初中化学复习中观念为本的教学设计探索

初中化学复习中“观念为本”教学的探索 山东省教学研究室 卢 巍泰安市泰山区教科研中心 崔素芳编者按：学生通过化学学习，是记住大量的化学知识，还是通过知识的学习建立起对化学的正确认识并培养他们分析和解决实际问题的能力，这是中学化学教学必须解决的课题。随着化学新课程的实施，中学化学教学正由“知识为本”向“观念为本”转变。即化学教学必须超越传授具体知识的层面，从传授事实、掌握知识转变为使用事实、发展观念。由山东师范大学毕华林教授主持的“观念为本的中学化学教学研究”课题组，2008年5月在泰安市东岳中学举行了高端备课活动，研讨在“物质构成的奥秘”专题复习中如何实施观念为本的教学。其课堂教学实录在中国化学课程网在线研讨时得到了专家、教师的一致好评，认为主题新、有实效，很受启发。为此，我们将这次活动的教学实录，以及活动组织者的体会整理发表，供老师们研讨，期待有更多的教师对这一课题进行探索和研究。一、为什么要开展“观念为本”的教学对于为什么要进行“观念为本”教学，笔者想通过对教学现状的反思、素质教育要向学科课堂深化以及实施的可行性三个方面说明。1对一个伪科学事例的反思20世纪80年代，“水变油”的伪科学闹剧在全国沸沸扬扬上演时，许多人甚至是高级知识分子都对此深信不疑，这一事例折射出我们的化学教学中存在问题。多年来初中化学教学内容主要是让学生记住一些具体物质的性质和用途、学会一些简单操作技能，而忽视了这些具体知识背后蕴涵的化学基本观念以及化学科学独特的思维方法。这必然导致在遇到与化学相关的实际问题时，不会从化学的视角去思考和用化学的观念去分析。如面对“水变油”的问题，只知道水的基本性质，而由于缺乏元素观、物质变化观，从而不能用这些观念分析判断其可行性。因此，正如宋心琦教授所言：“中学化学教学能够使学生终身受益的不是化学专业知识，而是影响他们世界观、人生观和价值观的化学思想观念，学生正确的，哪怕只是定性地建立起基本的化学观念应当是化学教学的第一目标。”2素质教育如何落实到课堂教学中我省全面推进素质教育提出了三项基本目标：一把健康还给孩子，二把能力还给孩子，三把时间还给孩子。要实现这一目标，每门学科都要在有限的时间内最大限度地提高学生的综合素质。化学学科以提高学生的科学素养为宗旨进行课堂教学，其中科学思维和科学观念是科学素养的核心组成部分。这就要求学习的重心应该从记忆事实转移到理解可迁移的核心观念和对更为根本的知识结构进行深层理解，培养和发展学生的科学思维能力。因此，以培养学生的科学观念为主旨的教学为实施素质教育找到了一条有效途径，以建构化学基本观念为主题的课堂教学是落实素质教育、深化化学课程改革的有益探索。3在初中开展“观念为本”教学的可行性有人认为在初中化学开展“观念为本”的教学，要求太高。虽然初中化学课程具有启蒙性、基础性，但义务教育结束后，要求学生运用所学知识和方法解决与化学有关的简单的社会生活问题，仅仅靠记忆一些孤立的具体知识是难以达到这一要求的；再者随着时代发展，学生的知识水平和认知能力也是与时俱进的，也应在习得知识的过程中初步形成一些化学基本观念，只是应注意观念建立的渐进性、层次性和阶段性。还有人担心，当我们强调化学基本观念形式时，是否会对学生化学知识的积累和能力的培养造成冲击？这种担心是多余的，正是重视学生化学基本观念的形成，才有可能真正解决学生“死记硬背”、“高分低能”的弊端，才有可能促进学生对化学知识的深层次理解和化学素养的全面提高。二、对“观念为本”教学设计的说明“观念为本”的教学设计是指“以建构化学基本观念为目的思维教学设计”。这一立意是随着化学课程改革的不断深入提出的。1什么是化学基本观念所谓观念是指客观事物在头脑中留下的概括印象。对化学基本观念，毕华林教授认为：“简单地讲，就是学生通过化学学习所获得的对化学的总观性认识。”基于上述理解，化学基本观念是对化学科学的本质、特征、价值的基本概括性认识。在初中化学课程中要形成的基本观念主要包含：物质观、微粒观、元素观、物质变化观、化学反应与能量、分类观、化学的社会观和价值观。它具有以下特点：（1）它不是具体的化学基础知识，而是化学知识的核心和精髓，是通过具体知识与原理反复提炼形成的；（2）许多具体的化学问题能在化学基本观念的框架下得到解决；（3）化学基本观念能引领学生从化学视角看待物质世界，形成独特的化学思维方式；（4）化学基本观念需要在不断修改中得到完善、提升，且随着认识事物的增多和认知水平的不断提高，会逐渐丰富和透彻，进而会转化为信念与智慧，从而在根本上提高了受教育者的素质，这是素质教育的最终目标。2“观念为本”教学设计的含义“观念为本”教学是把具体知识作为观念形成的工具和载体，从讲授事实转移到“使用”事实，从记忆事实转移到理解可迁移的核心概念与原理，最终教与学的目标是通过不断概括提炼形成基本观念，建构起学科的观念体系。“观念为本”的教学设计是根据素质教育的理念，依据课程标准的要求，围绕某一化学基本观念的形成，对教材内容或事实材料进行加工，设计出有思考价值的问题和有效的探究活动，并在不断的反思、评价基础上修改完善的过程。观念为本教学设计的核心是在观念的引领下，使学生通过高水平的思维活动，理解和掌握化学知识，并通过不断地概括提炼形成化学基本观念。3“观念为本”教学设计的思路 根据这次物质构成的奥秘专题复习经验，设计思路主要包括以下环节：（1）在确定复习专题后，依据课程标准的要求，回归教材内容，找出核心概念与原理，抽取出基本观念，并对其涵盖的内容进行界定，为建构观念指明方向；（2）把基本观念整合为几个基本观点，这些观点期望学生在回忆再现旧知及解决新问题过程中理解；（3）把基本观点转化为“问题组”的形式表达出来，用问题驱动、引领教与学，“问题组”要分层次，逐步帮助学生建构观念体系，并完善与提升；（4）根据“问题组”设计学生活动，创设情景让全部学生参与问题讨论与解决过程中，帮助学生理解基本观点，在掌握基本知识的基础上形成化学观念，从而达成以基本观念统率具体知识，用系统知识提升基本观念，在解决问题中完善基本观念的目标。三、专题复习中如何设计“观念为本”的教学我们以物质构成的奥秘专题复习中，构成物质的微粒（主要建构微粒观）这节教学设计为例进行分析。我们把建构微粒观作为构成物质的微粒这节课的中心任务，首先对微粒观内容进行界定，主要包括：世界是物质的，世界上形形色色的物质都是由微观粒子构成的，构成物质的微观粒子有分子、原子、离子等，其中原子是最为基本的粒子，原子既可以直接构成物质，还可以先形成分子、离子，再由分子、离子构成物质；微观粒子是体积和质量都很小、相互之间有间隔、存在相互作用的不断运动的小的粒子；微观粒子的运动受其自身能量的高低影响，微观粒子的能量升高，则运动加快，微观粒子的能量降低，则运动减慢；物质所发生的化学变化的本质是微观粒子的运动和变化，物理变化是微观粒子的间隔或排列方式等的变化，化学变化是微观粒子的内部组成或结构的变化。将上述内容整合为两个观点：（1）构成物质的微粒（包括微粒种类、基本特征及联系），（2）物质变化的微观本质（包括物理变化、化学变化及溶解过程中微观粒子的行为表象，微粒的改变与能量关系）。然后把上述观点转化为三个问题组。问题组一：（1）给出金刚石、干冰、铜、氯化钠实物及构成微粒的图片，说出这些物质是由什么微粒构成的？（2）举例说明这些微粒有什么联系和区别？这两个问题意在回顾旧知，构成物质的微粒有分子、原子、离子，而且它们有着内在联系，分子是由原子构成的，原子得失电子可转化为离子，也有着区别，原子、分子不显电性，离子带电；实物与图片对应给出，有利于建立宏观与微观相联系的化学思维方式。（3）你能从微观角度来解释体温计可以测量体温；氯化钠放进水里不见了？并从中又能得出微粒的哪些特点呢？在解释现象中避免以往孤立、逐条记忆微粒特征，如微粒在不断运动、微粒间存在间隔，而能将微粒的能量、运动与间隔变化联系起来看，同时溶解过程又让学生体会到微粒间存在相互作用。A B C甲乙（4）如图所示：玻璃管两端甲、乙两处分别放有吸附浓氨水和浓盐酸的棉花，结果在C处产生大量白烟（已知浓氨水、浓盐酸易挥发，NH3和 HCl气体反应会产生大量白烟，可能用到相对原子质量：N:14 H:1 Cl:35.5）。由本实验现象你能得出什么结论。该实验让学生有了新的发现：气体分子的运动速率还与其相对分子质量有关。这四个问题是层层递进的，不仅让学生回顾、整合构成物质微粒的相关观点，而且在此基础上进行拓展提升。问题组二：（1）右图是水的两种变化，结合图示回答：从宏观上甲乙两图所示的两种变化的本质有什么不同？你认为这两个过程什么变了，什么没变？怎么变的？你能用图示表示这两种变化吗？这个问题让学生重温了两类变化中微观粒子的改变，第给了学生自主选择分析问题的角度，而不是教师指定要从微观分析。微粒观建构困难之处就是微粒不可见性，让学生画出两种变化的图示，这就需要学生在头脑中想象出微粒变化的表象，从而有利于微粒观的形成。（2）硫酸和氢氧化钠溶液发生反应的微观过程如图1所示。从微观角度分析该反应的实质是什么？写出图2所示反应的化学方程式 ，该反应新生成的粒子是 。通过以上分析，揭示化学反应的微观本质是 。该问题在原有中和反应的实质是氢离子和氢氧根离子结合成水分子基础上，拓展到其它反应类型，如图反应中有新离子和新原子产生，从而概括出化学反应的微观本质就是有新粒子生成。（3）我们已经知道以下事实：硝酸铵溶于水，使溶液温度降低；浓硫酸溶于水温度升高；氢气在氧气中燃烧放出大量的热；镁带在空气中燃烧发出耀眼的白光，放大量的热；干冰升华时环境温度降低。可见在物质变化中往往伴随着能量的变化。猜猜看，从微观角度看，能量的变化与什么有关？通过上述事实分析，让学生在理解物质变化实质基础上，体会到能量的变化可能与微粒的运动或分离、重组有关。这组问题解决不仅让学生巩固、深化了物质变化的微观本质，而且完善了化学变化实质，拓展延伸微观粒子的变化与能量的关系，把物质观、物质变化观、物质变化与能量观、微粒观有机结合在一起，便于形成了观念体系。问题组三：（1）根据下列材料描述你心目中的微粒。 在报纸上的一个墨点就含有1018个碳原子，一万个氧气分子连接起来的长度还不到1微米。我国科学工作者运用C60分子组合出纳米算盘、纳米锁和纳米钥匙；运用分子材料构造分子机械，诸如分子开关、分子导线、分子马达和分子列车。（2）我们生活在物质世界里，你能说出常接触的物质及构成它们的微粒吗?（3）木炭在空气和氧气中燃烧现象不同；纯净的氢气在空气中可以安静地燃烧，不纯的氢气在空气中易发生爆炸。你能从微观上解释原因吗？由此，实际生产和生活中，采取哪些措施可以促进煤的燃烧，可以防止矿井中爆炸事故的发生。（4）塑料是人工合成的有机高分子材料，它具有许多优良性能，方便了我们的生活。但它的性质稳定，不易降解，会造成“白色污染”。尝试着从微观角度提出消除“白色污染”的措施。这组问题是应用基本观念解决实际问题，可以看作从四个层面进行的，一是感受微粒观（给出简单事实、现象进行分析）；二是体会微粒观（列举事实、现象进行说明）；三是应用微粒观（透过现象看本质，如控制某些化学变化）；四是展望微粒观（对微粒的想象与设计）。意在检验学生对微粒观建构的程度和让学生体会微粒观在解决实际问题中的作用。我们根据问题难易程度选择了独立思考、小组交流合作、教师点拨等方法，还根据初中生特点采用想一想、议一议、猜一猜、说一说等方式组织学生的活动。四、进行“观念为本”教学应注意的问题1各种课型都能实施“观念为本”的教学这次我们高端备课的内容是物质构成奥秘专题复习，不代表只有复习课才能实施“观念为本”的教学，各种课型，如新授课、讲评课、实验探究课等都能进行“观念为本”的教学。新课程教材都极为重视化学基本观念的形成，如“鲁教版”义务教育化学教材，微粒观这根主线贯穿于教材始终，每一单元中具体物质的探究，都会让学生感悟到微观结构决定宏观物质的性质，宏观物质的性质归因于微观结构；并以水的变化为载体介绍分子、原子及特征，质量守恒定律微观本质，分子、原子相对质量的计算，物质组成的定量表示，以及化学方程式的计算也是从宏观与微观相联系的视角出发，由几个微粒到微粒的集合体再到宏观物质质量的推理。所以我们要深入研究教材，充分运用教材搭建平台，通过各种课型帮助学生建构化学基本观念，以提高学生的科学素养。2“观念为本”教学与事实性知识学习应有机融合“观念为本”的教学并不是否定或抛弃事实性知识的学习，如果没有具体事实性知识做载体和工具，观念就无从谈及，没有化学知识，化学基本观念就是无源之水、无本之木。现在我们强调观念建构，是因为原来的教学太欠缺了，为此我们不能矫枉过正，要正确处理好二者关系，在系统学习化学具体知识过程中形成基本观念，将知识、技能、方法、观念有机融合起来，才能真正达到提高学生科学素养的目标。3不能无限拔高一些“观念”的层次化学基本观念具有递进性、层次性、阶段性和发展性。义务教育段化学教学中，化学基本观念建构应属于低层次的，由于学生掌握概念与原理也不多，观念建立也是有困难的，所以我们应对各个观念内涵做出合适的界定，如元素观，让学生了解元素是组成物质的基本成分，百余种元素组成了世界上所有的形形色色物质，体会物质中元素的有限性和元素形成物质的多样性；化学变化过程中元素不变；元素是具有相同质子数的一类原子的总称即可。至于质子数相同而中子数不同是否属于同一种元素，以及难以达到“元素及其化合物”“元素家族”的元素观，也难以建立相互联系和转化的元素观。所以我们不能无限拔高一些“观念”的层次，否则不仅增加学生的学习负担，也不利于学生科学素养的发展。4防止将“观念为本”教学机械化、空洞化化学基本观念具有认知性、体验性。如果只是让学生把观念的内容和观点背过就是将观念教学机械化了，观念需要感悟、内化为自己的想法，它是知识背后的思想和灵魂，需要在实践中反复提炼、应用而逐步形成。如果设计了多种形式的活动，但在活动之后不能沉淀出一些观点，那就是将观念教学空洞化。在实际教学中我们都应努力避免这两种倾向，通过精心设计让“观念为本”教学更有实效。