基于教材“螺旋式上升”編寫(xiě)理念的教學(xué)設(shè)計(jì)研究

杭偉華

摘要：以“原電池”相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，根據(jù)蘇教版高中化學(xué)教材的編寫(xiě)特點(diǎn)，在對(duì)《浙江省普通高中學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)·化學(xué)》（2012年版）建議的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分析、整合的基礎(chǔ)上，呈現(xiàn)了同一內(nèi)容在不同模塊中的遞進(jìn)式教學(xué)設(shè)計(jì)，以契合教材“螺旋式上升”的編寫(xiě)理念。

關(guān)鍵詞：原電池；教學(xué)目標(biāo)；教學(xué)設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1005-6629（2015）12-0029-05 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

布魯納在《教育過(guò)程》中指出螺旋式課程就是以與兒童思維方式相符的形式將學(xué)科結(jié)構(gòu)置于課程的中心地位，隨著年級(jí)的提升，不斷拓廣加深學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)，使之在課程中呈螺旋式上升的態(tài)勢(shì)。王祖浩教授主編的《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·化學(xué)》充分體現(xiàn)了螺旋式課程中“螺旋式上升”的理念。該教材將基本概念和原理分散到必修和選修模塊中逐步完善，螺旋式推進(jìn)，體現(xiàn)了不同階段的不同層次要求，同時(shí)也反映了相關(guān)課程內(nèi)容在滿(mǎn)足不同發(fā)展方向的學(xué)生在基礎(chǔ)性和選擇性要求上的差異。

蘇教版高中化學(xué)教材在浙江省的全面使用已有9年。使用新課程模塊教材之初，許多老教師簡(jiǎn)單沿襲以往的做法，在概念、原理等教學(xué)中追求“一步到位”，進(jìn)而造成了必修模塊教學(xué)中教師無(wú)所適從、學(xué)生學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)加重的普遍現(xiàn)象。隨著新課程模塊教材及其內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)逐漸被廣大化學(xué)教師所理解和認(rèn)同，我省化學(xué)教師根據(jù)教材編排體系和不同階段的教學(xué)要求，遵循循序漸進(jìn)的教學(xué)原則，加強(qiáng)了對(duì)教材編排、知識(shí)體系、教學(xué)目標(biāo)以及各模塊知識(shí)之間相互聯(lián)系的研究，并在此基礎(chǔ)上科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容和要求，依據(jù)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行精致的教學(xué)設(shè)計(jì)，有效提升課堂教學(xué)效益。

以下結(jié)合蘇教版高中化學(xué)教材“原電池”相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)分析與教學(xué)設(shè)計(jì)，呈現(xiàn)筆者對(duì)蘇教版“螺旋式上升”編寫(xiě)理念的理解，以期拋磚引玉，共同探索契合教材“螺旋式上升”編寫(xiě)理念的教學(xué)設(shè)計(jì)。

1 教學(xué)目標(biāo)的整合

“原電池”教學(xué)內(nèi)容的核心是氧化還原反應(yīng)理論的延伸和應(yīng)用，是培養(yǎng)學(xué)生思維能力和科學(xué)探究精神的優(yōu)質(zhì)素材，在高中化學(xué)學(xué)科知識(shí)體系中占有十分重要的地位。在蘇教版化學(xué)教材中，“原電池”內(nèi)容主要分布于《化學(xué)2》（必修）、《化學(xué)反應(yīng)原理》（選修）等課程模塊中?！墩憬∑胀ǜ咧袑W(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)·化學(xué)》（2012年版）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)》）明確了“原電池”內(nèi)容在不同模塊中的具體教學(xué)要求。

通過(guò)表1，不難發(fā)現(xiàn)“原電池”相關(guān)概念在必修模塊中的教學(xué)要求為“初步認(rèn)識(shí)”，選修模塊的教學(xué)要求為“系統(tǒng)認(rèn)識(shí)”和“實(shí)際應(yīng)用”。在必修模塊規(guī)定的5個(gè)要求中有4個(gè)基本要求，1個(gè)發(fā)展要求，而選修模塊規(guī)定的教學(xué)要求則是1個(gè)基本要求，4個(gè)發(fā)展要求，且4個(gè)發(fā)展要求中3個(gè)與必修模塊中的基本要求相對(duì)應(yīng)，充分體現(xiàn)了“螺旋式上升”理念。

基于以上分析，筆者認(rèn)為在使用蘇教版教材進(jìn)行教學(xué)的過(guò)程中，要對(duì)“必修”、“選修”教材進(jìn)行統(tǒng)籌安排，要對(duì)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。為此，筆者依據(jù)《學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)》和不同階段學(xué)生的實(shí)際情況，從“知識(shí)與技能”、“過(guò)程與方法”、“情感態(tài)度與價(jià)值觀”三個(gè)維度制定了“原電池”內(nèi)容在兩個(gè)模塊中的三維教學(xué)目標(biāo)，見(jiàn)表2。

2 同一內(nèi)容在不同模塊中的教學(xué)設(shè)計(jì)

“螺旋式上升”的編寫(xiě)理念只有落實(shí)在教學(xué)設(shè)計(jì)中，才能真正實(shí)現(xiàn)教材編寫(xiě)者的意圖：每個(gè)學(xué)生都能學(xué)習(xí)基本的化學(xué)，不同的學(xué)生學(xué)習(xí)不同的化學(xué)，不同階段的學(xué)生學(xué)習(xí)不同層次的化學(xué)。

筆者依據(jù)整合后的三維教學(xué)目標(biāo)，在充分尊重學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的“最近發(fā)展區(qū)”的基礎(chǔ)上，根據(jù)“原電池”內(nèi)容在“必修”階段、“選修”階段的特點(diǎn)，進(jìn)行了如下的教學(xué)設(shè)計(jì)。

2.1 “必修”階段教學(xué)設(shè)計(jì)

引入：格林太太是一位漂亮、開(kāi)朗的婦女。當(dāng)她開(kāi)懷大笑時(shí)，人們可以發(fā)現(xiàn)她一口潔白的牙齒中鑲有兩顆假牙：一顆是金牙——這是她富有的象征；另一顆是不銹鋼的——這是一次車(chē)禍留下的痕跡。令人百思不得其解的是，自從車(chē)禍后，格林太太經(jīng)常頭痛、失眠、心情煩躁……醫(yī)生絞盡了腦汁，格林太太的病情仍未好轉(zhuǎn)……

實(shí)驗(yàn)一：

演示1：將銅片放入稀硫酸中，觀察現(xiàn)象。

演示2：將鋅片放入稀硫酸中，觀察現(xiàn)象。

演示3：將銅片和鋅片同時(shí)放入稀硫酸中，觀察現(xiàn)象。

演示4：將放入稀硫酸中的銅片和鋅片用導(dǎo)線(xiàn)連接，觀察現(xiàn)象。

討論：銅片上的氣泡是怎么產(chǎn)生的？

實(shí)驗(yàn)二：

探究1：稱(chēng)量銅片插入稀硫酸前后的質(zhì)量，比較銅片質(zhì)量的變化。

探究2：在銅片和鋅片之間接入電流計(jì)，再將銅片和鋅片平行插入稀硫酸中，觀察指針是否偏轉(zhuǎn)。

過(guò)渡：如果把實(shí)驗(yàn)中的裝置簡(jiǎn)單改進(jìn)—下，用鋅筒代替鋅棒，把銅棒插在盛有稀硫酸的鋅筒中，接上電流計(jì)，大家想象一下會(huì)是怎樣一套裝置呢？

活動(dòng)三：構(gòu)造原電池

（1）兩極材料

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：Zn分別與Zn、Fe、C能否構(gòu)成原電池，指針是否偏轉(zhuǎn)？

（2）電解質(zhì)溶液

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：完成下列裝置，并觀察電流計(jì)指針是否偏轉(zhuǎn)？

（3）閉合回路

思考：你能幫課前故事中的格林太太找到病因，開(kāi)個(gè)好藥方嗎？

2.2 “選修”階段教學(xué)設(shè)計(jì)

引入：播放視頻：“橙子”給“蘋(píng)果”充電。用水果電池給iphone手機(jī)進(jìn)行充電，讓學(xué)生思考其中蘊(yùn)含的化學(xué)原理。

回顧：請(qǐng)以下圖裝置為分析對(duì)象，回憶原電池工作原理，歸納原電池的構(gòu)成條件。

問(wèn)題1：反應(yīng)Zn+Cu²⁺=Cu²⁺是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，如何驗(yàn)證？

活動(dòng)一：向一支試管中加入1.0 mol·L^-1CuSO₄溶液50mL，再加入適量Zn粉，借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器，測(cè)量溶液溫度，觀察溫度變化。

問(wèn)題2：既然這是一個(gè)放熱的氧化還原反應(yīng)，能否將其設(shè)計(jì)成原電池呢？如果可以，請(qǐng)畫(huà)出裝置圖，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。

活動(dòng)二：請(qǐng)大家根據(jù)裝置圖，組裝實(shí)驗(yàn)儀器，并按要求進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。

問(wèn)題3：zn棒表面為什么會(huì)有Cu析出？

學(xué)生：Zn棒與CuSO₄溶液直接接觸，發(fā)生置換反應(yīng)，導(dǎo)致Zn棒表面有紅色物質(zhì)析出。

問(wèn)題4：如何改進(jìn)原電池，使化學(xué)能能最大程度地轉(zhuǎn)化為電能？

學(xué)生：讓Zn與CuSO₄溶液不直接接觸，但仍然形成閉合回路。

活動(dòng)三：（教師演示）用鹽橋?qū)⒅糜衂n片的ZnSO₄溶液和置有Cu片的CuSO₄溶液的燒杯連接起來(lái)，然后再將鋅片和銅片分別用導(dǎo)線(xiàn)與電流計(jì)相連，觀察現(xiàn)象。

問(wèn)題5：請(qǐng)判斷導(dǎo)線(xiàn)中電子的流向以及鹽橋中離子的移動(dòng)方向，寫(xiě)出電極反應(yīng)式與總反應(yīng)方程式，可以分組討論。

問(wèn)題6：對(duì)比單液原電池、雙液原電池裝置，分析雙液原電池的優(yōu)點(diǎn)及原因。

問(wèn)題7：除了鹽橋，還有其他方法可以讓Zn與CuSO₄溶液不直接接觸嗎？

用離子交換膜可以嗎？

將鹽橋換成銅片呢？

應(yīng)用：將反應(yīng)2Fe₃₊+Fe=3Fe₂₊設(shè)計(jì)成原電池，并畫(huà)出裝置圖。

必修階段的教學(xué)設(shè)計(jì)突出現(xiàn)象觀察等感性認(rèn)識(shí)，著力于知識(shí)的形成：以?xún)山M探究實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感受到“電”，認(rèn)識(shí)原電池；以?xún)山M對(duì)比實(shí)驗(yàn)推進(jìn)教學(xué)，讓學(xué)生在主動(dòng)參與、自主探索的過(guò)程中掌握原電池的構(gòu)成條件，理解其原理。選修階段的教學(xué)設(shè)計(jì)突出原理分析等理性認(rèn)識(shí)，著重于能力的培養(yǎng)：以7個(gè)問(wèn)題組成的“問(wèn)題鏈”展開(kāi)教學(xué)，從“思考Cu-Zn原電池裝置存在的缺陷”到“如何改進(jìn)裝置，使化學(xué)能能最大程度地轉(zhuǎn)化為電能”，環(huán)環(huán)相扣，步步追問(wèn)，促使學(xué)生萌生探索欲望，在分析、解決問(wèn)題的過(guò)程中加深對(duì)“原電池原理”的掌握，既是對(duì)必修模塊所學(xué)知識(shí)的一次拔高，更是學(xué)生能力的一次升華。

3 實(shí)踐與反思

不積跬步，無(wú)以至千里；不積小流，無(wú)以成江海。很多人失敗不是沒(méi)有目標(biāo)，而是目標(biāo)太遙遠(yuǎn)擊潰了他堅(jiān)持下去的勇氣。行遠(yuǎn)自邇，登高自卑，先走一步，再走一步才是最實(shí)在的目標(biāo)！如果我們能將遠(yuǎn)大的目標(biāo)進(jìn)行分解，那么目標(biāo)的達(dá)成就舉重若輕了。

筆者認(rèn)為，幫助學(xué)生真正實(shí)現(xiàn)“螺旋式上升”，關(guān)鍵是做好以下幾個(gè)方面。

3.1 深入研究，把握教材意圖

“螺旋”體現(xiàn)在學(xué)習(xí)主題相同而學(xué)習(xí)內(nèi)容的深度、廣度上存在著不同，“上升”則體現(xiàn)在層次的提升，以及課程內(nèi)容的深度、廣度的適度加深上，而不是簡(jiǎn)單地再現(xiàn)或重復(fù)。只有從宏觀上領(lǐng)會(huì)教材“螺旋式上升”的編寫(xiě)理念，才能形成對(duì)教材的整體認(rèn)識(shí)和準(zhǔn)確把握。如“銅鋅原電池”的實(shí)驗(yàn)裝置雖然在必修模塊和選修模塊中均有呈現(xiàn)，但呈現(xiàn)的方式以及研究的角度已發(fā)生了很大的變化，必修模塊主要圍繞“銅鋅原電池”的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)象描述和結(jié)論歸納，而選修模塊則是在必修模塊所學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上的深入分析與挖掘，直接指向原電池原理的本質(zhì)理解。

3.2 合理取舍，因生因材制宜

教學(xué)目標(biāo)是指教學(xué)活動(dòng)實(shí)施的方向和預(yù)期達(dá)成的結(jié)果，是一切教學(xué)活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和最終歸宿，是教學(xué)設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的部分。教學(xué)中要明確《學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)》中的教學(xué)要求，清楚哪些要求屬于基本要求，哪些要求屬于發(fā)展要求。如“原電池”教學(xué)的最終目標(biāo)是要求掌握原電池原理，其中包括書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式，但若在必修模塊教學(xué)時(shí)就展開(kāi)對(duì)原電池工作原理的研究與拓展，對(duì)于氧化還原反應(yīng)原理、離子放電順序等掌握比較薄弱的高一學(xué)生來(lái)說(shuō)肯定是不合適的。如果在必修模塊能降低起點(diǎn)，就以“銅鋅原電池”為對(duì)象進(jìn)行分析并適當(dāng)拓展，將對(duì)原電池原理的剖析及電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)等放在選修模塊中落實(shí)，目標(biāo)實(shí)施就相對(duì)容易得多，而且會(huì)更具實(shí)效。