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      基于認(rèn)知地圖建構(gòu)的元素化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)

      2019-04-25 00:10:18羅余凌
      關(guān)鍵詞:元素教學(xué)設(shè)計(jì)

      羅余凌

      [摘? ?要]以《硫和含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化》為例,讓學(xué)生完成對(duì)硫和含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化認(rèn)知地圖的主動(dòng)建構(gòu),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)元素及其化合物知識(shí)的一般方法與模型。

      [關(guān)鍵詞]認(rèn)知地圖;元素;教學(xué)設(shè)計(jì);硫和含硫化合物

      [中圖分類號(hào)]? ?G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ?A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ?1674-6058(2019)08-0062-02

      一、研究背景

      美國(guó)心理學(xué)家T.C.托爾曼曾通過(guò)動(dòng)物在迷津中找到食物的實(shí)驗(yàn)提出了“認(rèn)知地圖”[1]這一概念。后續(xù)的心理學(xué)家如加涅、伯納德等人將認(rèn)知地圖應(yīng)用于教學(xué)。在教學(xué)中,認(rèn)知地圖的建構(gòu)被認(rèn)為是用圖形的方式即形象模型將主體的邏輯和思維脈絡(luò)表現(xiàn)出來(lái),在短時(shí)記憶到長(zhǎng)時(shí)記憶的過(guò)程中必不可少的對(duì)信息組織編碼及原有知識(shí)整合的過(guò)程。由此可見,認(rèn)知地圖與“知識(shí)圖譜、知識(shí)地圖”是有本質(zhì)區(qū)別的,前者是學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)體系的產(chǎn)物,而后者僅僅是他人現(xiàn)成的知識(shí)體系。

      因此,筆者認(rèn)為利用認(rèn)知地圖模型建構(gòu)元素化學(xué)教學(xué)是可行的,現(xiàn)以蘇教版教材中《硫和含硫化合物的相互轉(zhuǎn)化》[2]一課的教學(xué)設(shè)計(jì)為例,對(duì)基于認(rèn)知地圖建構(gòu)的元素化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

      二、教學(xué)設(shè)計(jì)

      環(huán)節(jié)一:情境引入

      [教師]播放印尼工人火山口采集硫黃的視頻,并提問(wèn):大家對(duì)“硫黃”知多少?

      [學(xué)生]積極舉手發(fā)言:硫黃不溶于水;硫黃可以燃燒;硫黃可以制作黑火藥,還可以加入香皂中制成硫黃皂。

      [教師]肯定學(xué)生的回答,補(bǔ)充完善硫單質(zhì)的其他性質(zhì),講述人類對(duì)硫與含硫礦物的一些應(yīng)用,并展示部分含硫礦物的圖片。

      設(shè)計(jì)意圖:創(chuàng)設(shè)生活中真實(shí)采硫黃的情境,讓學(xué)生感受游離態(tài)硫存在的真實(shí)性及其部分性質(zhì),并在欣賞含硫礦物美圖的過(guò)程中感受化學(xué)之美,激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)熱情以及對(duì)本節(jié)課內(nèi)容做進(jìn)一步探究的欲望。

      環(huán)節(jié)二:實(shí)驗(yàn)探究

      [教師提問(wèn)]大家還知道哪些含有硫元素的化合物?

      [學(xué)生]思考,并在草稿紙上書寫含硫元素的化合物。

      [教師]巡視并點(diǎn)評(píng)學(xué)生所寫的含硫元素的化合物。

      [教師提問(wèn)]含硫物質(zhì)多種多樣,能否對(duì)它們進(jìn)行分類呢?并指出分類依據(jù)。

      [學(xué)生]與同桌交流,并舉手發(fā)言:可以根據(jù)硫元素的價(jià)態(tài)將含硫化合物分成-2價(jià)、0價(jià)、+4價(jià)、+6價(jià)四類。

      [教師追問(wèn)]人類對(duì)硫元素的利用,從本質(zhì)上看,就是實(shí)現(xiàn)含硫物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化,那么這些物質(zhì)間是如何實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化的呢?

      [實(shí)驗(yàn)探究一]如圖1所示,以SO2為核心,通過(guò)K1、K2的控制,實(shí)現(xiàn)含硫元素化合物之間的相互轉(zhuǎn)化。

      【步驟1】打開K2,關(guān)閉K1,向錐形瓶中注射濃硫酸,點(diǎn)燃酒精燈。片刻后,發(fā)現(xiàn)品紅紅色褪去,對(duì)U型管再加熱,紅色復(fù)現(xiàn)。

      【步驟2】打開K1,關(guān)閉K2,SO2通入連續(xù)試管,高錳酸鉀、溴水陸續(xù)褪色,硫化鈉溶液中出現(xiàn)黃色渾濁。氫氧化鈉用于尾氣處理。

      [學(xué)生]觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并舉手發(fā)言:不同價(jià)態(tài)的硫可以通過(guò)氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化;相同價(jià)態(tài)的硫可以通過(guò)非氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化。

      [實(shí)驗(yàn)探究二]在實(shí)驗(yàn)探究一的基礎(chǔ)上進(jìn)行如下調(diào)整:

      【步驟1】請(qǐng)學(xué)生預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

      【步驟2】打開K1、K2,從K2處通氮?dú)馀疟M裝置中的空氣,關(guān)閉K2,向錐形瓶中注射濃硫酸,點(diǎn)燃酒精燈。觀察BaCl2、Ba(OH)2和Ba(NO3)2溶液中的現(xiàn)象。

      【步驟3】向裝有BaCl2溶液的試管中注射過(guò)氧化氫,向裝有Ba(OH)2和Ba(NO3)2溶液的試管中注射鹽酸,觀察現(xiàn)象。

      [學(xué)生]描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,思考原因,寫出反應(yīng)方程式。

      設(shè)計(jì)意圖:改變教材文本中“交流與討論”環(huán)節(jié)直接讓學(xué)生按化合價(jià)書寫含硫物質(zhì)的題型,讓學(xué)生自己書寫含有硫元素的物質(zhì),并進(jìn)行分類,學(xué)會(huì)從不同層次認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性;增設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生從宏觀上感受含硫化合物之間的相互轉(zhuǎn)化,探究轉(zhuǎn)化模式,培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”化學(xué)核心素養(yǎng)。

      環(huán)節(jié)三:自主建構(gòu)

      [教師]肯定學(xué)生的回答,點(diǎn)評(píng)學(xué)生反應(yīng)方程式的書寫,并提問(wèn):剛才的系列實(shí)驗(yàn)中我們證實(shí)了含硫元素化合物之間的相互轉(zhuǎn)化,我們能否將可以相互轉(zhuǎn)化的物質(zhì)用線連接起來(lái),組建一張有特色的含硫元素物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化地圖呢?

      [學(xué)生]分組交流討論,并繪制相互轉(zhuǎn)化地圖。

      [教師]巡視各組成果,用手機(jī)拍照(如圖3所示),利用同步軟件導(dǎo)入電腦,進(jìn)行投影展示與點(diǎn)評(píng)。

      [學(xué)生]分享自己所在組的設(shè)計(jì)理念,欣賞其他各組的成果。

      設(shè)計(jì)意圖:參照課本的“整理與歸納”環(huán)節(jié),讓學(xué)生分組交流討論,自主構(gòu)建含硫元素物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化知識(shí)地圖,并通過(guò)主動(dòng)參與構(gòu)建知識(shí)體系的過(guò)程,培養(yǎng)學(xué)生的“模型認(rèn)知”化學(xué)核心素養(yǎng);通過(guò)現(xiàn)代數(shù)字媒體技術(shù)當(dāng)場(chǎng)展現(xiàn)學(xué)生的成果,分享學(xué)生自己的設(shè)計(jì)理念,讓學(xué)生感受探究成功的喜悅,培養(yǎng)學(xué)生的自信心。

      環(huán)節(jié)四:應(yīng)用地圖

      [教師提問(wèn)]硫及含硫化合物之間的相互轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)生活中有著重要的應(yīng)用,如硫粉可用于處理灑落的水銀,請(qǐng)對(duì)照自己的轉(zhuǎn)化地圖,舉例說(shuō)明。

      [學(xué)生] 積極舉手發(fā)言:利用亞硫酸鈉與濃硫酸反應(yīng)可以制備SO2;利用硫黃燃燒生成SO2,再在催化劑作用下與O2反應(yīng)生成SO3,最后轉(zhuǎn)化為H2SO4,該過(guò)程用于生產(chǎn)硫酸。

      [教師]硫酸鈉廣泛應(yīng)用于化工、造紙、玻璃、染料、印染和醫(yī)藥等工業(yè),請(qǐng)你設(shè)計(jì)生產(chǎn)硫酸鈉的可能途徑。

      [學(xué)生]展示自己設(shè)計(jì)的方案:S→SO2→SO3→Na2SO4;S→SO2→Na2SO3→Na2SO4;H2S→SO2→H2SO4→Na2SO4。

      [教師]點(diǎn)評(píng)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案,并提問(wèn):這節(jié)課你有哪些收獲?

      [學(xué)生]認(rèn)識(shí)了硫及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化,成功繪制了屬于自己的認(rèn)知地圖,很有成就感。

      [教師]課后作業(yè):繪制一張鈉及其化合物相互轉(zhuǎn)化的認(rèn)知地圖。

      設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)認(rèn)知地圖的應(yīng)用,感受其在學(xué)習(xí)中的價(jià)值與地位,培養(yǎng)學(xué)生從模型構(gòu)建到認(rèn)知再到應(yīng)用的科學(xué)思維,同時(shí)布置相應(yīng)作業(yè),讓學(xué)生自行繪制一張鈉及其化合物相互轉(zhuǎn)化的認(rèn)知地圖,使學(xué)生能將這種認(rèn)知地圖模型推廣到其他元素及其化合物的學(xué)習(xí)中去,培養(yǎng)學(xué)生的“模型認(rèn)知”化學(xué)核心素養(yǎng)。

      三、教學(xué)反思

      1.教學(xué)目標(biāo)明確

      本節(jié)課重點(diǎn)是學(xué)習(xí)硫及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化,認(rèn)識(shí)元素在物質(zhì)中可以有不同價(jià)態(tài),通過(guò)氧化還原反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)含有不同價(jià)態(tài)的同種元素的物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化;學(xué)生在自主探究建構(gòu)含硫元素物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化認(rèn)知地圖過(guò)程中,培養(yǎng)了“宏觀辨識(shí)”“模型認(rèn)知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

      2.教學(xué)脈絡(luò)清晰

      本節(jié)教材文本內(nèi)容不多,給教師提供了很大的教學(xué)創(chuàng)新空間。筆者在研究教材文本的基礎(chǔ)上,設(shè)立了四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。從火山口采集硫磺以及噴發(fā)過(guò)程中含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化素材入手,吸引學(xué)生,拋出任務(wù),層層推進(jìn),并結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究,實(shí)現(xiàn)了從分類到轉(zhuǎn)化再到建構(gòu)的認(rèn)知過(guò)程,整個(gè)教學(xué)脈絡(luò)清晰。

      3.教學(xué)氛圍融洽

      本節(jié)課在設(shè)計(jì)上,有情境,有探究,有實(shí)驗(yàn),更有學(xué)生自主建構(gòu)與應(yīng)用環(huán)節(jié),學(xué)生參與度高,教學(xué)氛圍融洽。尤其是自主建構(gòu)認(rèn)知地圖環(huán)節(jié),不再是照本宣科地將書本知識(shí)的整理與歸納強(qiáng)加給學(xué)生,充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,學(xué)生的思維在交流與討論中被觸發(fā),有如激流奔放 ,形成了洶涌的創(chuàng)新思維浪潮,勾勒出了一幅幅與眾不同的認(rèn)知地圖。

      4.教學(xué)哲理深刻

      通過(guò)教學(xué)幫助學(xué)生建構(gòu)硫元素化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系認(rèn)知地圖,提升了學(xué)生對(duì)硫元素化合物的整體認(rèn)知,建構(gòu)了屬于學(xué)生自己的完整知識(shí)體系。有學(xué)生在談收獲時(shí)提及“含硫元素物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化地圖可以作為一種認(rèn)知模型推廣到其他元素及其化合物的學(xué)習(xí)中”。由此可見,學(xué)生領(lǐng)悟到了“事物是普遍聯(lián)系的”這一哲學(xué)道理,這不正是我們教育所追求的嗎?正如德國(guó)著名物理學(xué)家諾貝爾獎(jiǎng)獲得者馮·勞厄曾經(jīng)說(shuō)過(guò)的:“教育所給予人們的無(wú)非是當(dāng)一切已學(xué)過(guò)的東西都忘記后所剩下來(lái)的東西?!?/p>

      綜上,教師只有不斷地研讀課程標(biāo)準(zhǔn)、教材文本、學(xué)生個(gè)體,方能設(shè)計(jì)出讓化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)落地生根、開花結(jié)果的課堂教學(xué)。

      [? 參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ]

      [1]? 皮連生.教育心理學(xué)[M].上海:上海教育出版社,2011.

      [2]? 王祖浩.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)(必修1)[M].南京:江蘇教育出版社,2009.

      [3]? 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2018.

      (責(zé)任編輯 羅 艷)

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