基于学科理解构建化学思维课堂

陈美钗 吴新建 张贤金

[摘 要] 基于化学教与学的现状，提出基于学科理解构建化学思维课堂的必要性。阐述了对化学学科的理解，分析了什么样的课堂是思维课堂。在此基础上，就基于学科理解的化学思维课堂教学案例进行剖析，最后就基于学科理解构建化学思维课堂提出教学建议。

[关键词] 学科理解；化学思维课堂；常见碱的化学性质；案例剖析

长期以来，我国的中学化学教学较为注重化学知识的传授，化学学科思维的培养却没有得到应有的重视。不少学生将化学当成一门单纯依靠记忆的学科，学生很少能够在理解的水平上学习化学，这也是导致学生化学学习困难的一个重要原因。教与学的这一现象在一定程度上抑制了学生学习化学的积极性。曾经，一位优秀男生对笔者说：“化学，都是些要记的东西，没有意思，不像数学、物理这么有得思考！”他的话深深地触动了笔者，化学课堂应该如何促进学生思维发展？笔者曾采取加大习题的难度的做法，以为只有增大练习的难度方可增加学生思维，可那样做却让相当部分的学生对化学产生了畏惧。近年来，笔者开展了基于学科理解构建化学思维课堂的教学实践探索。本文以沪教版九年级化学“常见碱的化学性质”为例，就如何基于学科理解构建化学思维课堂做一些讨论。

一、对化学学科的理解

新课程实施以来，多数一线化学老师能够重视教学情景的创设，细细品味也发现相当部分化学课的呈现“生活味”“科普味”浓了，而“化学味”却淡了，很重要的一个原因在于教师对化学学科的理解不够深入，未能够从化学视角寻找切入点。教师只有对化学学科深刻理解，才能在教学设计和课堂实施中得心应手。

从微观的角度认识宏观物质是化学学科最大的特点和魅力，这一学科特质决定化学教学要帮助学生形成从微观的视角看待物质及其变化，这是化学教学研究和施教的着力点。开展化学研究，往往基于实验与观察，从物质自身或变化过程表现出来的宏观现象或者反应事实入手，从原子、分子等微观视角分析与揭示宏观事实背后的本质，建立物质的组成与变化规律与原理，并用化学用语准确描述。研究化学反应的微观过程要落实化学实验教学，化学教师应认真组织、开展化学实验，让学生去体验、获取丰富的感性认识，教师还应引导学生将实验与思维相结合，使学生“看到”化学反应是怎样发生的，感悟到化学反应的微观本质。

二、什么样的课堂是思维课堂

学生的学习过程应该是积极思维的过程，思维贯穿于学生学习的始终，只有高水平的思维参与，才能增进学生对知识的深刻理解。思维课堂不同于以往的知识课堂，教师的教学设计要以学生思维的发展为核心。

目前，教学经常缺乏有效的学科知识教学与科学思维活动的融合，教师常常一讲到底，学生没有思维的时间和空间。例如，一位教师上九年级化学“溶液的形成”：先演示几种物质（高锰酸钾、食盐、蔗糖、泥土和食用油）在水中分散的实验，紧接着个别提问描述实验现象，然后直接讲解悬浊液、乳浊液，视频播放（或图片展示）食盐与蔗糖在水中溶解的微观过程，讲解溶液的定义，对溶液“均一的、稳定的混合物”这一特征做解析，完成课堂练习与讲评。整堂课下来很顺利，但总感觉探究学习少了认知冲突，少了思维的碰撞。而如果教师在演示实验之后，提出如下问题：依据实验现象，你认为以上物质分散于水中所形成的体系可以怎样进行分类？你分类的依据是什么？你能解释高锰酸钾、食盐、蔗糖在水中逐渐消失的原因吗？上述实验问题的创设，启发学生充分利用通过实验获得的感性材料去思考问题，有效发挥化学实验作为化学概念原理建立的手段，给学生留下思考的余地，有助于促进学生深层思维的发展。由于微观无法通过肉眼直接观察得到，通过“你能解释高锰酸钾、食盐、蔗糖在水中逐渐消失的原因吗”促进学生思考宏观现象的微观本质，认识溶解过程中微观粒子的行为表象。通过化学实验获得宏观的感性认识，由宏观事实引出问题，进入微观世界进行本质探究，有利于打通宏观与微观的联系。

三、基于学科理解的化学思维课堂教学案例剖析

下面以沪教版九年级化学“常见碱的化学性质”为例，阐述如何基于学科理解构建化学思维课堂。

（一）挖掘教学知识的功能价值

教学设计要结合对学科的理解，开展教学任务分析，充分挖掘教材内涵，提炼化学学科的观念和思维方法。氢氧化钠、氢氧化钙作为元素化合物知识的学习，离不开进行实验、观察现象、符号表达。在对化学学科本质理解的基础上，进行教材内容分析：氢氧化钠与氢氧化钙属于同类物质，本节教材采用分组对比学习的编排形式，依据教材这一编写意图，氢氧化钠与氢氧化钙的化学性质采取对比观察实验与分析的教学方式。

本课时的学习内容是具有代表性的两种碱（氢氧化钙、氢氧化钠）的化学性质。在此之前，通过对“金属的性质”“溶液的知识”“酸（稀盐酸、稀硫酸）的性质”的学习，学生已具备从类属的视角来看待物质的能力，且对氢氧化钙的化学性质（能与CO2反应）已有一定的认知基础。因此，教学要帮助学生经历预测-观察-解释（POE）等概念转变教学策略，让学生体会基于类别研究物质性质的巨大价值[1]。

本课时涉及NaOH、Ca（OH）2的化学性质与用途、化学方程式均属于事实性知识，在对比NaOH和Ca（OH）2知识的学习中，二者因组成的相似导致性质的相似，加深学生对“结构决定性质”的认识：从微观上来讲，由于两种碱的水溶液中都存在OH-，导致两者有共同的化学性质。帮助学生领悟从微观的视角看待物质及其变化的基本思路，形成物质及其变化宏观事实背后一定隐含在微观本质的基本假设；通过NaOH与Ca（OH）2反应的实验探究学习，还可以帮助学生体验思考对于没有明显现象的化学反应如何通过已有的认知设计实验使“现象”可视化、领会化学现象只是帮助判断化学反应是否进行，没有明显的实验现象不一定就没有发生化学反应，从而丰富了对化学反应的认识。

（二）利用实验创设问题，发展学生化学思维

利用实验创设问题，发展学生化学思维，发挥化学实验来探究和验证所预测的物质性质，帮助学生体会化学实验在物质性质研究中不可替代的作用。

“常见碱的化学性质”的教学片段：

师：同学们，NaOH溶液能否与CO2反应，有谁愿意猜测一下吗？依据是什么？如果它们之间能反应，有谁可以写出反应的方程式吗？

（学生思考、交流）

师：从类属的角度学习研究物质的性质，是学习化学很重要的方法。NaOH与Ca（OH）2都属于碱，依据同类物质性质具有共性，同学们的猜测从理论上分析合理的，化学实验是检验真理的重要途径，我们不妨做一做实验来验证。

生：动手实验。NaOH溶液与CO2混合后并没有明显的现象。引发学生认知冲突。

师：通过什么实验可以证明NaOH溶液与CO2确实发生化学反应？

（学生思考、讨论设计实验方案）

师（演示）：在盛有CO2的集气体瓶口放一个去壳的熟鸡蛋，然后在集气体瓶中倒入NaOH溶液、振荡。请同学们观察并描述现象，说明了什么？

师（演示）：取一个盛有CO2的烧瓶，往烧瓶中倒入适量的NaOH溶液，将导管绑有气球的单孔橡皮塞塞紧烧瓶、振荡，请同学们观察并描述现象？

（通过课件呈现其他实验方案）

师：课件上提到的这些实验方案可以证明CO2与NaOH发生了反应，大家有什么疑问吗？

……

师：通过化学实验的观察，应用比较、归纳的方法认识了一类物质共同性质和差异。

（三）提高对化学方程式的理解与应用能力

化学方程式是集物质、条件、规律、微观、定量等的化学用语。基于教师明确化学方程式的知识价值和认知价值，提炼其中所蕴含的学科思想方法与观念及宏观-微观-符号的三重表征学科思维，通过问题引发学生思考，设计学生活动或任务，帮助学生获得利用化学方程式进行思维与分析的学习成就，将“化学用语是化学学科内进行思维的最基本工具”这一思想传递给学生。

（1）引导从化学方程式的角度思考物质变化的现象

本课时之前，学生已认识了氢氧化钙溶液能与二化碳反应，对于化学方程式Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O的学习，教学处理时不仅仅停留在重现与记忆，而是通过创设问题情景，落实知识的巩固与提升利用化学方程式进行思维的能力。

“常见碱的化学性质”的教学片段：

[重现实验]往石灰水中通入二氧化碳。

[布置学习任务]请描述实验现象，写出有关的化学方程式。

设计意图：将化学反应事实与化学方程式联系，建立宏观现象与符号的联系，特别对于化学方程式的“↓”具有很好的感性认识。

请通过观察化学方程式思考：

1.要检验某气体是CO2，可以选择什么试剂？

2.久盛石灰水的试剂瓶，瓶壁上会附有白膜，其成分是什么？

3.一种牙膏磨擦剂是轻质碳酸钙，请指出CaCO3的一种生成途径？

4.请解释用石灰浆抹的墙壁刚开始为什么会有水珠？（会出现“冒汗”现象）。

（学生独立思考、个别提问、补充完善、教师点拨）

师：可以从不同的角度观察该化学方程式，从反应物CO2看，该变化反映了CO2的一个化学性质，此反应可用于检验CO2；从反应物Ca（OH）2的角度看，该变化反映了Ca（OH）2的一种化学性质，让我们找到了它的诸多应用的根据；从生成物CaCO3的角度看，该变化指明了CaCO3的一种生成途径，此反应被用于生产牙膏的添加剂轻质碳酸钙；从生成物水的角度看，此反应可以解释用石灰浆抹墙皮上为什么会有水珠。[2]因此，化学式和化学方程式是学习化学的有益的思维工具。

设计意图：“问题串”的设计既有利于化学知识的学习，还有利于“性质决定用途”观念的培养，发挥化学符号的功能和价值，帮助学生加深对化学反应过程的理解、对实验现象的认识、提高化学方程式的思维能力，同时为氢氧化钠与二氧化碳反应的探究性学习奠定基础。

（2）引导从化学方程式的角度思考化学实验设计

如何设计实验证明二氧化碳与氢氧化钠确实发生了化学反应呢？课堂中设计了将适量的NaOH溶液倒入盛有CO2的集气体瓶，使二者混合，学生形成了“未观察到明显现象”这一感性认识，教师引导观察化学方程式“2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O”，因 NaOH、Na2CO3都易溶于水，显然这一化学实验现象符合该化学方程式体现的宏观现象；通过设计“瓶吞鸡蛋”“气球膨胀”的实验，帮助学生观察到“明显的实验现象”，分析出是由于“压强减小”导致，进而反推到“气体减少”，引导学生发现这一实验现象，符合化学方程“2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O”，反应物含有气体，而生成物无气体产生这一状态变化现象；通过对比观察实验获得感性认识的基础上，让学生开展“交流讨论”：氢氧化钠和氢氧化钙有许多共同的性质，你能归纳出多少？你能否根据之前所学知识，对“碱的水溶液有共同的化学性质”做出解释[3]。学生经历这一揭示宏观现象的微观本质的思维活动，教师引导学生从化学方程式的角度思考，揭示通过对比分析化学方程式得出结论：碱具有共同的阴离子OH-，不同的阳离子，这两部分分别决定了碱的通性与碱的特性。

四、基于学科理解构建化学思维课堂教学建议

在长期的教学实践中，我们发现基于学科理解构建化学思维课堂需要把握几个问题。

（一）要转变教学观

教师要改变由文本到文本的教学，纠正过去过分注重知识传授的倾向。学习不能没有记忆，但应该思考教学用什么手段帮助学生记忆最核心的化学知识。例如，化学用语教学，如果不帮助学生在理解化学符号的宏观与微观意义的前提，就布置大量的化学符号的记背任务，势必造成学生将符号当作“第二外语”进行死记硬背，增加学生的记忆负担。而如果化学符号的教学能够从宏观和微观两个角度帮助学生形成化学思维，揭示化学符号的科学性和艺术性，将有助于学生化学学习兴趣和热情的激发。从而，逐渐帮助学生学会用化学符号表示物质及其变化，表征微粒及其相互作用的过程，学会用化学符号思维，做到理解基础上的记忆[4]。

（二）要基于学科理解审视教材内容

在课程改革实践中，学者们普遍认为，先进的教育理念对于教师来说并不缺乏，影响课程改革的关键之一在于教师对学科知识内容的理解和把握程度，以及如何将自己对学科知识内容的理解落实到课堂上。

教师要基于对学科的理解去审视教材、教学内容。教材呈现的是具体的知识、概念和原理，而学科的基本观念和思想方法内隐于其中，教师应结合自身对学科的深度理解，将蕴含于具体知识中的化学思想、观点、方法给予挖掘，从“知识教学”走向“观念教学”，以具体的化学知识为载体，促进学生高水平的化学思维活动，帮助学生形成化学基本观念，增进学生对化学知识的深层理解和掌握。

（三）要实施问题引导的教学

建构主义理论认为，学习并不是简单的“授—受”过程，而是学习者自主建构的过程，是对事物不断解释和理解的过程，要促进学习者自主建构实现对事物、现象的不断解释，深化对化学知识原理的理解，核心的策略是实施问题引导教学，将教学内容转化成有思考价值的问题或问题串，能够引发认知冲突。提问能够促进思维的发展，但教师要注意控制教学活动的密度与节奏，在抛出问题后，要为学生探索、思考、质疑、想象留下时空，教师还要注意倾听学生的发言，激励学生发问，基于学生相异思维的暴露，发动学习共同体完善认识。

[参 考 文 献]

[1]罗滨，王磊.初中化学教学关键问题指导[M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]王祖浩主编.义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级下册）[M].上海：上海教育出版社，2012.

[3]胡久华，王磊.初中化学教学策略[M].北京：北京师范大学出版社，2013.

[4]毕华林，元英丽.化学教学设计——任务、策略与实践[M].北京：北京师范大学出版社，2013.

（责任编辑：张华伟）