以促进学生认知发展为核心的教学设计

摘 要：如何促进学生的认知发展，提高学生的学科核心素养是目前我国教育的重点问题.本文以高中化学教学实践为基底，以学生的认知形成规律为锚点进行教学实践设计与分析，并依照此教学实践设计进行实际的高中化学教学，尝试激发学生的学习兴趣，修正学生的认知偏差，促进学生认知结构的形成，提高学生的学科核心素养.

关键词：核心素养；氯气的性质；教学设计；高中化学

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2023）18-0113-03

收稿日期：2023-03-25

作者简介：陶林珍（1992.1-），女，甘肃省平凉市泾川县人，本科，一级教师，从事高中化学教学研究.

氯气是属于高中化学中元素化合物部分极具代表性的物质之一，是高中学生真正意义上学习的第一个典型的非金属单质.本教学实践分析以人教版高一化学必修一“研究氯气的性质”部分知识的教学为实例，以最近发展区理论为依托，结合认知发展学习理论、建构主义学习理论，探索如何在摸清学习者已有的知识水平的基础上，结合现有的教学方法，引导学生从原有经验出发，在知难、问难的思考与探究中不断更新和完善认知结构，不断发现新的学习路径，实现以促进学生的认知发展为核心的教学实践.

1 以促进学生的认知发展为核心的教学设计

1.1 课标要求

结合真实情境中的實例或通过实验探究，了解氯气及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响.在学业要求中建议从物质类别角度预测氯气的化学性质，设计实验进行验证，分析、解释有关实验现象^[1^].

1.2 教学目标设计

让学生在探究实验中切身体验氯气的相关变化，激发其认知兴趣，使其能够充分掌握关于氯气相关性质的知识；通过类比预测让学生明确认知思路，使学生领悟高中元素化合物部分知识的相关学习方法^[2]；再利用多层次、开放性的实验验证，使学生从切身感受和自身经验的角度体验探究的过程；通过对实验数据的推理掌握认知手段，培养学生严谨的科学态度；通过微观分析锻炼学生的逻辑思维能力；通过开展多个不同环节的教学实践促进学生对元素化合物相关知识认知模型的主动建构，加深学生对相关学科知识的认知，提高学生的学科核心素养^[3].在教学实践设计中突破以课本内容编排为中心的旧式教学思路，创新性的尝试“学生自主预测——学生设计并实施实验验证——学生对实验现象作出分析与解释——教师引导、学生交流——修正认知偏差、完善认知结构”的教学思路，以此来提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，不断促进学生认知能力的发展与提高.

2 以促进学生的认知发展为核心的教学过程设计

2.1 创设真实情境，唤醒已有认知结构

真实情境的创设不仅需要实际物品的展示，更需要展示与氯气相关的图片或视频等多媒体资源，极力发挥实物直观与图像直观对学生的吸引力，激发学生的学习兴趣，唤醒学生已有的认知结构.在本教学实践中实物展示为日常生活中常用的三种商品：84消毒液、漂白粉及盐酸，其均来源于真实生活当中对氯气的实际应用，视频展示氯气的消毒作用，以此来构建真实的生活情境，使学生能够明确感受到氯气在生产生活中的重要作用.

首先，引入问题：“请同学们回想一下之前学过的知识，我们可以从哪些方面入手探究氯气的相关性质呢？”学生通过课前预习及原有知识经验可以对研究物质性质的基本程序做出初步回答，在此基础上教师加以引导，并让学生以此展开对氯气性质的探索.

教师出示收集好的氯气，引导学生对氯气进行观察，探究并总结氯气的物理性质，之后运用分类法分析氯气的物质类型，并依照常见非金属单质的性质进行氯气化学性质的预测，以初中阶段学习的氧气为例，引导学生思考如何设计实验来验证这些预测的性质是否正确.

这一部分真实场景的创设引入了生活中常用的商品，能够贴近学生的实际生活，帮助学生明确氯气的重要作用并为预测氯气的化学性质做铺垫，使其逐渐产生对新知识的认知，再根据教材内容促进学生对物质研究方法的掌握，使其能够激活已有的知识经验储备，充分发挥学习的积极性和主动性.

在学生认知系统生成时，依据已经学习过的相关知识，让学生建立新知识与旧知识之间的联系，可实现知识的迁移，并运用追问的方式，使学生对氯气的性质进行相关预测和分析思考，使学生自己产生认知冲突，由此产生课堂的讨论点.

2.2 设计实验探究，纠正认知冲突

实验探究点1：氯气与铁的反应；氯气与氢气的反应.

探究过程：教师指导学生按实验设计首先将烧红的一束细铁丝伸入充满氯气的集气瓶中，学生观察并记录该实验的实验现象；然后指导学生在空气中点燃氢气，并把导管伸入盛有氯气的集气瓶中，学生观察并记录氢气在集气瓶中燃烧的实验现象，同时引导学生以实验现象为依据，对实验生成物进行推断.

实验记录见表1.

实验结论：氯气是一种黄绿色气体，它易与铁、铜、钠等金属单质及氢气、红磷、硫等非金属单质发生反应.氯气与氧气十分相似，是一种特别活泼的非金属单质.

实验探究2：氯气能与水反应吗？

探究过程：引导学生思考氯气能否与水发生反应，并依据已有的知识经验作出合理的假设，然后以小组为单位，探讨如何验证预测及假设，讨论结束后以小组为单位在全班展开实验设计交流与讨论，经教师认可和指导后各组展开探究实验：将镁条放入氯水中观察并记录实验现象；将氯水与硝酸银溶液混合观察并记录实验现象；将氯水一滴滴加入到石蕊溶液中观察并记录实验现象.

实验结论：氯气不仅仅能够溶于水，它还能与水发生相应的化学反应，反应会生成盐酸和次氯酸.次氯酸在遇到有色物质时，能够破坏其中的有机色质，使有色物质褪色，除此之外次氯酸还能与碱发生相应的化学反应，反应生成次氯酸盐，此外氯气还能杀灭细菌，因此广泛应用与消毒和漂白^[4].

在此结论的基础上自然而然地过渡到身边的化学部分，引导学生对日常生活中常见的商品进行深度讨论和思考.以日常生活中对氯气及其化合物的应用为例，进一步加深学生对氯气性质相关知识内容的认识与理解，加强教学实践中理论知识与现实生活之间的联系.

2.3 深化知识脉络，形成认知结构

通过观察和实验认识了氯气的物理性质和化学性质，氯气具有这些性质的原因是什么呢？引导学生思考并回答金属钠与非金属氯气的性质是否一样？为什么他们的性质不同？它们各由有什么微粒构成？

其实不同物质所具有的不同的性质是由它们各自的物质结构所决定的，而对物质结构方面的研究仅仅通过一般的探究实验是无法完成的，想要弄清楚這一系列性质背后的机理还需要通过假说法、模型法等方法进行有关研究.

3 总结与反思

在以促进学生认知发展为核心的教学实践过程设计中，利用实物直观和图像直观进行真实情境的创设，在激发学生学习兴趣、唤醒学生原有认知结构的基础上，促使学生从基本的知识解析逐渐走向深层次的认知发展，并自觉掌握认识元素化合物的一般方法.从基本的观察性实验入手使学生逐渐向多角度、深层次的探究性实验转变，使其体验到开展系统性实验探究的必要性，同时使学生快速完成知识迁移和认知修正，逐渐完善学生的认知结构.再通过对多个实验现象的分析与总结，使学生从基本知识学习走向基于化学学科素养进阶的认知发展学习，加深学生对“结构决定性质”这一化学基本观念的理解，从而使学生主动建构起学习元素化合物知识的有效认知模型，达到促进学生认知发展的目的.

在实际的高中化学教学中，以促进学生认知发展为核心的教学实践设计能够很好地实现学生对元素化合物知识认知模型的主动构建，使学生可以有意识地改进认知方式与认知行为，迅速修正认知偏差.通过收集和分析全国大多数地区实际开展的高中化学教学实践活动，发现在目前的高中化学教学过程中仍然存在相当多的一部分教师对知识点过分注重，在很大程度上忽视了如何促进学生的认知发展及化学学科核心素养的培养与提升.以促进学生认知发展为核心的教学实践设计可以在一定程度上改善这种原有的局面，发挥新式教育理念与教学方法的突出成效，切实促进学生的认知发展，培养学生的学科核心素养.

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：2，16-19.

[2] 袁君亚，陈林.“翻转课堂”背景下的实验探究的实施：以“氯气的性质”教学为例[J].化学教与学，2016（08）：85-87，55.

[3] 李宏春.“境脉”引领下的化学课堂教学设计：以“氯气的生产原理”为例[J].中学化学教学参考，2017（Z1）：19-21.

[4] 杨仁茂，李朝晖.基于“模型认知”素养的高中化学非金属单元教学设计[J].山西教育（教学），2021（09）：15-16.

[责任编辑：季春阳]