基于化学科学本质理解的教学实践与反思*

陈美钗 吴新建 张贤金

摘 要充满“化学味”的课堂教学要能够体现化学学科内涵、学科思维、研究的视角及研究的价值等，化学教师应理解化学科学的特质。以九年级化学“常见金属的化学性质”（沪教版）教学为例，通过挖掘教学内容的教育价值，帮助学生在获得知识的同时，重视化学观念的教育，关注化学学习方式、方法的熏陶和训练，精心设计实验探究的核心问题，开发基于学科理解的情境资源，落实化学科学本质的教学，让课堂教学充满“化学味”。

化学味 化学科学的特质 教学案例

每一门学科由于其学科特质不完全相同，所呈现的课堂教学也不完全相同。通俗地说，每一门学科的课堂教学“味道”应该是不一样的。让课堂教学充满“化学味”，要求化学课堂教学能够体现化学学科特点，使化学课堂教学区别于其他学科的课堂教学。要实现这样的要求，其本质是要把握化学科学的特质，并使用合适的策略来实施课堂教学，从而在化学课堂教学过程中，很好地体现化学学科内涵、学科思维、研究的视角及研究的价值等，从而体现出“化学味”。

一、化学课堂教学“化学味”缺失现状分析

针对“化学味”，很多化学教师会有这样的疑问：作为一名化学教师，任教的是化学课，怎么会缺少“化学味“呢？就此问题，我们通过三个教学案例作分析探讨。

1.没有把握住化学宏观现象背后的微观本质

案例一：教师执教九年级化学“溶液的形成”。首先提出问题：固体和液体混合会有什么现象？然后组织学生动手进行三组固体物质（蔗糖、泥沙、碘）与液体（水、酒精、汽油）混合的实验，组织汇报实验现象与结论，引出悬浊液、乳浊液、溶液的概念，着重讲解溶液概念，最后课堂练习，交流生活中溶液的应用。一节课下来，有实验，有活动，有交流，有讨论，教师亲和力强，师生互动好。

问题分析：化学以揭示宏观现象的微观本质为核心，对于溶液的形成，教学中没有揭示溶液均一、稳定这一宏观特征的微观本质，显然该教学过程的“化学味”淡。

2.教学过程其他学科教师按照教材也可以完成

案例二：教师执教九年级化学“金属的化学性质”。

师：同学们，这一节课，我们要讲金属的化学性质。

金属有如下化学性质：

1.能与氧气反应

2.能与酸反应

3.能与硫酸铜溶液反应

……

（教师在呈现知识条目的同时，依据教材提供的实验，进行演示、讲解、描述实验现象、书写相关化学方程式、讲解置换反应的概念。）

问题分析：罗列物质的组成、性质、变化和用途等，对知识进行条分缕析的讲解、诠释，学生学到的只是静态的知识，这样的教学即便不是化学专业出身的教师，通过阅读相关的教案，也可以一条条讲清楚，显然，该教学过程的“化学味”不够耐人寻味。如果采取探究模式开展物质性质的教学，关注知识的形成过程，使教学过程成为学生从化学视角认识、审视自然和生产生活中化学现象的过程，发挥物质性质的教学价值，则“化学味”浓。

3.忽视了化学知识背后的教学功能和价值

案例三：教师执教九年级化学“原子的质量”。教师介绍什么是相对原子质量、提供作为相对原子质量基准的1个碳原子的质量和1个氧原子的质量并要求计算氧的相对原子质量、展示几种原子的相对原子质量、指导查阅原子的相对原子质量、介绍相对分子质量概念、示范CO2、O2、Ca（OH）2等相对分子质量的计算、学生模仿训练、讲评、课堂练习。

问题分析：对于相对原子质量的教学，普遍是教学生记住什么是相对原子质量，然后展示常见元素的相对原子质量数值，这些内容对于学生的用处在于进行有关化学方程式计算的时候，要计算有关物质的相对分子质量，或者是根据物质的化学式计算某种元素的含量。反思这种教学思路，学生只是会进行有关的计算，而没有计量的意识[1]。这样的教学把为什么提出相对原子质量的初衷，即把相对原子质量的形成过程给忽略了，舍弃了这个理论中蕴涵的极大的人类智慧。

类似上述案例普遍存在，且时有发生。出现以上教学现象的根本原因在哪儿呢？笔者认为，主要是对化学科学的特质不清楚。通过问卷调查发现，目前不少教师甚至优秀教师并未能很好地理解化学科学本质，造成对教学价值认识不到位，最终影响教学目标的达成。

二、化学教师应理解的化学科学的特质

《义务教育化学课程标准（2011版）》强调：“化学教学应使学生逐步领会化学科学的本质，发展学生对化学科学本质的理解”[2]。要落实这一要求，首要的任务是认真研究课程标准，把握化学科学的特质。

特质原本属于心理学概念，是指“决定个人行为倾向的个性心理结构”，它“具有独特性、情境性和相对稳定的特点”[3]。不难理解，人之所以成为独特的人，是因为具有不同的特质。同理，可以将学科特质理解为一门学科区别于其他学科的独特的学科内涵，它包括学科研究的基本问题、研究的独特的视角、学科基本任务、学科研究的方法论以及学科思想观念等。

1.化学研究的基本问题

《义务教育化学课程标准（2011版）》指出：“化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及应用的一门基础性的自然科学，其特征是研究物质和创造物质。”[2]这一学科性质的界定，很好地反映化学研究物质及其变化的独特视角——从原子、分子水平（视角）开展研究。通过在原子、分子水平上对物质及其变化的研究，揭示物质的微观构成、物质变化的微观本质，进而提出物质组成与变化的基本规律，并以此规律来指导“创造物质”。

宏观与微观的联系是化学不同于其他科学最特征的思维方式。九年级化学教科书（沪教版）第一章、第二章更多的是宏观视角；第三章转入分子、原子，通过水通电分解的微观过程揭示化学变化的本质；第四章的质量守恒定律，从微观的角度揭示为什么化学变化应遵守质量守恒定律；第六章“溶液”的学习，从溶质、溶剂间相互作用的视角理解溶解、溶液均一性及水溶液的某些性质（如导电性）；第七章“酸”和“碱”等的学习，建立起从微观视角看物质构成（含有H+或OH-）、物质的性质（酸的通性是由于溶液中存在H+、碱的通性是由于溶液中存在OH-）、从微观角度理解中和反应本质（H+与OH-结合成H2O，导致酸碱各自的特性消失等）。

2.化学研究的基本方法

“化学是一门以实验为基础的学科”，这一课程性质体现了化学实验是化学研究的基本方法和途径。由于化学是在微观层面上研究物质及其转化规律的，分子与原子肉眼无法直接观察，必须依赖于实验来获取宏观事实，并在此基础上进行归纳与推理。对宏观事实的归纳与推理，除运用一般的逻辑思维以外，还需进行定量处理，从而透过具体事实抽提或建构出物质及其变化的理论、假说或模型，因而定量处理也是化学研究的一种重要方法。

化学研究以实验为基本的方法手段，通过观察等途径获取物质及其性质、反应现象等宏观世界的知识；在此基础上，从分子、原子水平揭示物质微观结构及其变化的微观本质，建立起微观世界的知识。为更好地表达与交流，化学家创造了一套化学学科自身的符号系统。这套符号既可以从微观水平解释物质的组成和变化，又可以从宏观水平上描述物质的状态和性质，从而成为联系宏观和微观的桥梁和中介[4]。因此，化学知识对应的表征包含宏观表征、微观表征和符号表征（三重表征）。“三重表征”是学生头脑中化学知识的有效组织加工与呈现方式。

3.化学教学的中心工作

《义务教育化学课程标准（2011版）》从“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三个维度提出了“课程目标”，以期“提高学生的科学素养”[2]。要实现这样的要求，不仅要让学生掌握“双基”，更要“重视反映化学、技术与社会的相互联系”，建立起认识和研究物质及其变化的思路与方法，养成立足于学科视角解决实际问题、参与社会决策的意识与习惯。这就要求化学教学要超越具体的事实性知识，克服教学中以教学知识点和考点作为课程目标而忽视思维发展和情感态度的培养，帮助学生在认识活动中建立学科基本的、核心的学科观念，如元素观、微粒观、分类观、转化观、实验观和化学价值观。这些观念的建构，必须在扎实开展“双基”教学的同时，对相关的化学知识进一步抽提与统摄，形成学科大概念——化学基本观念。

三、基于化学科学理解的教学实践案例剖析

化学教学需要回归到化学学科的基本原理、基本方法、基本模型工具、基本应用，教师要在《义务教育化学课程标准（2011版）》的指导下，从公民的视角、学科的视角、学生的视角理解化学课程[5]，挖掘教材内涵，提炼化学学科的思想和思维方法，创设真实的问题情景，组织有效的学习活动。现以九年级化学“常见金属的化学性质”（沪教版）为例，阐述如何落实基于学科理解的化学教学，让课堂教学充满“化学味”。

1.重视化学观念的教育

通过深入分析教材，挖掘教材内容的教育价值。教材呈现的是具体知识的概念，而学科的思维、思想方法是内隐其中的。这需要我们有一双发现的眼睛，依据教师对学科的深刻理解去分析和挖掘教材，找出“知识”承载的“学科的思想与方法”。例如，“常见金属的化学性质”在课标的内容标准中陈述为“认识常见金属的化学性质”，在教材中呈现的是几种常见金属与氧气、酸溶液（稀盐酸、稀硫酸）、铁与硫酸铜溶液的反应以及置换反应概念，但在教学中不仅要帮助学生认识常见金属的主要化学性质等事实性的知识，更关键的要挖掘物质性质的教学价值。

在初中阶段，学生认识物质有一个从典型代表物到类别物质、从单一角度到多角度、从宏观到微观、从定性到定量的层级发展过程[5]。从教材整体审视教学内容，“常见金属的化学性质”在沪教版的九年级化学教科书中是第一次帮助学生学习一类物质的性质（在此之前都是以某一种物质的性质变化为学习内容的）；教材中，编者设置了“观察与思考”“活动与探究”栏目，要求学生在实验的基础上从两个角度——几种金属在氧气中反应、与酸溶液反应进行对比。通过挖掘教材的内涵，教学设计应从类属的角度来开展学习，帮助学生初步意识到要从相似性和差异性两方面去认识，强调对比、归纳的思想。通过对比不同金属的差异性，归纳金属这一类物质的共性。体会认识物质变化的内因与变化条件的关系，了解物质的性质与用途的关系，了解同类物质性质的共性和差异等化学观念。

2.关注化学学习方式、方法的熏陶和训练

化学实验提供给我们直观的感知，引发我们去探讨宏观现象背后的本质原因。基于学生已经有了通过实验观察分析来学习物质化学性质的经验，结合对教材栏目设置意图的理解，教学的关键是指导学生紧扣教材内容，动手进行铁、铝、铜等几种常见金属与氧气、稀硫酸、盐酸溶液的实验，引导学生感知、描述、分析实验事实，认识它们和氧气的反应是化合反应、生成氧化物；了解各常见金属在生成物中的价态、反应难易程度、反应条件的差异；能把实验宏观事实现象与反应的实质、化学方程式三者紧密联系起来，实现知识的“三重表征”；注重从典型实例（实验事实）的分析、比较、归纳形成概念，如研究如何从典型实例分析认识它们和盐酸、稀硫酸可否反应、反应的特点，金属在反应生成物中的价态、反应剧烈程度的差异，从铁、铜相互置换反应的可能性认识金属和酸溶液的置换反应、金属在溶液中的活动性差异[6]。

通过“常见金属的化学性质”的学习，不仅帮助学生认识了金属的化学性质等事实性知识，还帮助学生获得通过化学实验学习物质的性质变化。运用合作交流的方式学习从对典型物质的认识提升到对同类物质共性和特性的认识，从对物质性质的感性认识、分析、比较、归纳提升到概念、规律性的认识。通过化学实验现象的观察、分析、推理，应用控制变量等研究方法研究、认识物质性质和变化的规律，建立明晰的化学概念等的化学学习方式、方法。

3.精心设计实验探究的核心问题

化学实验的鲜明特点是通过物质的宏观现象来揭示物质的组成、结构、性质以及化学反应中内在变化的微观本质。实验教学中，教师要精心设计问题和任务，引导学生带着思考去动手实验、去观察实验，而不会只有实验行为而缺少实验思维；教师要指导学生怎样观察现象，让学生明确观察哪些现象；要精心创设实验探究的核心问题启迪思维，启发学生怎样利用这些感性材料思考问题，去表示这一过程“看到”化学现象背后的本质，帮助学生理解实验目的、实验装置流程、实验现象结论间的逻辑关系，培养学生据于证据的推理，发展实验思维能力。

“常见金属的化学性质”的教学片段[6]：

师：我们在第一章的学习中，知道了镁能够与醋酸反应，那么其他常见金属是否也和镁相似，能够与酸（稀盐酸、稀硫酸）反应？

师：我们可以动手做一些化学实验，通过观察，看看它们在这方面是否也相似。

（学生实验：全班同学分A、B两组，A组的同学完成铝、铁、铜和稀盐酸反应，B组的同学完成锌、铁、铜和稀硫酸反应。）

（教师题醒学生先把铝条用砂纸打磨，除去表面的氧化膜，再进行实验。请学生注意观察反应中是否有气泡产生，对比反应的剧烈程度，按要求填好活动记录，实验中小组同学之间可以交流。）

……

师：现在请B组一位同学汇报观察到的现象，说说通过实验能得出什么结论。

师：下面请A组一位同学来汇报。大家共同交流讨论。

师：好，你能根据两组同学在各个实验中所观察到的现象，做一些比较、归纳吗？

生：我觉得，除铜外，这些常见金属都能和酸溶液作用，放出气体。我还觉得铝、铁、锌、铜和稀盐酸反应情况不同，说明这些金属之间好象有一种什么关系，可我说不出来。

（学生、老师和与会者听了都会心地笑了。）

师：你怎么想到它们之间有一种关系的呢？

生：有的根本没有气泡产生，能产生气泡的速度也不一样。

师：能不能产生气泡，气泡产生的快慢多少，说明不同的金属和酸溶液作用的能力有什么不同？我们能不能做进一步的推理？

……

师：请写出有关反应的化学方程式

4.开发基于学科理解的情境资源

基于学科理解的教学设计不仅要求教师要善于从主题内容中提取学科的思维方式、思想方法，还要求教师能将核心的观念融合于具体问题情景中，使学习走向“思维中的具体”，让学生在问题解决中提升对学科的科学理解。

现结合“常见金属的化学性质”教学主题，谈谈如何基于学科理解开发情境资源。选取镁、铁与氧气，镁与食醋的学生熟知的反应唤起已有认知，预测铝、铜等金属的化学性质，由个别到一般，归纳出金属这一类物质的共性，体现一类物质的研究思路；选取了在空气中灼烧铝铜、几种金属（镁、锌、铁、铜）分别与稀盐酸和稀硫酸反应、铁与硫酸铜溶液的反应等实验让学生在探究活动中完成，使学生通过小组探究、小组借鉴和补充，在合作、动手、思创中探究验证所预测的性质，对比、归纳金属的共性与特性、建立置换反应概念，帮助学生获得化学学习方式、方法的训练；密切联系生产、生活实际，揭示化学在生产生活中的应用，选取“钢丝球使劲刷洗铝炊具”“真金不怕火炼”“酸笋汤常用沙锅而不用铁锅、铝锅煮”“铁桶配制波尔多液”“真、假黄金的辨别”等学习情景，创设驱动性问题，帮助学生将用途与性质联系起来，养成从化学的视角分析生产、生活中现象的习惯；选取“曾青得铁则化为铜”这一化学史实，帮助学生体会置换反应在社会生产中的应用价值，感受我国劳动人民的勤劳智慧。

总之，化学教师要加强对课程标准、教材、专业杂志等的学习与研究，丰富发展自身对化学科学本质的理解，设计促进学生理解化学科学本质的教学活动，帮助学生建构起化学科学的思维，让课堂教学充满“化学味”。

参考文献

[1] 卢巍.论化学智慧教学[M].济南：山东教育出版社，2010.

[2] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[3] 尹筱莉.化学专家—新手教师课堂教学特质比较研究[D].上海：华东师范大学，2007.

[4] 张丙香，毕华林.化学三重表征的界定及其关系分析[J].化学教育，2013（3）.

[5] 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.

[6] 陈美钗，王云生.常见金属的化学性质课堂实录与点评[J].福建教育，2012（7-8）.

【责任编辑 郭振玲】