运用“三段式”教学法磨砺化学模型认知素养———以“氯气的实验室制法”为例

◇ 福建 郑 睫

1 问题的提出

从现有的研究来看,不论是专家学者还是一线教师,他们的共同认识是提升“模型认知”素养能很好地帮助学生解释化学现象、揭示现象的本质和规律,加深对化学知识的理解与应用,帮助学生去解决实践中遇到的具体问题．本文主要讨论在教学实践中运用“三段式”教学即课前导学案、课中引领示范、课后专项训练帮助学生建构并提升思维模型,如图1所示．

图1

2 “三段式”教学法磨砺模型认知素养的课堂实践

2.1 课前导学案助力学生模型认知初体验

预习是学生良好学习习惯中重要的一环．在访谈中,只有少部分学生表示会进行预习,大部分学生表示“不知道预习什么”“反正老师上课会讲”．究其根本,是因为学生内心深处的“预习无用论”．导学案能帮助学生明确课前预习的方向和内容,教师在课前利用导学案,可以引导学生更快进入课堂学习状态．

课前导学案的另一优势在于能有效地提高教学的精准性．在实际教学过程中,有些教师不能准确判断学生的知识漏洞,然而通过分析课前导学案,教师可以针对学生实际存在的问题进行教学设计的微调整,打造出适合不同班级的 “定制课堂”．

对于不同的课型,导学案的侧重点不完全相同．如高中阶段前期实验课的导学案,注重唤醒学生的经验原型,探查学生现有的实验能力水平,引导学生将经验“原型”提炼形成实验模型；概念课的导学案,注重引导学生阅读书本,减少对专有名词的陌生感,加深课堂教学的掌握程度；复习课的导学案,侧重基础知识回顾,唤醒相关模型记忆,提高课堂复习效率．

以苏教版《必修1》“氯气的实验室制法”为例,本课的导学案设计“温故”和“知新”两个环节．“温故”可以通过引导学生回忆实验室制取O2和CO2的装置来唤醒学生的经验原型,“知新”通过要求学生设计实验室制备Cl2的装置来了解学生的模型认知水平．对于能力不足的学生设有辅助问题串：(1)实验的反应原理是什么?(2)选择哪种发生装置?(3)如何收集气体?(4)如何检验气体已经收集满了?(5)是否需要进行尾气处理?

2.2 课中引领示范助力学生模型认知素养再提升

从回收的导学案来看,大部分学生知道气体制备流程的设计方法,具有一定的经验原型,少部分学生的设计中包含净化装置,有初步的“环保、安全”意识．据此分析,教师在教学设计中侧重点应立足于引导学生在已有原型之上进行气体制备实验模型的提炼．授课过程中使用问题串的形式引导学生进行讨论分析,锻炼学生的思维能力和综合素质．

问题串：(1)气体制备实验中需要考虑哪些环节?(2)装置与试剂的选择依据是什么?

设计意图：在师生互动、生生互动中突显学生的思维形成过程,规范化学用语的表述,引导学生思考实验设计过程,让程度较好的学生自查原有经验模型的不足之处,让程度较弱的学生探寻原有的经验模型．

操作过程：(1)学生根据实验设计组装仪器．(2)教师演示制备Cl2的全过程．

设计意图：这是高中学生第一次接触气体制备实验,学生根据实验设计动手实操有助于提炼形成实验模型,教师的规范演示操作有助于学生模仿与学习．

2.3 课后专训磨砺学生模型认知素养

在师生共同建构气体制备实验模型的过程中,应及时引导学生使用模型,学生在运用过程中不断修正原有模型,也就是在不断地进行模型建构的过程．课后的对应训练应分层次、分阶段、递进式地进行．

【基础演练】完善导学案上制备Cl2的实验装置图,阐明各装置的用途．

设计意图：充分发挥导学案的功能,有效的复述可帮助学生巩固基础,落实课堂教学成果．

【拓展提高】某学习小组在学习Cl2的实验室制法后,发现用加热浓盐酸与Mn O2的方法既浪费能源又不易控制温度．学习小组查阅资料发现KMn O4的氧化性比Mn O2强,在常温下可与浓盐酸发生反应生成Cl2．小组成员改进了实验,进行如下探究活动．

(2)选择实验装置：可以选择图2中的________(填序号)进行实验．

图2

(3)装置的正确连接顺序为________(用图中小写字母序号表示)．

(4)① 在制气前必须进行的一项操作是______．②实验时C和D中所装液体是________．

(附加题)将产生的氯气通入滴有酚酞的Na OH溶液中,发现溶液红色褪色．小组内有甲、乙两种意见．

甲：氯气溶于水后溶液显酸性,中和了Na OH使溶液褪色．

乙：氯气溶于水生成漂白性物质,使溶液褪色．

请设计实验说明甲、乙哪种意见正确．

设计意图：第(1)问涉及反应原理方程式的缺项填写,考查元素守恒思想与氧化还原反应的性质．第(2)(3)(4)问中实验装置、试剂的选择与分析可考查学生对气体制备模型的掌握程度．学有余力的学生可挑战附加题,磨砺实验素养．

通过课前导学案,不仅帮助学生审视自我的“经验原型”,有效提升学生预习效率,还能帮助教师更准确地设计课堂活动,针对前期暴露出的问题组织开展各种交流讨论活动,无形中增加了课堂教学中学生作为主体活动时间．基于课堂中教师的引领示范,学生或主动或被动地逐渐建构起实验研究基础模型．课后练习训练能促使学生有意识地使用实验研究模型,理解实验原理、设计实验方案、选择正确的实验仪器、解释实验现象,提升科学探究能力,强化化学观念,培养科学态度和问题意识,获得较好的实验体验．

三段式教学法需要教师在课前做大量的准备工作,包括导学案的设计、基于导学案信息反馈下的教学设计、课后对应不同层次模型认知水平的练习等,非一人之力可以完成,需要集体智慧、集体劳动,探索之路还在继续．