深入挖掘知识背后的学科观念

王文富

摘要：化学教学中让学生终身受益的是影响学生人生观和价值观的化学思想观念，帮助学生建立基本的学科观念是中学化学教学的首要目标。文章通过“CO2制取的研究”的教学片段探讨如何在课堂教学中实施学科观念的教学，深入挖掘知识背后隐藏的学科观念、方法论，培养学生的化学学科观念，提高学生的学科素养。

关键词：化学学科观念；CO2气体制取；教学片段；化学价值观；化学方法论；实验观

文章编号：1008-0546（2014）11-0009-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.004

2011年版的义务教育化学课程标准中指出：“义务教育阶段的化学教育，要激发学生学习化学的好奇心，引导学生认识物质世界的变化规律，形成化学的基本观念。”[1]化学教学是让学生识记、了解更多的化学知识，还是以核心知识为载体让学生以获得认识物质世界的方法、面对实际问题的思维方法和行为习惯？化学的学习是期待化学知识量的累积还是以化学观念为本的能力提升？答案不言而喻。让学生终身受益的化学教学，不是具体的化学知识，而是影响学生人生观和价值观的化学思想观念，帮助学生建立基本的学科观念应当是中学化学教学的首要目标[2]。

观念是深藏在知识背后的一种思想，是人类对物质世界的认识智慧[3]。化学学科观念是学生对化学学科认识的结果在头脑中的反映，是在化学学习过程中逐步提炼概括出来的一些超越事实性知识的基本认识。内容涵盖了化学学科本质、基本规律以及化学学科价值等，具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值。它不仅能让学生洞悉化学学科的本质属性和内在规律，使得学生在更高层次上统领与整合化学基础知识，提高学生的认知水平和思维能力，而且能让学生从化学学科的视角去分析、处理与化学相关的社会生活事情，对化学学科有客观积极的认识，让学生在学习化学知识和技能之后，日常生活中能够运用这些知识和技能分析问题和解决问题，真正成为其科学素养的一个部分。

一、问题的提出

对于刚刚接触化学这门学科的中学生，化学学科的知识储备量的相对不足，导致他们缺乏对知识背后蕴含的学科观念与方法的领悟，不能把握学科知识间的内在联系，其学习表现为对事实、概念、原理的简单记忆，对事物本质的认识往往浮于表面，在应用化学知识解决实际问题时缺乏思路与方法，这对于学生的继续学习和终身发展是不利的，所以在实际教学中就需要超越具体的学科知识，将教学重心转向对学科核心知识与结构的深层理解。只有让学生明了化学学科的核心知识，通过对具体知识的深刻理解和反思应用，才能在学习化学知识的过程中逐步形成化学基本观念，同时在这种观念的指导下去进一步学习更多的知识和技能，提升学生的学科素养。

在化学学科的教学中，除了让学生掌握本学科中要掌握的知识外，还要帮助他们建立什么样的化学观念？怎么帮助他们建立化学观念？如何通过化学观念建立相关知识之间的联系？下面结合“CO2制取的研究”的教学片段探讨学生化学学科观念的培养。

二、教学片段及分析

1. 巧设情境，于无声处渗透化学价值观

教学片段1：

【师】[猜一猜]它是什么物质？

农民伯伯说它是植物的粮食、大棚作物的气肥；消防官兵赞美它是灭火先锋；晚会导演说更不能少了它；化工专家称它“多才多艺”；饮料业师傅说它“够气够味”；气象学家说它能降雨；而环境学家却指责它是温室效应的罪魁祸首。

【生】CO2

在初三学生的印象中，对CO2的情感和O2是不一样的，通常认为O2对人和大自然是有益的，是生命活动不可缺少的物质，传递正能量，而CO2则更多是与温室效应、窒息等负面效应联系在一起。在课堂教学中，利用如谜语、游戏、故事、表演等学生喜闻乐见的形式为载体创设教学情境，紧紧抓住学生的心弦，吸引学生的注意，调控学生的情绪，让学生尽快进入学习的状态。同时让化学学科内容与学生的生活近距离接触，调动学生参与课堂教学的积极性，更重要的是让学生开始学会如何正确认识事物，初步形成从化学学科的视角认识观察事物的思维习惯，形成正确的价值观，于无声处渗透化学学科的观念。同时，化学是一门以实验为中心、实用性的和创造性的学科，它来源于生活，服务于社会，上述片段中一些鲜活的生活体验让学生在参与中掌握了CO2的一些物理化学性质，也让刚接触化学的学生更清楚了为什么要研究CO2，进而为后面的CO2制取的研究作铺垫。

2. 交流讨论，合作探究中体验化学方法论

教学片段2：

【师】[议一议]在已学过的反应中，有哪些反应能生成CO2呢？能用于实验室制备吗？

学生讨论，交流心得，教师点评后投影展示：

【师】很遗憾，上述反应因为生成的气体可能不纯、反应条件较难满足、难控制、原料不易得、价格等原因，都没能上榜。下面，再向同学们介绍几个能够生成CO2的反应，请按照下图所示进行实验后，看看能否找到适合于实验室制取CO2气体的？

[做一做]学生分组实验，记录现象，讨论。教师巡回指导。

【师】确定实验室制取气体的反应原理时，应综合考虑以下因素：制得的气体较纯净；反应条件易满足；反应易控制；反应速率适中；原料价廉易得等。综上所述，上榜的应该是石灰石和稀盐酸的反应，故将该反应确定为实验室制取CO2气体的反应。

教育的本真是让学生学会学习，上述片段中“议一议”环节中学生通过对已学过的能生成CO2的反应思考，在讨论交流中发表自己的见解，同时也学会倾听他人的意见，学会从不同的角度思考问题，综合分析问题。而“做一做”则让学生在动手实践中体会影响化学反应速率的因素，切身体验控制变量法这一学科思想。控制变量法是中学化学中探究问题和分析解决问题的常用方法之一，它可以使研究的问题简单化。当有多个因素影响时，往往先控制其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响。通过控制变量可以对影响实验结果的多个因素逐一进行探究，然后再综合归纳得出结论。通过引导讨论，对比实验，及时小结，最终完成对实验室制取气体的反应原理确定因素的完整建构，同时使学生形成自觉的探究习惯，从中感悟到学科研究的基本策略和方法，思维品质得到最大程度的优化，学科观念潜移默化中得到了巩固和提升。

3. 层层推进，螺旋式上升形成化学实验观

教学片段3：探究实验室制取二氧化碳的装置。

[相信你会思考]

在前面我们已经研究过氧气的实验室制备的两种方法，请同学们回忆相关内容，思考以下问题：（1）如何确定O2的反应装置？（2）如何确定O2收集装置？

小结让学生体会并思考实验室气体制取装置的设计思路？

[相信你会设计]

【师】现给出若干种实验仪器，相信同学们一定能够设计出合理的实验装置来。愿意试一试吗？如果你还有其他的合理的实验装置，也可画出实验装置图。

媒体呈现仪器，学生点击组装。

学生互评，教师点评。（同时投影学生设计的其它的合理装置）

[相信你会操作]

【师】实验室制取一瓶二氧化碳气体包括哪几步呢？

学生思考并讨论归纳操作步骤。实验步骤：连、查、装、收。

学生分组实验，教师巡回指导。

[相信你会总结]课堂小结（学科知识、方法论）

[相信你会实践]家庭小实验（课后作业）：

制备一瓶二氧化碳。下节课展示你的成果并交流实验方案。

提示：水垢、鸡蛋壳、石灰石等的主要成分是碳酸钙，家用食醋的主要成分是醋酸。

……

以实验为基础是化学学科的最重要特征，实验观也是化学学科的核心观念之一。化学实验是根据实验目的在人为特定的实验条件下变革化学实验对象的状态或性质，通过实验观察获得各种化学学科事实的一种研究方法，是化学理论运用于社会生产实践的桥梁和中介。其意义在于研究物质的组成、结构、性质和变化规律，从而认识物质和利用物质，创造和合成出自然界中不存在的物质，服务于社会。化学实验也是检验假设和发展假设，形成化学概念和理论的实践基础。上述片段中的几个教学环节中知识与观念的形成如表1。几个环节层层推进，学生拾级而上，实现由简单模仿到灵活选择，再自己设计并解决问题，螺旋式上升，逐渐形成自己的化学实验观。

三、思考与建议

布鲁纳曾指出：一门课程在它的教学进展中，应反复地回到这些基本观念，以这些观念为基础，直到学生掌握了与这些观念相伴随的完全形式的体系为止[4]。“每一个知识上都镌刻着观念”[3]。现阶段中学化学教材的编写通常是侧重学科知识，而学科观念、学科思想方法等这些对学生终身发展有益的，较少在教材中注明，这种处理方法出发点是让学生在学习的过程中自己去感悟、体会，但由于学科观念、学科思想方法的隐蔽性，我们教师尚且不能充分了解学科知识中隐藏和承载的学科观念的全貌，更何况刚开始接触化学的中学生。国外研究表明，显性教学比隐性教学更有利于学科观念的构建，因此需要我们教师深入挖掘学科知识背后的学科观念和思想方法，并且在课堂教学中以恰当的方式传递给学生。当然学生的学科观念并不是一蹴而就的，而是以学科知识为载体不断深化发展的，螺旋式上升的。希望更多的化学老师关注化学学科观念的教学，给学生提供超越事实的高水平思维空间，让学生牢固建立起基本的学科观念，成为终身学习的利器，提高学科素养，让“叶诗文服用兴奋剂‘一氧化二氢”等类似的事件不再发生。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 义务教育化学课程标准（2011年版）[S]. 北京：北京师范大学出版社，2012

[2] 王磊. 观念建构为本的化学教学设计研究[J]. 化学教育，2008，（6）：7

[3] 程同森. 基于观念建构的化学教学[EB/OL]. http：//llhxjy2007.blog.163.com/blog/static/5414171120101010512 29742/2010-11-10

[4] 魏锐，方芳，杨萌. 挖掘教学内容所蕴含的化学基本观念——以蜡烛燃烧的探究为例[J]. 化学教育，2012，（2）

3. 层层推进，螺旋式上升形成化学实验观

教学片段3：探究实验室制取二氧化碳的装置。

[相信你会思考]

在前面我们已经研究过氧气的实验室制备的两种方法，请同学们回忆相关内容，思考以下问题：（1）如何确定O2的反应装置？（2）如何确定O2收集装置？

小结让学生体会并思考实验室气体制取装置的设计思路？

[相信你会设计]

【师】现给出若干种实验仪器，相信同学们一定能够设计出合理的实验装置来。愿意试一试吗？如果你还有其他的合理的实验装置，也可画出实验装置图。

媒体呈现仪器，学生点击组装。

学生互评，教师点评。（同时投影学生设计的其它的合理装置）

[相信你会操作]

【师】实验室制取一瓶二氧化碳气体包括哪几步呢？

学生思考并讨论归纳操作步骤。实验步骤：连、查、装、收。

学生分组实验，教师巡回指导。

[相信你会总结]课堂小结（学科知识、方法论）

[相信你会实践]家庭小实验（课后作业）：

制备一瓶二氧化碳。下节课展示你的成果并交流实验方案。

提示：水垢、鸡蛋壳、石灰石等的主要成分是碳酸钙，家用食醋的主要成分是醋酸。

……

以实验为基础是化学学科的最重要特征，实验观也是化学学科的核心观念之一。化学实验是根据实验目的在人为特定的实验条件下变革化学实验对象的状态或性质，通过实验观察获得各种化学学科事实的一种研究方法，是化学理论运用于社会生产实践的桥梁和中介。其意义在于研究物质的组成、结构、性质和变化规律，从而认识物质和利用物质，创造和合成出自然界中不存在的物质，服务于社会。化学实验也是检验假设和发展假设，形成化学概念和理论的实践基础。上述片段中的几个教学环节中知识与观念的形成如表1。几个环节层层推进，学生拾级而上，实现由简单模仿到灵活选择，再自己设计并解决问题，螺旋式上升，逐渐形成自己的化学实验观。

三、思考与建议

布鲁纳曾指出：一门课程在它的教学进展中，应反复地回到这些基本观念，以这些观念为基础，直到学生掌握了与这些观念相伴随的完全形式的体系为止[4]。“每一个知识上都镌刻着观念”[3]。现阶段中学化学教材的编写通常是侧重学科知识，而学科观念、学科思想方法等这些对学生终身发展有益的，较少在教材中注明，这种处理方法出发点是让学生在学习的过程中自己去感悟、体会，但由于学科观念、学科思想方法的隐蔽性，我们教师尚且不能充分了解学科知识中隐藏和承载的学科观念的全貌，更何况刚开始接触化学的中学生。国外研究表明，显性教学比隐性教学更有利于学科观念的构建，因此需要我们教师深入挖掘学科知识背后的学科观念和思想方法，并且在课堂教学中以恰当的方式传递给学生。当然学生的学科观念并不是一蹴而就的，而是以学科知识为载体不断深化发展的，螺旋式上升的。希望更多的化学老师关注化学学科观念的教学，给学生提供超越事实的高水平思维空间，让学生牢固建立起基本的学科观念，成为终身学习的利器，提高学科素养，让“叶诗文服用兴奋剂‘一氧化二氢”等类似的事件不再发生。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 义务教育化学课程标准（2011年版）[S]. 北京：北京师范大学出版社，2012

[2] 王磊. 观念建构为本的化学教学设计研究[J]. 化学教育，2008，（6）：7

[3] 程同森. 基于观念建构的化学教学[EB/OL]. http：//llhxjy2007.blog.163.com/blog/static/5414171120101010512 29742/2010-11-10

[4] 魏锐，方芳，杨萌. 挖掘教学内容所蕴含的化学基本观念——以蜡烛燃烧的探究为例[J]. 化学教育，2012，（2）

3. 层层推进，螺旋式上升形成化学实验观

教学片段3：探究实验室制取二氧化碳的装置。

[相信你会思考]

在前面我们已经研究过氧气的实验室制备的两种方法，请同学们回忆相关内容，思考以下问题：（1）如何确定O2的反应装置？（2）如何确定O2收集装置？

小结让学生体会并思考实验室气体制取装置的设计思路？

[相信你会设计]

【师】现给出若干种实验仪器，相信同学们一定能够设计出合理的实验装置来。愿意试一试吗？如果你还有其他的合理的实验装置，也可画出实验装置图。

媒体呈现仪器，学生点击组装。

学生互评，教师点评。（同时投影学生设计的其它的合理装置）

[相信你会操作]

【师】实验室制取一瓶二氧化碳气体包括哪几步呢？

学生思考并讨论归纳操作步骤。实验步骤：连、查、装、收。

学生分组实验，教师巡回指导。

[相信你会总结]课堂小结（学科知识、方法论）

[相信你会实践]家庭小实验（课后作业）：

制备一瓶二氧化碳。下节课展示你的成果并交流实验方案。

提示：水垢、鸡蛋壳、石灰石等的主要成分是碳酸钙，家用食醋的主要成分是醋酸。

……

以实验为基础是化学学科的最重要特征，实验观也是化学学科的核心观念之一。化学实验是根据实验目的在人为特定的实验条件下变革化学实验对象的状态或性质，通过实验观察获得各种化学学科事实的一种研究方法，是化学理论运用于社会生产实践的桥梁和中介。其意义在于研究物质的组成、结构、性质和变化规律，从而认识物质和利用物质，创造和合成出自然界中不存在的物质，服务于社会。化学实验也是检验假设和发展假设，形成化学概念和理论的实践基础。上述片段中的几个教学环节中知识与观念的形成如表1。几个环节层层推进，学生拾级而上，实现由简单模仿到灵活选择，再自己设计并解决问题，螺旋式上升，逐渐形成自己的化学实验观。

三、思考与建议

布鲁纳曾指出：一门课程在它的教学进展中，应反复地回到这些基本观念，以这些观念为基础，直到学生掌握了与这些观念相伴随的完全形式的体系为止[4]。“每一个知识上都镌刻着观念”[3]。现阶段中学化学教材的编写通常是侧重学科知识，而学科观念、学科思想方法等这些对学生终身发展有益的，较少在教材中注明，这种处理方法出发点是让学生在学习的过程中自己去感悟、体会，但由于学科观念、学科思想方法的隐蔽性，我们教师尚且不能充分了解学科知识中隐藏和承载的学科观念的全貌，更何况刚开始接触化学的中学生。国外研究表明，显性教学比隐性教学更有利于学科观念的构建，因此需要我们教师深入挖掘学科知识背后的学科观念和思想方法，并且在课堂教学中以恰当的方式传递给学生。当然学生的学科观念并不是一蹴而就的，而是以学科知识为载体不断深化发展的，螺旋式上升的。希望更多的化学老师关注化学学科观念的教学，给学生提供超越事实的高水平思维空间，让学生牢固建立起基本的学科观念，成为终身学习的利器，提高学科素养，让“叶诗文服用兴奋剂‘一氧化二氢”等类似的事件不再发生。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 义务教育化学课程标准（2011年版）[S]. 北京：北京师范大学出版社，2012

[2] 王磊. 观念建构为本的化学教学设计研究[J]. 化学教育，2008，（6）：7

[3] 程同森. 基于观念建构的化学教学[EB/OL]. http：//llhxjy2007.blog.163.com/blog/static/5414171120101010512 29742/2010-11-10

[4] 魏锐，方芳，杨萌. 挖掘教学内容所蕴含的化学基本观念——以蜡烛燃烧的探究为例[J]. 化学教育，2012，（2）