高中化學(xué)教學(xué)中支架搭建的策略研究
——以鹵素單質(zhì)與氫氣的反應(yīng)教學(xué)為例*

解莎莎，李萍萍，于博揚(yáng)，王冬梅

(寶雞文理學(xué)院，化學(xué)化工學(xué)院，寶雞 721013)

新課改倡導(dǎo)“以學(xué)生為本”的教學(xué)理念——“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”。該理念認(rèn)為，課堂中問題的探索和解決過程應(yīng)該真正交給學(xué)生。支架式教學(xué)在呈現(xiàn)以學(xué)生為中心的課堂形式上優(yōu)勢明顯，它是建構(gòu)主義的一種教學(xué)模式[1]。該模式著力于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到獨(dú)自不能解決的問題時(shí)，教師在其最近發(fā)展區(qū)內(nèi)搭建支架，通過師生共同努力，使學(xué)生達(dá)到潛在發(fā)展水平。這里所說的支架是維果斯基社會文化學(xué)說中的腳手架，它的選擇和使用是支架式教學(xué)模式執(zhí)行的重難點(diǎn)。

1 常見支架的類型以及支架搭建的策略

教學(xué)過程中教師所搭建的支架有多種類型。按照支架的作用不同把支架分為范例支架、問題支架、建議支架、實(shí)驗(yàn)支架和工具支架等[2]。不同的支架具有不同的功能，在使用過程中要運(yùn)用不同的策略。教師常常把問題支架和其他支架互相結(jié)合，穿插使用[3]。

1.1 范例支架

范例支架是在學(xué)生遇到具體問題，特別是在程序性知識學(xué)習(xí)過程中，常常會出現(xiàn)思路不完整的困擾時(shí)，老師所作的規(guī)范性示例。教師在實(shí)際的范例支架搭建過程中，不僅要注意范例的正確性和規(guī)范性，也要關(guān)注學(xué)生對支架的理解、模仿、體驗(yàn)、實(shí)踐、內(nèi)化和創(chuàng)造等的精細(xì)過程，從而逐步解決問題。

1.2 問題支架

問題支架是一些問題鏈。當(dāng)學(xué)生面臨具體問題任務(wù)不能獨(dú)立解決時(shí)，教師就需要根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，將問題拆解成一個(gè)個(gè)互相連接的問題鏈，并確保問題鏈串起來的問題相互關(guān)聯(lián)，層層遞進(jìn)，富有一定的邏輯性。學(xué)生通過回答老師事先設(shè)計(jì)好的問題鏈，能夠從中尋找問題的答案，梳理思考問題的角度和層次，從而自主建構(gòu)知識體系。

教師在設(shè)計(jì)問題鏈時(shí)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：首先，認(rèn)真分析學(xué)情，了解學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)；其次，問題設(shè)計(jì)需要站在章節(jié)單元的角度上，符合課標(biāo)對學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的要求；再次，問題的設(shè)計(jì)要有一定的層次，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，問題鏈中包括的問題不能太多，以免加大學(xué)生的思維負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致思維不集中。

1.3 建議支架

建議支架是當(dāng)學(xué)生遇到難度較大，專業(yè)性較強(qiáng)的問題而手足無措時(shí)，教師為其所提供的一種比較直接的思路和方法的建議。教師搭建建議支架時(shí)，首先要注意學(xué)生對建議有所需求時(shí)再進(jìn)行搭建，即在問題出現(xiàn)后，教師要給學(xué)生思考的空間，這樣學(xué)生才能對建議從心里真正接受；其次，在搭建建議支架時(shí)，語言要合適，要讓學(xué)生感受到老師是在給建議，這個(gè)建議是在幫學(xué)生自身解決困惑，要帶動學(xué)生一起思考。

1.4 實(shí)驗(yàn)支架

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在教學(xué)過程中教師搭建實(shí)驗(yàn)支架非常必要。實(shí)驗(yàn)支架是老師通過實(shí)驗(yàn)的方式幫助學(xué)生對物質(zhì)或者問題所獲得的從感性認(rèn)知到有意義建構(gòu)的一些具體實(shí)驗(yàn)，它能夠直觀呈現(xiàn)、細(xì)化探究思路。因此，在教學(xué)過程中，教師要盡量多搭建實(shí)驗(yàn)支架。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)根據(jù)目的不同，可分為：測量數(shù)據(jù)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。教師在搭建相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)支架時(shí)，要關(guān)注實(shí)驗(yàn)對本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)的幫助，而不是對照課本盲目地做實(shí)驗(yàn)。

1.5 類比支架

類比支架是當(dāng)學(xué)生面對具體問題時(shí)，如果該問題的類型和學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的某些問題比較相似時(shí)，原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的問題解決思路就可以作為現(xiàn)有問題解答的類比支架。類比支架經(jīng)常在概念原理型內(nèi)容學(xué)習(xí)時(shí)搭建，教師搭建類比支架就是幫助學(xué)生對原有思路進(jìn)行遷移，類比支架的搭建需要教師做好以下三方面工作：首先，在解決原有知識結(jié)構(gòu)中的問題時(shí)，要使學(xué)生明白和內(nèi)化問題的解決思路，不過有些原有思路是學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)。其次，在現(xiàn)有問題的分析上，帶著學(xué)生先分析問題的特點(diǎn)，嘗試讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)已有知識和現(xiàn)有問題之間的聯(lián)系。最后，再鼓勵學(xué)生將已有思路進(jìn)行遷移，并對學(xué)生的答案進(jìn)行合適的修正。

1.6 可視化圖支架

可視化圖支架是一些概念圖、思維導(dǎo)圖、圖表等，它能使學(xué)生直觀地了解信息或讓知識更加系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)化。在教師搭建可視化圖支架時(shí)，要讓學(xué)生明白可視化圖并不是我們學(xué)習(xí)的主要點(diǎn)，不能讓它成為學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)，而是讓其清晰地感受到可視化圖支架是學(xué)習(xí)的工具，是幫我們在解決實(shí)際問題，是解決問題的扛桿。

2 教學(xué)案例

2.1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

1)通過分析鹵素原子結(jié)構(gòu)的相似性和遞變性，預(yù)測鹵素和鹵素單質(zhì)性質(zhì)自上而下的相似性和遞變性。加深學(xué)生對元素“位置”“結(jié)構(gòu)”“性質(zhì)”之間內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識。

2)通過搜集鹵素單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的條件和產(chǎn)物穩(wěn)定性的證據(jù)，并對其進(jìn)行分析，從而對預(yù)測進(jìn)行驗(yàn)證的過程，培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的素養(yǎng)。

3)通過預(yù)測→驗(yàn)證→應(yīng)用等探索過程，領(lǐng)悟科學(xué)探究的思路，并感受其中的喜悅。

2.2 教學(xué)環(huán)節(jié)

2.2.1 環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

教學(xué)思路:通過上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道鹵素在周期表中的位置，掌握了中學(xué)常見的鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)，可能會對鹵素單質(zhì)所具備的化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生好奇。此時(shí)，搭建問題支架：“我們學(xué)過氯氣可以和某種氣體在點(diǎn)燃的條件下安靜地燃燒，發(fā)出蒼白色的火焰，這種氣體是？是不是所有的鹵素單質(zhì)都具有與氫氣反應(yīng)的這條化學(xué)性質(zhì)，并且反應(yīng)時(shí)也會出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象？”順利導(dǎo)入新課。

設(shè)計(jì)意圖:先對鹵素單質(zhì)中的典型氣體——氯氣和某種氣體燃燒出現(xiàn)相應(yīng)的現(xiàn)象進(jìn)行提問，然后再引導(dǎo)學(xué)生猜測其它氣體是否也能出現(xiàn)一樣的現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的好奇心，進(jìn)而導(dǎo)入新課。

2.2.2 環(huán)節(jié)二：根據(jù)信息，做出預(yù)測

教學(xué)思路:結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，要了解元素單質(zhì)的性質(zhì)，就得先從元素原子結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行分析。此時(shí)搭建可視化支架(圖1)，請學(xué)生仔細(xì)閱讀并觀察圖1，分析它們在結(jié)構(gòu)上的相似性和遞變性，并嘗試分別對鹵素和鹵素單質(zhì)的相似性和遞變性做出預(yù)測。

圖1 鹵素原子結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)學(xué)生的預(yù)測結(jié)果，搭建類比支架：“可以從我們學(xué)過的堿金屬性質(zhì)的預(yù)測思路進(jìn)行思考?！苯又僖龑?dǎo)學(xué)生得出非金屬性的概念，以及由氟元素到碘元素(由于它們在第ⅦA族的位置上是自上而下的排布，因此后稱“鹵素自上而下”)的非金屬性逐漸減弱，鹵素單質(zhì)的氧化性由上至下同樣也是減弱的規(guī)律。

設(shè)計(jì)意圖:搭建圖表支架，先讓學(xué)生預(yù)測鹵素和鹵素單質(zhì)的性質(zhì)，診斷學(xué)生對堿金屬元素性質(zhì)的預(yù)測方法是否能遷移到此處。接著再根據(jù)學(xué)生回答的具體情況，給學(xué)生搭建類比支架，既給學(xué)生初步展示了“位置” “結(jié)構(gòu)” “性質(zhì)”之間的關(guān)系，又給學(xué)生建立了知識點(diǎn)學(xué)習(xí)前后要發(fā)生聯(lián)系的觀念。

2.2.3 環(huán)節(jié)三：搜集證據(jù)，證實(shí)預(yù)測

教學(xué)思路：為了對環(huán)節(jié)二的預(yù)測進(jìn)行驗(yàn)證，搭建可視化支架(表1)。接著搭建問題支架：“請同學(xué)們以小組為單位對表1進(jìn)行分析，嘗試從表格所給出的信息中尋找驗(yàn)證方法并進(jìn)行說明”，接著請小組同學(xué)進(jìn)行發(fā)言。

表1 鹵素單質(zhì)與氫氣的反應(yīng)

不斷加熱才能緩慢反應(yīng)；碘化氫不穩(wěn)定，在同一條件下同時(shí)分解為H2和I2，是可逆反應(yīng)。

評價(jià)小組的回答，并適時(shí)地面對全體學(xué)生搭建問題支架：“同學(xué)們觀察到這四個(gè)反應(yīng)，考慮它們都是什么化學(xué)反應(yīng)類型？其中鹵素單質(zhì)在反應(yīng)中充當(dāng)什么角色？鹵素單質(zhì)自上而下同樣都是和氫氣反應(yīng)，條件一樣嗎，為什么？”進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生得出鹵素單質(zhì)自上而下氧化性逐漸減弱，鹵素自上而下非金屬性逐漸減弱。至此也就得到了鹵素自上而下非金屬性在減弱，即非金屬性強(qiáng)弱判斷的一種方法——根據(jù)非金屬單質(zhì)和氫氣反應(yīng)的難易程度進(jìn)行判斷。

用第二種方法判斷元素非金屬性強(qiáng)弱時(shí)，可以搭建建議支架：“大家在分析表1時(shí)，有沒有什么信息還沒有分析到，那么這條信息是否能幫你提供思路？”引導(dǎo)學(xué)生從鹵素單質(zhì)與氫氣反應(yīng)所得氫化物的穩(wěn)定性角度出發(fā)進(jìn)行分析。根據(jù)學(xué)生的回答，適時(shí)地給學(xué)生搭建問題：“鹵素單質(zhì)與氫氣反應(yīng)氫化物由上而下分別是“很穩(wěn)定”“比較穩(wěn)定”“不如氯化氫穩(wěn)定”“不穩(wěn)定”，同樣都是氫化物，穩(wěn)定性卻有如此大的差別，這說明什么?”從而再得出可以從鹵素單質(zhì)與氫氣反應(yīng)生成的氫化物的穩(wěn)定性進(jìn)行判斷非金屬性強(qiáng)弱。

接著給學(xué)生再介紹從元素最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱進(jìn)行判斷。氟元素非金屬太強(qiáng)，沒有正價(jià)，因此鹵素最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物是從氯元素開始，對應(yīng)的物質(zhì)分別是HClO4(高氯酸)、HBrO4和HIO4，同濃度下，其酸性越來越弱，也可以證明鹵素從上至下非金屬性減弱。

設(shè)計(jì)意圖：從表格支架讓學(xué)生先嘗試進(jìn)行驗(yàn)證猜想，然后再利用問題支架對學(xué)生的思路進(jìn)行修正，既對學(xué)生信息提取的能力進(jìn)行了鍛煉，又使得學(xué)生在知識自主建構(gòu)的過程中也真正地成為了課堂的主體。

2.2.4 環(huán)節(jié)四：歸納總結(jié)，得出結(jié)論

搭建問題支架：“進(jìn)行了上述研究的總結(jié)：那同學(xué)們，自己如果有人請教你：鹵素自上而下，非金屬性強(qiáng)弱如何變化，你是怎樣判斷的，你該如何給他解釋？”接著根據(jù)學(xué)生的回答，引導(dǎo)從下三個(gè)角度分析：①與氫氣反應(yīng)的難易程度，越容易，則非金屬性越強(qiáng)；②對應(yīng)的氫化物的穩(wěn)定性，越穩(wěn)定，則元素的非金屬性越強(qiáng)；③元素的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的酸性，酸性越強(qiáng)，則非金屬性越強(qiáng)。

這也證實(shí)了同一主族，自上而下元素的非金屬逐漸減弱。實(shí)際上，不僅鹵素可以依照上述三種方法判斷元素的非金屬性強(qiáng)弱，其他的非金屬元素也可以按照此種方法進(jìn)行判斷。所以，已知元素的位置(同一主族)就可以得到它們的非金屬性強(qiáng)弱，也能得出對應(yīng)的非金屬單質(zhì)或者化合物的性質(zhì)，展現(xiàn)位置→結(jié)構(gòu)→性質(zhì)三者之間的關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖：以問題分享的角度搭建問題支架，能讓學(xué)生以感興趣的方式自主地對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行回顧。

2.2.5 環(huán)節(jié)五：實(shí)踐應(yīng)用，內(nèi)化思路

已知第ⅤA族前四周期的元素自上而下分別是氮、磷、砷。其中，非金屬性最強(qiáng)的元素是__________(用元素符號表達(dá))，對應(yīng)氫化物的穩(wěn)定性最強(qiáng)的物質(zhì)是__________(用化學(xué)式表達(dá))，最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性最強(qiáng)的是__________(用化學(xué)式表達(dá))。

設(shè)計(jì)意圖：通過搭建問題支架，能讓學(xué)生很好地對本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)、有效地復(fù)習(xí)。

3 結(jié)論與反思

為了確保支架搭建的有效性，需要教師在教學(xué)過程中從以下幾方面出發(fā)：首先，站在學(xué)生的角度上，考慮他們在學(xué)習(xí)時(shí)可能存在的困難。其次，充分了解課本編排的特點(diǎn)，并明確支架搭建的目的。再次，根據(jù)不同支架的作用和支架搭建時(shí)的要求，適時(shí)地搭建合適的支架，以達(dá)到讓學(xué)生真切感受到搭建支架的需要。最后，借助支架順利解決問題。本文以鹵素單質(zhì)和氫氣的反應(yīng)為例，通過支架搭建的具體實(shí)例，來豐富支架搭建的方法和策略，細(xì)化教學(xué)環(huán)節(jié)。