例谈高三化学二轮复习中主题式教学情境的发掘

谢培林

(广东省阳江市广东两阳中学)

一、当前高三化学二轮复习中存在的问题

在经历过一轮复习之后,学生对各个知识点已经有了全面的了解,但在二轮复习当中,很多学生容易陷入“题海”,知识的获取能力和解题能力的提升只是依靠大量重复机械的训练,而这种复习方法容易造成知识和思维的碎片化和表面化。

“题海”战术的传统复习模式对学生来说不具有迁移应用价值,在真实问题的解决中难以发挥作用。而纵观近几年的高考化学试题,试题素材陌生度高,情境呈现方式新颖,因此较多学生陷入了知识都会,但无法解决高考题的泥潭中。

二、主题式教学提出的背景及涵义

2018年教育部颁布的《普通高中化学课程标准》(2017版)指出要重视开展“素养为本”的教学,倡导真实问题情境的创设,开展以化学实验为主的多种探究活动,重视内容的结构化设计,激发学生学习化学的兴趣,促进学生学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力。

主题式教学是指课堂教学以项目探究形式或问题解决形式统整书本知识与实际生活、生产中的学科问题,以教学主题为枢纽,在系统内各要素之间彼此联系、相互作用与协调运行中,达成学习主体心理结构的完善与自我实现的整体性教学。

主题式教学与传统讲授式课堂的主要差异在于主题式教学有统整系列问题的真实情境,问题之间有较强的关联性和逻辑性,在问题的解决当中不断地推进课堂、深入课堂,能有效培养学生分析和解决真实情境问题的能力。可以看出,主题式教学符合当下新课标、新高考对学科核心素养与关键能力的要求。

三、二轮复习中主题的发掘

在知网上以“化学主题式教学”为关键词进行搜索,从2013年1月至2022年10月,共找到149篇相关论文。每年发表的情况如图1。

图1

从图中数据可以看到,化学主题式教学论文发表的篇数大体呈现逐年上升的趋势,在2018年呈现大幅增长,而这刚好是新课标落地的第二年。这说明在新的一轮课改当中,主题式教学越来越引起了教育工作者的注意。

对这些论文进行归类分析,发现与二轮复习有关的论文大多是教学设计的研究,对解决主题情境和问题链设计两个较为棘手的问题却缺少研究。本文着重发掘二轮复习中能利用的主题情境,解答广大教师在教学实践中存在的一大困惑。

化学二轮主题式复习可以从“生活维度” “考试维度”和“心理维度”三个维度进行主题的发掘,这三个维度也基本囊括了学生的外部环境和内部心理的状态。

(一)从生活维度方面发掘主题

化学是一门与社会生活联系紧密的学科。从社会生活中发掘主题,可以让学生感受到化学来自生活,又能读懂生活,感受到所学知识具有巨大的应用价值,从而激发起学习兴趣。从社会生活中发掘主题,具体可以细分为以下角度。

1.聚焦时事热点

例如,在与新冠肺炎的抗战中,学校复课后,学生每天都要利用二氧化氯泡腾片对教室进行消毒。可以利用身边的ClO2为主题进行授课,设置了如下一些问题:①制备ClO2的方法有哪些,评价氧化法和还原法两种方案优劣;②鉴别ClO2与Cl2两种黄绿色水溶液的方法和比较两种消毒剂的优劣;③设计方案测定二氧化氯的含量和残留量。通过问题的解决,实行教—学—评一体化,实现了对知识的评价和创造两个层次,提升了高阶思维。

再如,以新闻中的河流污水处理为背景,从化学需氧量到高锰酸钾的应用和制备为主题,进行氧化还原反应的综合复习。

2.结合环保题材

例如,以印刷电路板为主题,设计以下关联性问题:①工业上印刷电路板的原理;②如何利用原电池原理腐蚀铜;③如何回收废液中的铜和Fe2+;④电解法将Fe2+氧化成Fe3+最优条件的控制。以真实问题为情境,将原电池的设计、离子反应和电解池放电顺序融合其中。

再如,以电浮选凝聚法处理生活污水为主题,设计3个核心问题:①有什么方法让污水变得澄清;②在电解过程中如何提高电解的效率;③如何利用电解方法降解有机色素和除去含Cr(Ⅵ)的污水。在问题的解决过程中,使学生认识到电解法在处理污水当中的巨大作用,另外也打破了学生对于放电顺序的思维定势,最后引导学生进行归纳整理和提炼升华。

与环保题材相关的主题还有:以田间废弃的玉米秆为主题,将其进行发酵及系列处理得到生活中的各种塑料,在问题解决的过程中复习塑料的单体、官能团的转化和有机合成路线的设计等知识;以工厂废弃铁屑转变成FeSO4补铁剂为主题,进行铁盐和亚铁盐及无机物制备实验的综合复习;以汽车尾气的处理为主题,进行氮及其化合物知识的复习等。

3.利用地方特色资源

在教学当中,渗透地方特色资源的主题能引起学生的强烈兴趣和情感共鸣。例如,以广东省阳江市支柱产业——镍合金为主题设计课程“镍的前世今生”,设置3个关联性问题:①红土镍矿如何浸出镍并提高浸出效率;②如何对镍离子进行分离提纯;③生产出的镍在电池中的应用。通过三个问题的解决,总结出工业流程的一般模型,复习金属离子除杂的常用方法以及对陌生电池的分析。

另外,还可以挖掘电镀中的化学(阳江市江城区),调味品中的化学(阳江市阳西县),溶洞中的化学(阳春市),核电站中的化学(阳江市阳东区)等主题组织教学。

(二)从考试维度方面发掘主题

二轮复习从应试角度看,要帮助学生实现“会不会”到“对不对”的跨越,这可以从考试常考题型和认知冲突两个角度选取主题。

1.归纳题型知识

从近些年高考试题来看,所考题型相对固定,如阿伏加德罗常数选择题、电化学选择题、元素周期表及元素周期律选择题、工业流程大题、实验大题、化学反应原理大题等。但如果选取整道题目作为主题,这样会显得过于宽泛,容易囫囵吞枣。因此,可以对大的主题进行分解切片,实行“微主题”复习,有效地实现重难点突破。如针对工业流程当中的常见考点,设置如下“微主题”。

表1

2.设置认知冲突

认知心理学家认为当学习者发现不能用头脑中已有的知识来解释一个新问题或发现新知识与头脑中已有的知识相悖时,就会产生认知失衡。为了重新保持平衡,就会激发学习者探索未知领域的强烈愿望,而这正是促进学生深度学习,发展高阶思维的有效时期。

例如,以碳酸氢钠和氯化钙溶液能否反应为情境,在观察实验现象当中引发认知冲突,并组织学生进行猜想和探究,借助平衡常数认识反应进行程度的定量思维,发展证据推理与模型认知的学科核心素养。

再如,以维生素C(结构简式如图2)的发现、研究和应用为主题情境,设置了如下问题:①维生素C可能具有的化学性质以及是否具有水溶性;②为什么羟基可以连在碳碳双键上;③体现酸性的结构是哪一部分;④如何改进护肤品中的维生素C结构以利于人体吸收。在解决以上②和③问题时,其实就引起了学生的认知冲突,并顺势得出了连在双键上的羟基容易电离出H+,使维生素C具有一定的酸性,而这样的H原子定义为α—H,从而解决了高考有机合成题中的重难点,也让学生对α—H为什么具有酸性有了更为深刻的理解。

图2

另外,还可以在回收印刷电路板废液的Fe2+情境中设置认知冲突,解决Fe2+和Cl-在阳极上的放电顺序问题;在草酸与酸性高锰酸钾反应中设置认知冲突,认识官能团之间的相互影响。

(三)从心理维度方面发掘主题

学生经过高三一轮复习,普遍会感到身心疲惫。这时候,如果能设置一些具有趣味性、活泼性的教学情境,让学生能以一种轻松愉悦的心情去认识多姿多彩的化学世界,对化学的学习也可以起到很好的促进作用。

例如,在探秘维生素C为主题的复习中,设置了应用维生素C这一问题情境,让学生利用所学知识思考如何改进护肤品中的维生素C结构以更方便地被人体吸收。学生会对这一身边的问题产生高度兴趣,在轻松愉悦的氛围当中提出自己的方案,从而实现了对所学知识的应用。

再如,在草酸的教学当中,植入“你之蜜糖,我之砒霜?”这一情境,设置如下问题:①草酸可能具有的化学性质和在植物体内的调节作用是什么;②人类对抗“植物利用草酸钙攻击”的方法并分析是否合理;③人类如何将草酸转变成对自己有用的物质,实现砒霜变蜜糖的方法。在这些问题的解决当中,学生认识到同一物质在植物和动物之间体现出截然不同的作用,认识到植物演化出的“化学武器”的厉害,也认识到人类的智慧和学习化学知识的价值,培养科学态度与社会责任的学科核心素养。

另外,还可以从化学史的角度进行主题的挖掘,如以原电池的发展历程为主题,进行单液、双液和膜电池原理的复习。化学史作为教学主题,能有效培养学生的正确价值观和社会责任意识,是一种心理层面上的升华。

四、结语

贯彻新课标的理念和适应新高考的改革变化,主题式教学无疑是一种能有效达成学科核心素养的教学方式,而如何落实?最终要落到教师平时的教学设计上,其中棘手的问题是主题的发掘。二轮复习中主题的发掘就要求教师要以化学的视角时刻关注社会生活,注意考试重难点和学生思维易错点的变化,从而帮助学生以放松的心情进行复习。