一、“化学反应原理”模块的功能价值 从模块的教育价值和功能分析,“化学反应原理”模块促进学生科学素养发展的实质是促进学生认识素养的发展,其内涵是发展学生对化学反应的认识角度和深度,从而形成分析化学反应的认识思路。具体而言,一方面,借助化学反应与能量变化、化学反应的方向、限度和快慢等角度完善学生对化学反应的认识角度;另一方面,借助化学反应的方向、化学反应的调控、溶液中的离子平衡等内容从定性到定量、从静态到动态、从宏观到微观发展学生对化学反应的认识深度[1]。 二、发展学生认识角度与深度的教学:特点及转变 发展学生认识角度和深度的“化学反应原理”模块的教学有哪些特点?这些特点与传统的教学相比有什么转变?在具体课例中是如何体现的?以“化学反应原理绪言课”“化学反应与能量变化”“盐类水解原理及应用”以及“电解池”4课为例,围绕以上问题进行讨论。 (一)转变教学目标取向,从传授具体性知识为本转向建构学科核心观念 以“化学反应原理绪言课”为例,在以往的绪言课教学中,教师经常采取的做法是向学生介绍教材安排,简单介绍学习内容,将绪言课的功能仅仅定位于熟悉教材,而对化学反应原理模块将帮助学生形成认识化学反应的什么思路、拓展学生认识化学反应的什么角度和深度方面的功能价值甚少思考,甚至并不觉得有深入思考的必要。在绪言课之后的章节教学中,教师对知识内容进一步展开讲解。这样的具体性知识传授为本的教学所呈现出的一个突出问题是:学习本模块前后,未能达到本模块的功能定位,学生的认识角度和认识深度难有明显的提升和发展。 基于以上问题,教学取向的转变应始于化学反应原理绪言课,突出核心观念建构的教学需要教师从绪言课开始将关注的重点从具体性知识转向发展学生认识化学反应的角度和深度,关注知识的认识功能,将知识认识化、知识思路化、知识认识角度化[2-4]。 基于此,设计出了如下的“化学反应原理”模块绪言课的核心问题线索,见下页表1。 (二)转变学科本体知识的认识,从忽视学科本体知识的内涵到深入挖掘学科本体知识内涵 “化学反应与能量变化”一课,教师原有的教学设计是:引入焓变的概念→定量解释化学反应中能量变化的原因→热化学反应方程式的书写。整个教学过程中对焓变的概念只做简单的介绍,而将大部分的教学时间放在热化学方程式的书写上。经过这样的教学后,学生对于焓变这一核心概念的认识十分模糊,在后续教学中逐渐暴露出其弊病。产生这一问题的主要原因是教师对于“焓变”这一概念的学科本体知识认识十分肤浅。教师对于“为什么要建立焓、焓变的概念?什么是焓?什么是焓变?焓变(ΔH)与反应热(Q)的关系?焓变与键能的关系?只有化学变化才有焓变吗?反应条件与焓变的关系?热化学反应方程式的书写中为什么有哪些注意事项?如何理解盖斯定律?反应物和生成物总能量之差与键能的关系?如何理解能量越低越稳定?(为何还有吸热反应?)学习焓变(ΔH)的功能价值?”等问题甚少思考。
要做到促进学生认识思维发展的化学反应与能量变化的教学,教师需要对焓变的学科本体知识进行进一步梳理。如图1所示,相对于键能及反应热这2个表征体系能量变化的物理量,焓变具有超越性的内涵。
在对学科本体知识的梳理过程中,教师从微粒的动能与势能、化学键的断裂与形成、物质的状态、焓变的角度逐渐深入理解了焓变这一概念的意义,同时帮助学生建立物质为什么有能量?反应体系为什么有能量变化?如何表达体系能量变化的化学反应与能量变化的认识思路。 (三)转变学生观,从笼统关注学生转向对学生已有认识及认识发展点的深度关注 新课程改革以来,“以学生为本”的教学理念为大多数教师所接受并在教学中自觉实践,但是,什么是以学生为本,以学生的什么为本、如何才能真正地以学生为本在教学实践中仍然困扰着很多教师。基于促进学生认识思维发展的教学需要教师对学生的已有认识以及认识发展点深度关注。 1.“化学反应与能量变化”《化学2》中对学生已有认识、认识发展点、认识障碍点的深度关注 例如,在“化学反应与能量变化”《化学2》中,传统的教学一般采用的教学环节大致如下:化学反应中伴随着能量变化→实验感受化学反应中的能量变化→化学反应中的能量变化与反应物、生成物的能量之间的关系→化学反应中能量变化的微观解释。这样的教学处理从课堂实施上来看,学生很易于接受且教学环节明确、流畅,因此为大多数教师所接受。但是,在后续的化学反应原理模块进一步学习化学反应与能量变化这一课题时,却暴露出《化学2》未解决或者由于教学处理不当而使学生形成诸多迷思概念,例如:物质本身为什么有能量?化学反应和物理变化中的能量变化一样吗?用手摸到反应后的物质很凉,该反应为何还是吸热反应?吸热和放热与焓变有何关系?分析能量变化时如何将宏观和微观联系起来?等等。 当将学生在后续学习中暴露出的这些问题作为教学的出发点时,就促使我们深入思考学生面对新内容学习时的认识起点,同时也确立了与教学目标所设定的认识终点之间的认识发展点。在对学生已有认识及认识发展点深度关注下,设计出的教学设计的情境及问题线索如表2所示。