例谈基于学习进阶理解化学反应本质的教学实践研究

李雪慧

摘要：基于学习知识是一个有序的过程，以“二氧化碳与氢氧化钠反应”为例，以书本简单实验引导学生将反应由“无现象”向“有现象”过渡。采用进阶式教学模式，将“看不见”变成“看得见”，可促进学生对化学反应的本质深度理解;通过进阶式教学多维度培养学生“学”“做”“研”能力，促进化学核心素养的养成。

关键词：进阶式教学;化学反应的本质;核心素养

学科知识和学科活动是学科核心素养形成的主要载体和主要路径[1]，让学生在学习中不断的构建化学学科概念模型，促进学科素养水平提升。以学生学习的认知规律为标准，对课程内容进行再次设计，将“学”“做”“研”融为一体;以学生的认知水平为基础，采用进阶式教学模式进行教学。本文以“探究二氧化碳与氢氧化钠反应”为例，采用“有序构建逐步完善”进阶式课堂教学模式，促进学生对化学反应的本质深度学习，对培养学生化学学科素养进行初步的尝试。

1 化学反应本质的理解

“化学是一门在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的基础自然科学，其特点是研究物质和创造物质。”[2]这可以理解为，化学是研究物质及其转化的科学，这过程中涉及物质的化学变化，即化学变化的本质。在初中阶段，化学变化的本质可以从两个层面理解，宏观层面，指“新物质生成”;微观层面，指“分子分裂成原子，原子再结合成新的分子”;

2 进阶式教学在初中化学课堂教学的必要性

学习进阶是学生在一个时间跨度内学习和探究某一主题时，依次进阶、逐级深化的思维方式的描述，在具体教学实践中已得到广泛应用。[3]随着初中化学学习的不断深入，对于化学反应本质的理解，从概念进阶看“化学反应的本质”有不同的层次要求。从宏观辨识的角度解析化学反应本质--有新物质生成，伴随着学习的深入，通过探析分子、原子性质，思维方法由宏观实验现象感知--想象微观世界进阶，初步构建从宏观辨识到微观探析的认知模式，学会从原子、分子水平理解化学变化的本质，这是一个循序渐进的认识过程。通过“有序构建逐步完善”的进阶式教学策略，能有效实现“化学变化实质”主题知识的认知发展。

3 基于进阶式教学理解化学反应的本质的实践

在复习课设计的时候，根据教材内容的有序性，将化学学科本质和学科思维方法提炼出来，运用到整个教学过程，把相关的知识由简单到复杂串联起来，让学生对知识点的理解从特殊到一般，由点形成面，最后把物质间的共性总结成规律;比如：对于没有明显实验现象的实驗，如何证明物质间发生化学反应（如CO2与NaOH反应）实质是探究化学反应本质。人教版九年级《化学（下册）》只是简单的提了CO2能NaOH与发生反应（给出化学方程式），并没有进行探究实验。因此本文以“探究CO2与NaOH是否反应”为例，对如何将化学反应的本质进行进阶式教学进行阐述。

3.1回忆书本实验，抛出主题问题

先让学生回忆人教版上册实验，如图1所示：

如上图所示：上册的实验先让学生从宏观辨识的角度认识化学反应的本质，如：物质颜色的改变（铁丝燃烧、碳还原氧化铜等）;生成气体（硫粉燃烧等）;生成沉淀（CO2与澄清石灰水反应等）;根据学生掌握知识的有序性，对于无现象的化学反应进行实验设计，如：测定空气中氧气含量、二氧化碳溶解性实验，借助压强差将“看不到”的实验现象变成“看得到”。利用该原理，抛出研究主题，对于同类型无明显现象的实验也可以利用同种原理将反应变成“可视”的实验，让学生动手设计实验方案，验证猜想。根据学生学习知识的有序性，课堂上实施进阶式教学，逐步提升学生的认知和思维水平。

3.2根据实验原理，设计探究实验

学生活动：提供实验药品及器材，选择合适的药品设计实验方案（4人一组），并验证实验方案的可行性。通过实验，学生将“理论--实践”结合在一起，直观感受实验效果，使在复习课中学生只“动脑、动口”的习惯向“动脑、动口、动手”转变，提升课堂趣味性的同时再次激发学生对学习的热情。

3.2.1从反应物减少的角度理解化学反应的本质

引导学生回忆上册书本第六单元证明“二氧化碳溶于水的实验--往充满CO2的软塑料瓶里加水，振荡，发现塑料瓶变扁”，学生模仿该实验，将水换成NaOH溶液进行实验，大部分学生塑料瓶变扁就认为两者发生反应，这说明这部分学生的认知水平处于第1阶段。小组的同学通过讨论发现，CO2溶于水也能使塑料瓶变扁，在此基础上增加了一组对比实验--“往充满CO2的塑料瓶中加入等量的水”，通过对比实验，排除了水对实验的干扰，由此看出学生的认知水平处于第2阶段。通过实验，可以从反应物减少的角度判断反应是否发生--即CO2是否减少（如图1所示）。

进一步让学生学会“气体减少产生压强差”这一思维方法的迁移，鼓励学生从该角度继续设计对比实验（如图3所示）;

让学生学会由“简单”到“复杂”，由“特殊”到一般的进阶式学习，此时学生的认知水平达到第3阶段，使其思维能力达到更高的层次，既掌握书本的基础知识，又拓宽认识的广度。

3.2.2从新物质生成的角度理解化学反应的本质

从宏观辨识上理解化学反应的本质是“有新物质产生”，表现为颜色的改变、放出气体、有沉淀生成;随着知识面的拓展，学生对化学变化本质的理解，从宏观辨识到微观探析进阶，即从分子、原子的水平进行探讨。随着知识面的拓展，从分子、原子的视角向离子的视角理解化学变化的本质，采取依次进阶，逐级深化课堂教学模式。如：CO2与NaOH反应，由反应物减少角度到生成新物质的角度进行探讨，即检验是否有Na2CO3生成，间接检验是否含有CO32-。根据这个原理，学生经过讨论得到了以下的实验方案证明新物质Na2CO3的生成，如表1所示：

通过实验，学生学会从反应物减少和新物质生成的两个角度进行判断，培养思维能力的同时使学生的认知水平达到第4阶段。教学进行到此时，学生对化学本质的理解已经从宏观到微观进行探析，但对化学本质进行验证实验时还是单独进行，可将单独的实验链接起来进行验证，即实现实验的一体化。学生通过查阅资料，设计了如图3所示的一体化实验：

实验一体化：如图 3 所示，本实验利用“三通管”将CO2的制取，证明CO2减少，证明生成Na2CO3 这三个独立实验整合在一起，使实验结果清晰简洁。

实验操作：如图4所示，关闭K3，打开K1、K2将3mL稀盐酸注入到3mL碳酸钠粉末中，推动注射器生成37mL二氧化碳。旋转三通阀，关闭K2，将收集的37mL二氧化碳注入3mL氢氧化钠溶液中，振荡，观察现象。

实验现象：本实验发现，③号注射器最终刻度为3mL，即加入3mL氢氧化钠溶液，气体消耗了37mL，证明了二氧化碳与氢氧化钠发生反应使压强减小，也将传统的定性实验发展成定量实验。

本实验利用“三通管”将CO2的制取，证明CO2减少，证明生成Na2CO3这三个独立实验整合在一起，实现了实验现象的可视化，将定性的实验向定量的实验进阶;学生把碎片化的知识整合，形成规律，其认知水平达到第5阶段，实现了思维广度的进阶;同时本实验相对常规实验本药品的用量少，节约实验药品，实现微型化，可培养学生的学科素养和创新意识，对往后从事相关产业链工作时，对在生产过程中成本的优化进行衔接。

3.3抓住本质问题，实现思维进阶

教师引导学生对碎片的知识进行整合，应用隐藏的观念和方法引导学生主动构建知识与思维体系，引导学生可从反应物减少和有新物质生成的角度对知识的理解进行迁移，让学生学会举一反三，如：中和反应也是无明显现象的实验，除了借助指示剂，能否通过已学知识进行验证;根据剛刚所学知识，学生很快就从反应物减少及有新物质生成的角度设计实验。在此环节中，学生学会举一反三，实现思维水平的进阶，从而达到第6阶段。

学生容易忽略化学变化在生成新物质的同时伴随着能量的变化。引导学生从燃烧放热进行思考，在设计实验时，可从能量变化的角度设计实验。此时，从反应物消失，新物质生成，能量变化的角度理解化学反应的本质的知识体系已构建完毕，建构整体观，达到认知水平的最高层次，即第7阶段，同时也培养了学生的学科素养--变化观念。

最后，跟随时代发展步伐，运用一种新方法--“手持技术”，探究CO2与NaOH反应，开阔学生视野。

学生的认知水平发展趋势如图5所示：

3.4评价反思提升

3.4.1学以致用，检测复习效果

用练习来检测学生课堂的复习效果，学以致用。

【设计意图】寻找解题的关键点，帮助学生更好掌握探究化学本质的方法，培养学生实验素养和创新意识，提升思维水平。

3.4.2总结归纳，反思提升

最后，让学生对本节课的知识、方法进行总结归纳，重构知识和思维体系，实现知识维度、思维维度的进阶

在课堂教学中，融合多学科知识，利于进阶式培养学生的“科学态度与社会责任”。从对化学本质“反应物减少与新物质生成”深度理解后，将这种原理应用到CO2与NaOH的反应，进而将该种原理运用到同样是无现象的反应中，并将所学知识运用到生产生活中。近年的化学中考试题中，常常引入一些新信息，要求学生对信息进行分析处理，学科的能力由知识线向能力线发展，进阶式的课堂教学模式可以通过对课堂知识的深度理解，进一步培养学生的信息分析处理能力，从而提升学生的学科素养水平。

参考文献：

[1]余文森 . 核心素养导向的课堂教学[M]. 上海：上海教育出版社，2017.

[2]教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[S].北京 师范大学出版社，2012：1

[3]郭玉英，姚建欣 . 基于核心素养学习进阶的科学教学 设计[J].课程·教材·教法，2016（11）.