于學(xué)生對物質(zhì)知識的理解，并對物質(zhì)知識的學(xué)習(xí)具有一定的指導(dǎo)作用，我們在進行教學(xué)設(shè)計時要領(lǐng)悟《課標》的立意，充分發(fā)揮這些概念在學(xué)生學(xué)習(xí)物質(zhì)知識過程中的指導(dǎo)作用。如鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉時，由于反應(yīng)物中鈉元素和氧元素的化合價都處于最低價態(tài)，而氫元素的化合價處于最高價態(tài)，所以只能是氫元素的化合價由+1價降低為0價，反應(yīng)的氣體產(chǎn)物為氫氣。這一確定鈉與水反應(yīng)氣體產(chǎn)物的假說，就是依據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律提出的。
3．在已有知識基礎(chǔ)上獲取物質(zhì)知識
美國現(xiàn)代著名心理學(xué)家奧蘇貝爾認為，學(xué)習(xí)新知識的關(guān)鍵是要建立起新舊知識之間的聯(lián)系。他曾說，“影響學(xué)習(xí)的唯一最重要因素就是學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道了什么。要探明這一點，并應(yīng)據(jù)此進行教學(xué)”。因此，要組織學(xué)生探究物質(zhì)知識，應(yīng)注意從學(xué)生已有的知識出發(fā)設(shè)置相關(guān)問題，將學(xué)生有效地引入新知識的探究情境之中，從而達成獲取有關(guān)物質(zhì)知識的學(xué)習(xí)目標。如過氧化鈉和氧化鈉都是鈉的氧化物，由于氧元素的化合價不同，所以兩者的性質(zhì)既相似又不同。在過氧化鈉性質(zhì)的教學(xué)過程中，可以針對學(xué)生已知氧化鈉性質(zhì)的實際，通過對過氧化鈉和氧化鈉組成與性質(zhì)的比較分析，并結(jié)合有關(guān)實驗檢驗等探究活動，使學(xué)生獲得對過氧化鈉性質(zhì)的認識。
4．按研完的一般思路探究物質(zhì)知識
物質(zhì)知識的教學(xué)不僅要向?qū)W生傳授知識，更要教給學(xué)生獲取知識的方法和思路。如對于SO2性質(zhì)的研究可以有以下思路：SO2與CO2同屬于非金屬氧化物，CO2是酸性氧化物，SO2也應(yīng)具有酸性氧化物的性質(zhì)；SO2中硫元素的化合價處于其常見化合價的中間價態(tài)，所以SO2應(yīng)該既具有氧化性又具有還原性；SO2是一種新認識的物質(zhì)，除了根據(jù)其類別、組成元素的化合價等推測性質(zhì)外，還可能具有其他某些特殊性質(zhì)。然后結(jié)合相關(guān)實驗驗證推測的合理性，并形成對SO2性質(zhì)的全面認識。這樣的教學(xué)設(shè)計可以教給學(xué)生研究物質(zhì)性質(zhì)的一般思路和方法，從而幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)其他物質(zhì)知識的針對性和有效性。
三、觀念知識維度的教學(xué)策略
關(guān)于觀念知識，高中化學(xué)必修教科書按照《課標》的要求和學(xué)生的認知規(guī)律進行了整體化的設(shè)計和編排，主要包括化學(xué)研究的物質(zhì)層次觀、化學(xué)中的相互作用觀、化學(xué)變化的形式觀、化學(xué)反應(yīng)中的能量觀、化學(xué)反應(yīng)的方向和限度觀、化學(xué)進化觀等幾個方面。由于學(xué)科觀念知識不僅是化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的重要構(gòu)成部分，而且“具有超越事實的持久價值和遷移價值”，所以，我們應(yīng)該在全面把握課程結(jié)構(gòu)中學(xué)科觀念知識體系的基礎(chǔ)上，“圍繞學(xué)科基本觀念進行教學(xué)設(shè)計”，從而幫助學(xué)生形成應(yīng)有的學(xué)科基本觀念。又由于觀念是客觀事物在人腦中留下的概括的形象，化學(xué)學(xué)科觀念通常是在化學(xué)事實性知識基礎(chǔ)上通過不斷的概括提煉而形成的。因此，幫助學(xué)生構(gòu)建學(xué)科觀念常有觀念知識以物質(zhì)知識為基礎(chǔ)和物質(zhì)知識用觀念知識來概括兩個基本策略。
1．觀念知識以物質(zhì)知識為基礎(chǔ)
運用分類觀念不僅能使有關(guān)化學(xué)物質(zhì)及其變化的知識系統(tǒng)化，還可以通過分門別類的研究，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)及其變化的規(guī)律。為了使學(xué)生形成分類的觀念，有關(guān)分類的內(nèi)容可以采用以下設(shè)計進行教學(xué)，以突出觀念知識對物質(zhì)知識的依賴。
學(xué)習(xí)活動1：結(jié)合生活中（圖書館、超市等）分類的事例，思考物質(zhì)之間具有怎樣的關(guān)系、應(yīng)該怎樣對物質(zhì)進行分類的問題。
基本理解：分類是學(xué)習(xí)和研究化學(xué)物質(zhì)及其變化的一種常用科學(xué)觀念。
學(xué)習(xí)活動2：嘗試對已學(xué)過的化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)進行分類，并與同學(xué)交流。
基本理解：樹狀分類是根據(jù)對象的共同點和差異點，將對象區(qū)分為不同的種類，而且形成一定從屬關(guān)系的不同等級的系統(tǒng)的邏輯方法。
學(xué)習(xí)活動3：對幾組化學(xué)物質(zhì)進行分類，并制作相應(yīng)的樹狀分類圖和交叉分類圖。
基本理解：分類要有一定的標準，根據(jù)不同的標準可以進行不同的分類，樹狀分類法和交叉分類法是常見的分類方法。
2．物質(zhì)知識用觀念知識來概括
乙酸的知識主要屬于物質(zhì)知識。《課標》在“化學(xué)2”中要求學(xué)生知道“乙酸……的組成和主要性質(zhì)，認識其在日常生活中的應(yīng)用”，教科書又將其細化為乙酸的分子結(jié)構(gòu)、酸性、酯化反應(yīng)及主要用途。顯然，這些都是物質(zhì)知識的內(nèi)容。在“課程設(shè)計要圍繞核心觀念進行”的理念下，《乙酸》的教學(xué)可以從物質(zhì)知識中概括出相應(yīng)的學(xué)科觀念，以體現(xiàn)物質(zhì)知識是觀念知識的基礎(chǔ)。
學(xué)習(xí)活動l：觀察乙酸分子的比例模型，認識乙酸分子的結(jié)構(gòu)。
基本理解：物質(zhì)有一定的組成和結(jié)構(gòu)，乙酸的官能團是羧基。
學(xué)習(xí)活動2：設(shè)計實驗證明乙酸具有酸性，并通過實驗比較乙酸和乙醇分別與鈉反應(yīng)的速率。
基本理解：有機分子中基團之間存在相互影響，乙酸分子中羥基上的氫原子比乙醇中的活潑，主要是由于羰基的影響。
學(xué)習(xí)活動3：閱讀關(guān)于“酒是陳的香”的解釋，分析乙酸和乙醇酯化反應(yīng)的機理。
基本理解：酯化反應(yīng)屬于取代反應(yīng)，是有機反應(yīng)的一種重要類型。
學(xué)習(xí)活動4：觀察和體會教師演示的乙酸乙酯的制備實驗。
基本理解：乙酸乙酯的制備是可逆反應(yīng)，實驗中需要控制反應(yīng)的條件。
學(xué)習(xí)活動5：總結(jié)乙酸的化學(xué)性質(zhì)與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
基本理解：官能團是決定有機物化學(xué)特性的基團，乙酸的化學(xué)性質(zhì)主要由羧基決定。
學(xué)習(xí)活動6：結(jié)合生活實踐討論乙酸的用途。
基本理解:化學(xué)知識在生活中是有用的，乙酸與人類的生命、營養(yǎng)、健康密切相關(guān)。
四、方法知識維度的教學(xué)策略
高中化學(xué)必修教科書在著力構(gòu)建物質(zhì)知識和觀念知識體系的同時，根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容的特點和學(xué)生認知規(guī)律．構(gòu)建了符合學(xué)生探究能力發(fā)展需要的科學(xué)方法體系。其中，有的是讓學(xué)生在科學(xué)探究、思考與交流等活動中練習(xí)和運用，有的是讓學(xué)生通過閱讀科學(xué)史話進行體會和領(lǐng)悟。在教學(xué)過程中，我們應(yīng)該對教科書中的方法知識體系了然于胸，通過挖掘教科書隱含的方法知識、利用方法知識組織教學(xué)內(nèi)容、運用方法知識解決實際問題等多種途徑，有計劃、有步驟地落實方法知識的教學(xué)，不斷提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。
1．挖掘教科書隱含的方法知識
物質(zhì)知識和觀念知識是教科書編寫的主線，而方法知識處于相對隱性的地位。如關(guān)于鹵族元素的性質(zhì)，教科書是用假說方法組織教學(xué)內(nèi)容的。具體包括：(1)發(fā)現(xiàn)問題——鹵族元素原子的電子層結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律與堿金屬元素相同，它們的化學(xué)性質(zhì)也能與堿金屬元素一樣表現(xiàn)出相似性和遞變性嗎？(2)提出假說——氟、氯、溴、碘在化學(xué)性質(zhì)上也能表現(xiàn)出一定的相似性和遞變性。(3)驗證假說——獲取鹵素單質(zhì)與氫氣的反應(yīng)、鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)等事實材料。(4)得出結(jié)論——鹵素都是活潑的非金屬，隨著核電荷數(shù)的遞增，元素的非金屬逐漸減弱。但是教科書對這四個步驟沒有具體說明和提示，教學(xué)中教師可以對假說方法進行顯化，并使學(xué)生明確假說是人們根據(jù)已有知識對所研究的事物或現(xiàn)象所做的初步解釋，它需要證實或證偽，而且科學(xué)理論最初都是以假說的形式出現(xiàn)的，并隨著科學(xué)研究的深入，不斷得到修正、完善和發(fā)展。這樣學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)過程中就能比較自如地運用假說方法進行相應(yīng)的探究活動。
2．利用方法知識組織教學(xué)內(nèi)容
新課程高中化學(xué)教科書雖然增大了科學(xué)方法的外顯力度，但總體還稍嫌不夠。因此我們應(yīng)該適當(dāng)注意以方法知識為線索組織教學(xué)內(nèi)容，在以物質(zhì)知識和觀念知識體系作為課程內(nèi)容展開主線的同時設(shè)計一個方法知識體系。例如關(guān)于“化學(xué)2”中“苯”的教學(xué)可以將其分解成八個學(xué)習(xí)任務(wù)：(1)用文獻方法了解苯的發(fā)現(xiàn)和來源；(2)用觀察方法認識苯的主要物理性質(zhì)；(3)用假說方法確定苯分子的組成；(4)在認識苯的凱庫勒式的同時感悟直覺思維的意義；(5)用假說方法確定苯分子中沒有與乙烯類似的雙鍵；(6)用模型方法認識苯分子的平面正六邊形結(jié)構(gòu)；(7)用演繹方法完成苯的取代反應(yīng)和加成反應(yīng)的化學(xué)方程式；(8)用綜合方法對苯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)形成整體認識。該教學(xué)過程突出了方法知識對物質(zhì)知識獲取過程的指導(dǎo)作用，隨著教學(xué)的深入和學(xué)生感性認識的豐富，可以逐漸提高對這些科學(xué)方法的要求，最終實現(xiàn)方法知識的教學(xué)目標。
3．運用方法知識解決實際問題
科學(xué)方法教育的意義在于訓(xùn)練學(xué)生的智力技能，而科學(xué)方法只有通過實際操作，才能被深刻理解并準確而靈活地運用。教學(xué)中我們應(yīng)該明確說明有關(guān)科學(xué)方法的作用、適用范圍以及應(yīng)用原理和步驟，讓學(xué)生模仿操作并加以體會，在運用中掌握方法知識。為了掌握一些典型的方法知識，教師還需要選編方法知識運用習(xí)題，題目力求在解決實際問題中運用方法知識。例如在必修模塊教學(xué)的復(fù)習(xí)中，可以讓學(xué)生書寫金屬分別與H2SO4、H2O、CH3CH2OH、CH3COOH等物質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式，并比較反應(yīng)的劇烈程度，以便確定實驗室制取氫氣的反應(yīng)原理。這樣的問題既體現(xiàn)了無機化合物與有機化合物、強酸與弱酸、電解質(zhì)與非電解質(zhì)以及置換反應(yīng)與反應(yīng)速率的綜合，又能使學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的整體性和融通性有一個深入的認識，從而形成運用綜合方法解決問題的能力。類似的解決問題的過程，可以使學(xué)生在運用方法知識的過程中，直接感受到學(xué)習(xí)方法知識的意義，達到科學(xué)方法教育的最終目的。
綜上所述，獲取化學(xué)事實、形成學(xué)科觀念、掌握科學(xué)方法是提升學(xué)科素養(yǎng)的三個維度，這是從知識分類的視角生成的，在此基礎(chǔ)上所探索出的不同維度的教學(xué)策略，汲取了化學(xué)教育教學(xué)實踐的養(yǎng)分，從一定程度上反映了化學(xué)教育教學(xué)研究和實踐的最新成果。而對化學(xué)教育教學(xué)任務(wù)的審視還可以有別樣的視角，實現(xiàn)宗旨的探索也可以在更深的層次上進行，期待廣大化學(xué)教育工作者能為基礎(chǔ)化學(xué)教育教學(xué)改革與發(fā)展作出新的更大的貢獻。
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