基于学科本质的化学教学

摘 要：以人教版初中化学教科书中“燃料的合理利用与开发”课题教学为例,阐释了如何利用核心概念进行基于学科本质的化学教学.首先提炼了本课题的核心概念,然后在此基础上构建了能够揭示有关燃料问题学科本质的思维路径,并给出了具体的教学设计思路,最后总结了基于学科本质教学的教学策略.

关 键 词：燃料的合理利用与开发；核心概念；学科本质；教学策略

文章编号：1005-6629（2013）6-0038-03中图分类号：G633.8文献标识码：B

在2012年人教版《义务教育教科书·化学（九年级上册）》中,有“燃料的合理利用与开发”这样一个“化学与社会发展”类课题,在这个课题中依次介绍了“化学反应中的能量变化”,“化石燃料的利用”,“使用燃料对环境的影响”,“能源的利用和开发”等四个方面的知识.课题中的文字内容比较多,与社会生活联系非常紧密,涉及到的教学素材也比较丰富,教学内容的开放性很大,那么该如何讲好本课题呢?很多教师感觉到没有教学思路,或者讲不出“化学味”.究其原因,是没有搞清楚支撑“燃料的合理利用与开发”的学科本质是什么?

学科本质即学科独立存在的根本属性,比如研究对象、学科性质、理论体系、研究方法和学科发展等等本质问题,它是一切教学法的根本,思考学科本质问题可以帮助教师透过现象看到问题的本质,以不变应万变.教师可以通过提炼课题核心概念的方法来突破这类课题的教学,提炼核心概念是揭示学科本质的一个很好途径,可以帮助教师进行基于学科本质的化学教学.

1.课题中的核心概念分析

在《义务教育化学课程标准（2011年版）》中,对“化学与社会发展”类知识的学习要求是：“化学科学的发展增进了人类对自然的认识,促进了社会的发展.但是有的物质或某些化学变化对人类的生活和社会发展可能产生一些不利的影响,因而帮助学生正确认识化学与社会发展的关系是十分重要的.”由此可见,学生也需要辩证认识“燃料的合理利用与开发”.面对丰富的教学素材和零散的学习内容,如何帮助学生从学科本质的高度认识和理解有关燃料的问题显得尤为重要.化学视角中的“燃料”应该是怎样的?如何从化学视角认识燃料的开发和利用?如何利用化学的方式解决燃料燃烧过程中所带来的环境问题?这些都是教师进行教学之前需要思考的本质问题.

在本课题之前,学生已经学习了本单元中有关燃烧的知识,知道了燃烧的定义和燃烧所需要的条件,这为学生学习有关燃料的知识和解决有关燃料的问题打下了基础.在本课题中涉及到的物质主要是煤、石油和天然气,在不同的生产和生活用途中它们可以扮演不同的角色,比如矿产资源、化工原料、战略物资等等,但是在本课题中它们的角色定位是“可以用来获取能量的燃料”.通过整体分析本单元的教学要求和深入研读本课题的知识内容,不难发现“化学反应在生成新物质的同时,还伴随着能量的变化”是理解与燃料相关诸多事实和问题的核心概念,最能体现本课题知识的学科本质.比如,燃料的燃烧是一种释放热量的化学反应,燃料作为一种反应物会不断被消耗,在获取能量的同时也会产生新物质,产生的某些有害物质会污染环境,等等,这些事实和现象看似杂乱无章,毫不相关,但是都可以通过这个核心概念将其学科本质揭示出来,建立起它们之间的本质联系.

2.利用核心概念揭示有关燃料问题的学科本质

为了更好地利用核心概念揭示有关燃料问题的化学学科本质,可以把核心概念的表述方式变式成化学反应的文字式来理解（见图1）.

当把“燃料”放置到化学反应的背景中来理解时,与燃料相关的问题都会在其中找到根源.比如,（1）燃料燃烧可以产生大量的能量,人们利用燃烧的主要目的就是为了获取能量.（2）燃料燃烧释放能量的同时也会产生新的物质,产生的某些有害物质又会对环境造成影响,所以需要采取措施吸收有害物质或者开发新能源避免有害物质的产生.（3）每种化石燃料都有自己的特点（比如组成、结构、性质、变化等）,并且资源有限,燃料资源的开发会破坏自然环境；作为一种反应物,燃料在燃烧过程中会不断被消耗直至枯竭,所以需要合理开发化石燃料或者开发新能源替代化石燃料.（4）燃料燃烧需要充足的氧气,燃烧不充分或者未燃烧都会浪费燃料甚至污染环境,所以为了提高燃料的利用率需要提供足够的空气或者增大燃料与空气的接触面积.

从上述分析中可以看出,“燃料的合理利用与开发”的课题内容表面上看起来松散、开放,但实际上有关燃料的各种问题都可以通过核心概念将其化学学科的本质揭示出来,抓住了这些学科本质也就是会使得本课题的教学具有很强的学科逻辑.

3.基于学科本质的教学思路

结合对有关燃料问题的学科本质分析和学生的认识发展顺序,设计了教学思路（见图2）.

图2中“基本思路”体现了学科知识逻辑和学生认识发展顺序的有机结合,是整个教学的核心线索.根据实际教学情况,需要把“基本思路”细化成具有逻辑性的教学环节,每个“教学环节”中都要明确指出需要解决的“核心问题”,通过问题把学生的思维引向对化学学科本质的思考,同时也为教师整体把握教学思路提供了保证；针对每个“核心问题”选择素材设计“教学活动”,让学生通过参与这些教学活动,把思维和行为统一起来,在情感得到激发的条件下,自主地思考事实背后的学科本质.

4.教学策略及建议

新课程改革背景下,化学教学越来越关注学生的学习,越来越关注化学学科对学生思维和行为的影响.诸如“燃料的合理开发与利用”、“人类重要的营养物质”、“金属资源的保护和利用”等化学与社会发展类课题的教学,要求学生占有一定量的学科事实和现象是非常必要的,但如果教学仅仅是堆积大量事实而不去关注背后的学科本质则无助于发展学生的深层次理解,也无助于发展学生的化学学科思维.所以,教师要进行超越事实的化学教学,深入挖掘事实和现象背后的学科本质,致力于发展学生的迁移和应用能力.具体可以参考以下几点做法：4.1要善于借助课标和教科书思考学科本质

无论采取什么样的教学方式,选择什么样的教学内容,课程标准是唯一的标准.仔细研读课标不仅可以帮助教师正确把握教学方向,快速把握教学的核心内容,而且还可以为教师的教学设计提供一些思路和方法.

教科书是基于课程标准编写而成,是课程标准的具体体现.虽然,新课程理念提倡教师要灵活使用教科书,但是并不意味着要完全抛弃教科书.一些高质量的教科书在内容选择和结构编排上集中了很多专家的智慧,对化学学科的基本问题有着比较深入 0340;理解,这都有利于教师正确把握学科本质,对设计教学思路具有很好的启示.

当然,教师也要帮助学生养成阅读教科书的良好习惯,通过阅读体味化学学科的思维方式,熟悉化学学科的语言逻辑,要比多做几道练习题有价值得多.

4.2要善于提炼教学内容中的核心概念

教学内容分析是进行教学设计的必修课,但教学内容分析却不仅仅是要弄清楚要教哪些内容,更重要的是要深入思考为什么要教这些内容,怎么样教才有效?

落实到具体的操作上,就是需要教师勤于思考化学学科的基本问题,能够透过课题提供的事实和现象看到背后的学科本质,提炼出课题教学内容中的核心概念.提炼核心概念是进行基于学科本质教学的首要环节,提炼核心概念的过程也是教师揭示学科本质的过程,这既是一种挑战,也是教师提升自身学科素养的有效方式.核心概念不同于具体的知识,它是对事实和现象内在规律的抽象概括,也是学科本质的一种具体呈现形式,但是不拘泥于具体的表述方式.在实际教学中,核心概念可以起到化繁为简的作用,能够减轻学生的学习负担,发展学生的迁移和应用能力,提高化学教学的品质.

4.3要利用核心概念构建揭示学科本质的思维路径

由于核心概念具有较强的概括性和抽象性,与具体事实之间还存在一定的距离,还无法直接应用到实际教学中.所以,教师还需要将核心概念进行逐级分解,或者从具体的事实和现象中进行概括总结,深度挖掘核心概念和课题内容之间的纵向联系,形成一条清晰的、能够揭示学科本质的思维路径（如图1）.

教师教学中遇到的最大问题就是核心概念与具体教学内容脱节,究其原因是教师自身并没有形成这样的思维路径,因而也就无法利用核心概念指导教学,所以,这个环节是实现基于学科本质教学的关键环节.

4.4要把揭示学科本质的思路和方法传递给学生

教学设计即为学科知识心理学化的基本过程,结合上面的思维路径和学生的实际情况,需要勾勒出一个基本的教学思路,在此思路的基础上整体设计教学环节、教学问题和教学活动,让学生通过参加教学活动、思考教学问题感悟事实和现象背后的学科本质.

当教师对核心概念和思维路径有了比较清晰的认识之后,活用教科书就有了基本的依据,教学素材的选取就不需要拘泥于教科书,可以根据学生的生活经验选择那些熟悉、有趣的素材,引导学生分析和认识这些素材背后的化学学科本质,从而把化学与学生的生活经验紧密联系起来.

5.小结

总之,基于学科本质的化学教学并不是知识范围的拓展,而是在现有知识范围内对化学事实和现象的深入理解.随着科学技术的发展,知识越来越多,但毕竟学生的学习能力有限,不可能掌握所有的知识,单纯的拓展知识面只能增加学生的负担.所以,教师要想方设法帮助学生学会学习,摒弃低水平的、堆积式的教学,既要减轻学习负担还要提高学习效率,教给学生最有用和最有效的知识.当然,达到这种目的的方式有很多,比如提炼核心概念、提炼学科观念或者学科思想等,其实本质上都是为了能够让学生掌握化学中最有用的知识,形成化学学科的思维方式,能够从化学学科本质的角度认识周围的世界.