基于智慧课堂促进学生认识发展的教学实践

林桑 张贤金

关键词：智慧课堂;认识发展;初中化学

智慧课堂教育目标是由工具性向人本性目标的转化，是人本导向的课堂，是以教为主向学为主的转化，是由知识技能向能力品格的统整，是素养导向的课堂。北师大王磊教授2017年提出从中学化学知识与技能到能力与素养发展进阶（见图1），从而培育化学学科核心素养。

学生认识发展的核心是认识方式的转变，而认识方式的形成发展与学科核心素养密切相关，在形成认识方式的过程中，核心知识的学习可能会形成新的认识角度，而新的认识角度的建立又可能会带来认识方式的变化或深化、发展原有认识方式，新的认识方式的建立又可能会形成新的认知角度，如此螺旋上升的认识发展过程也就提升了学科核心素养。

本文研究的智慧課堂指的是教师把握最佳教学和教研时机，寻求“教育目标、课程呈现、教学关系、评价手段、技术支持”等教学要素的匹配，采用在内化、聚合、聚焦与迁移、分类匹配和把握最佳教学时机原则，唤醒学生自我发展意识，通过解决学科、生活和学术情境等活动，深刻领悟知识、技能、方法、观念和经验等“五基”，生成或发展其理解、应用和创新知识的“求真向善和美”的课堂。智慧课堂的具体化表现为“三有智慧课堂”，指的是“有教学内容整体设计”“有值得教的知识”“有意义的学习过程”。本文以“二氧化碳的性质”教学为例实施促进学生认知发展的教学，以构建智慧课堂，培育初中生的核心素养。

一、背景与主题

1.教学背景

二氧化碳是初中学生继氧气学习之后的又一种重要的气体，学生在前面的学习和日常生活经验中接触了不少有关二氧化碳的知识，但是这些知识在学习生活中慢慢积累起来，是零散的、系统性不强。基于学生的学情分析，本节课一个重要任务就是把这些零散的二氧化碳知识按照我们化学学科学习一种物质一般角度如物质的物理性质、化学性质、用途等这几个方面进行梳理，形成初中生必备的、从化学学科角度初步认识物质的框架，将零散的知识结构化。并在这个认识提升过程中解决生活实验中的问题，在问题解决过程中培养学生的乐学善学、勤于反思、实践创新、问题解决以及社会责任等核心素养。

2.提炼主题

本文以“二氧化碳的性质”教学为例，提炼的主题是——呈现促进学生认识发展的教学过程，呈现学生学科核心素养培育从“学习理解一实践应用一创新迁移”的进阶发展，运用厦门市教育科学研究院傅兴春正高级教师提出的“活动元”教学策略，为“初中化学智慧课堂”提供一种教学思路——“三有智慧课堂”，整体教学程序设计如下（见图2）：

二、教学过程

活动1：引入新课

[师]展示猜谜语：消防队员称它是一“灭火先锋”;建筑师说它是一“粉刷匠”;农民伯伯说它是一“植物粮食”;环境学家却指责它是—造成全球变暖的“罪魁祸首”……

设计意图：创设“猜谜语”情景紧紧抓住学生的注意力，使学生产生强烈的求知欲望和好奇心，培养学生关注社会和人类生存环境的情感。

活动2：寻找二氧化碳

[师]请同学们找找你身边的二氧化碳在哪里出现？你对它有怎样的认识，在你过往的学习或生活经验有什么事例支持你的认识？

[生]思考、讨论并发言：C02在生活中的存在一空气中、碳酸饮料、灭火器、植物光合作用……

[师]这些事例说明了二氧化碳的哪些性质？

[生]无色无味的气体（常态）、固态（“干冰”）……

[师]根据学生的表达，边引导边板书。

设计意图：教师引导学生回顾对二氧化碳的认识，注意引导学生回顾生活中的事例或经验，从中提炼对二氧化碳的认知（即关注知识的来源与形成），并引导学生将这些有关二氧化碳的事例认识提升到化学认知角度，即体现二氧化碳的性质和用途，涉及到物质用途的引导学生思考这些用途体现了什么性质，渗透物质的性质决定用途，用途体现性质的学科思想。

活动3：实验探究二氧化碳的性质

实验1一探究二氧化碳灭火实验

[师]演示：将一瓶C02倒入装有两支高低不同的蜡烛的小烧杯中。

[师]引导学生观察实验现象并思考：反映了C02具有哪些性质？由性质引导学生思考二氧化碳相应的用途。

[生]该实验说明了二氧化碳的物理性质之一：密度比空气大;化学性质之一：不可燃、不助燃;用途：灭火。

实验2一探究二氧化碳溶于水的实验

[引人]展示一瓶汽水，标签上的配料中含有二氧化碳，说明二氧化碳具有什么性质？下面我们一起通过一些实验来了解CO2更多的性质。

[生]分组实验：向盛满二氧化碳的矿泉水瓶中加入1/3容积的水，充分振荡，观察现象。

[师]演示：用注射器取30mL的C02，再取30mL的水，堵住针口并充分振荡，学生观察现象并思考。

[生]得出结论：说明C02的物理性质——能溶于水（1：1）。

[师]问：矿泉水瓶变瘪的原因，除了二氧化碳能溶于水之外，还有没有其它原因？请同学们根据学案完成以下实验。

[生]取变瘪的矿泉水瓶中的液体于试管，滴入紫色石蕊，观察现象。

（资料：紫色石蕊试液是一种指示剂，遇酸性溶液变红，遇到碱性溶液变蓝）

[师]为什么会有这种现象？请你提出猜想：到底是什么物质使紫色石蕊试液变红？如何设计实验证明你的猜想？（引导学生如何提出猜想并设计实验）

[生]讨论并提出猜想：可能是水、二氧化碳、二氧化碳与水反应生成新物质使紫色石蕊试液变红。

[师]引导学生讨论设计验证方案：通过控制在不同的条件下进行对比实验。

[生]探究：四朵石蕊纸花，控制在四种不同条件下进行对比实验。

[生]交流实验，获得结论：C02能溶于水并与水反应生成碳酸，碳酸使石蕊变为红色，书写化学反应方程式。

实验3一探究碳酸分解实验

[生]分组实验：将上述试管中的液体分两份，一份用力振荡，另一份做对比。

（学生获得新知：碳酸不稳定，易分解;书写化学反应方程式;判断该反应的类型：是化合反应还是分解反应。）

[师]呼应前面的设问：人们利用CO2的哪些性质来制取碳酸饮料，在人们饮用的过程中它会发生哪些奇妙的变化？

[师]CO2能与水反应生成碳酸，这便是我们称它是碳酸饮料而不是称为二氧化碳饮料的原因。但是碳酸不稳定，在体内因压力、温度的改变而分解，重新释放出CO2，从而带走人体内的热量，所以人们在天气炎热时常喝碳酸饮料来解暑，但多饮这种饮料对青少年身体发育有负面影响，如引起人体缺钙。

实验4一二氧化碳的检验

[师]展示一瓶汽水，打开瓶盖，引导学生观察：观察到了什么？猜想：气体是什么？追问：若要检验该气体用什么方法？

[生]讨论，请一位学生上台演示：二氧化碳的检验。

[师]为什么变浑浊，浑浊是什么物质;明确二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，是二氧化碳与石灰水里的氢氧化钙反应生成白色的碳酸钙沉淀的缘故;书写化学反应方程式。

[生]整理学案笔记。

设计意图：本课时的探究实验，偏向于验证性的探究实验，所以设计探究过程中通过设置真实的生活情景，让学生感受到身边的化学，感悟化学学习的价值，通过设置真实的问题情境提供给学生更多的思维空间，提高学生分析和归纳能力，其中CO2和H20反应的探究实验，是初中生应用控制条件进行对比的实验探究，是探究实验的重点和难点，这里花了较多的时间进行引导，目的是让学生学会对比实验的控制条件的方法。

活动4：学以致用

[师]展示一瓶装有石灰水的试剂瓶，瓶内有一层白色沉积物，问白色沉积物是什么物质？如何形成的？用水洗得掉吗？你学过的知识如何清洗？写出有关反应的化学方程式。

[生]讨论，解释。

[练习]（1）为了使用石灰浆[ca（0H）2]抹的墙壁快点干燥，为什么常常在室内生个炭火盆？为什么开始放炭火盆时，墙壁反而潮湿？

（2）如何检验久未开启的菜窖、干涸的深井（里面可能沉积较多CO2）安全性？如果不安全，请告诉农家怎么办？

（3）你还能用生活中的事实或设计实验说明二氧化碳密度比空气大吗？

设计意图：让学生在习题中体验到学以致用的价值，在练习1完成之后及时点出古代人民的智慧，也呼应了谜语中“建筑师说它是粉刷匠”的原因。习题2和3开拓了学生的思维，思维的深度和广度都得到了发展。

活动5：整理总结，提升认知

[师]这节课我们一起探索了二氧化碳的性质和用途，老师发现其实同学们早就拥有这些知识，现在请同学们从我们化学学科的角度谈一谈你对二氧化碳的认识。

[生]从物理性质、化学性质、用途这几个方面说明。

[师]这位同学的描述注意到了物质的用途和性质之间的联系，很好！现在请同学思考：“为什么环境学家却指责它是造成全球变暖的罪魁祸首？”

[生]观看视频，讨论，了解二氧化碳对人体和环境的影响。

[师]通过以上讨论，同学们看待事物有怎样的认识提升？基于这样的认识，请同学们预习一氧化碳的有关内容，思考：一氧化碳与二氧化碳都是碳元素和氧元素组成的氧化物，为什么性质上有如此大的差异？物质的性质由什么决定的？性质不同用途一样吗？从哪些角度可以比较完整地认识一种物质？

设计意图：让学生从学科角度总结二氧化碳的学习要点，培养学生辩证看待二氧化碳，同时激发学生关注环境，关爱社会的使命感和责任感。最后通过问题串引导学生对物质的认知从一种具体的物质迁移到另一种物质的学习，进而提升到从不同的角度对一类别物质的研究。

三、教学评价和反思

基于学生认识发展的教学，更关注过程的教学，基于学生认知发展规律，更关注学生是怎样从已有的认识到新的认知，需要怎样的环节或过程学生才能从现有的水平发展到更高的水平，这与化学核心素养培育的教学相一致。基于化学核心素养培育的教学注重从“学科基础”（即化学知识、技能、方法和经验），上升到“学科问题解决”（即化学学科能力），再从“学科问题解决”上升到“学科思维”（即化学观念），本课例以“二氧化碳的性质”教学为例，采用活动元教学策略呈现这样教学过程。

1.“三有智慧课堂”之一有教学内容的整体设计

教学内容的整体设计，不仅仅体现在设计本课题的教学思路的整体化（如图2呈现的教学设计思路），还体现在一节课后呈现给学生怎样的板书，板书的形成是动态的过程，随着师生教与学的推进演绎呈现，最终让学生通过本节课的板书（图3结构化板书）将本节课的知识内容以及如何从化学学科角度认识物质的思路了然于胸，进而达到让学生认知角度结构化、认知经验系统化。

2.“三有智慧课堂”之一有值得教的知识

在课例引入创设的“谜语”教学情境是为了激发学生的认知冲突，在活动2的环节中提出的问题也是为了激发学生已有的认知，然后教师根据不同的学生认识，用板书的形式绘制对二氧化碳的认知，并从化学学科的角度加以整合，以促进学生建立新的认知，这也体现了“三有智慧课堂”之一有值得教的知识，关注点不在于将学生已有的知识再教一遍，而在于帮助学生通过已有的认知建立新的学科认知，并对原有的知识有了更深刻的理解和体会。

3.“三有智慧课堂”之一有意义的学习过程

本课例有意义的学习过程，体现在利用生活中学生熟悉的碳酸饮料，以问题为导向，以实验为载体，巧设化学情境，设疑启思，激发学生的好奇心，激发了学生的科学探究意识和探究精神，特别是“二氧化碳与水反应”这个探究实验的引导发展了学生的对比实验探究能力。有意义的学习过程还体现在“学以致用”这个活动环节，引导学生用化学知识解释生活、社会、生态环境中的种种现象，使他们体会到生活处处有化学的乐趣，体现从生活走进化学，从化学走向社会的新课程理念。同时通过这个活动环节提高他们观察、分析和解释社会和实际生活中化学现象与解决问题的能力，很多学生的回答出乎教师的想象，让学生体验解决问题后带来的快乐与成就感，为创新性学习提供源源不断的动力。

本课例在课堂實施过程中有一个遗憾之处，就是在活动4“学以致用”的几个生活实际问题解决中，由于时间有限，未能给予学生充足的时间进行思考、分析和解决。这个遗憾也给我们提出了一个新的课题，那就是如何有效地选择情境素材为智慧课堂服务。