在一次初中化学青年教师基本功比赛的即兴演讲的环节中,评委老师出了一个大胆的命题:如果化学不再中考,你会如何教?选手们基本上是统一的回答,即如果化学不参加中考将会如何注意激发学生兴趣,注重实验,开展探究,联系实际和启迪思维。言外之意,中考束缚了他们化学教学的手脚。最近,在一个大规模初中化学新教材培训会上,一位资深教师向教材主编发问说,教材习题中“铁生锈”不应该算作化学性质,应该加一个“能”字或“会”字,即“铁能生锈”或“铁会生锈”。教材主编解释说,这不是一个问题,并告诫初中化学不要教得这样死,也不要揪得这样细。这位教师还不依不饶地说,万一考到了是算错还是算对呢?绝大多数与会教师纷纷赞同这位教师的忧虑。
这两个事例很大程度上反映了当前初中化学教学的现状,即片面地放大了化学的中考功能,弱化了化学自身的学科功能。常常表现出教学的知识密密匝匝、面面俱到,不能使学生确立清晰的学科知识体系和稳固的核心概念;片面地加快教学进度,追求效率,即压缩知识形成的过程,拉长结果或结论的训练,压缩新授课课时,延长复习课长度等;只能看到显形的知识,不能看到知识背后的观念、思想与方法,知识抵达不到价值的层次。如此等等,初中化学教学很难上升到学科启蒙的高度。其主要原因:一是年级的特殊性。由于初中化学开设在初三,对化学学科的定位常常是中考学科而不是启蒙学科,中考成了化学教学的主要目标;二是教师学科素养的制约。初中化学教师的教学经历和教学视野长期囿于初中一年的化学教学上,教材中具体形态的知识不断清晰,而学科整体上的学科价值、学科思想方法和学科知识体系却不断模糊。
为此,笔者以为初中化学要回归学科启蒙性这一基本性质,从学科素养的角度出发,从学科本源和学科本质的高度立意,追求有学科品质的教学。以下具体论述初中化学回归学科素养,追求有学科品质的教学实践与思考。
一、 回归学科兴趣——多一点实验和多一些情境
初中化学是化学启蒙学科,兴趣理应是教学长期关注的基本目标,但是不少老师片面地追求进度和所谓的课堂效率,常常对培养学生化学学科兴趣缺乏设计和缺少耐心,使得教学远离了初中化学还是一门新学科的客观事实,化学学科兴趣的缺失成了化学教学中一个突出的问题。
针对当前化学教学的现状,化学学科兴趣培养尤其要注意这样两点:一是重视实验。实验是激发和维持学生化学学习兴趣的重要手段。虽然实验会增加教学成本,如教师准备的经历、课堂教学时间等,也增加了教师课堂组织管理的难度,而且有时候从知识的接受效率上来看,实验比不实验并没有明显的优势,但是实验可以产生很多教育附加值,如感知学科特点,增强学科兴趣,体会学科思想与方法等,更何况这些附加值会反哺学业成绩的提高。二是教学中少一些题多一些情境。现在很多学校实行的学案或导学案中把知识转化为了题目,教学过程演化成了做题、讲题的过程,学生学习变得没有兴趣。课堂作为学生体验学习的主要场所,要多一些情境少一些题,因为情境是指向学生内在的,而题往往是固着在知识上外在指令于学生的。情境可以是实验性的,可以是联系生活生产实际的,可以是科学史料或前沿科技的。的确需要的题尤其是作为教学过程中的题也要尽量设计为问题情境,避免生硬和简单化训练。
二、回归学科之基——凸显学科重要知识、核心概念和基本观念
化学重要知识、核心概念和基本观念是化学学科之基,也是教学中处理化学学科性与社会性的关系以及教学内容上多和少的关系的根本凭据。
1.要知道学科重要知识、核心概念和基本观念的内容范畴
就初中化学而言,氧气性质和实验室制取,碳及其氧化物的性质和二氧化碳实验室制取,铁、铝等金属的化学性质,常见酸碱盐的性质都是重要知识。化学反应、化学性质、分子、原子、离子、元素等是初中化学的核心概念。化学物质的多样性与元素的有限性的观点,物质是由粒子构成的观点,物质是由化学元素组成的观点,物质的结构、性质与用途相互联系的观点,化学变化中物质变化、能量变化与质量守恒的观点,化学与社会可持续发展是相互作用和影响的观点等是初中化学教学中应该形成的基本学科观念。
2.要清楚学科重要知识、核心概念和基本观念产生和发展的过程
这一点特别是对于核心概念和基本观念的教学尤其关键。比如元素概念的教学,如果仅仅局限在“元素是具有相同质子数(即核电荷数)一类原子的总称”上,学生一定会感到突然和抽象难懂。其实元素的本义是组成物质的基本成分之意,而“元素是具有相同质子数(即核电荷数)一类原子的总称”是化学上对于元素的定义,即化学元素的定义,但它仍然服从于物质基本成分的元素本义。元素概念的教学可以沿着元素本义、化学元素和科学元素观的线索,分三段进行。第一段是导入部分:自古以来,人们一直在探询组成千千万万的物质的基本成分,即元素,在中国古代哲人们就提出了万物是由金、木、水、火、土组成的,即“五行学说“,其实这五行就是五种元素。当然现在看来这是不科学的,到底组成世界的基本元素是什么呢?(从元素的本义引出概念);第二部分是形成概念部分:近代化学家波义耳认为通过化学方法不能再分的成分就是组成物质的基本成分,即元素,这一观点得到了人们的普遍认同。例如水电解中水分成了氢气和氧气,所以水不是元素,而其中的氢原子和氧原子没有分,所以水是由氢元素和氧元素组成的。然后给出元素的化学定义即元素是具有相同质子数(即核电荷数)一类原子的总称,并结合事例进行说明;第三部分是确立物质组成和化学变化中科学的元素观念,以深化概念。出示地壳中、海水中、生物细胞中、月球中、来自外星球陨石中元素分布,让学生体会到化学元素是组成宇宙万物的基本成分。通过对具体反应的讨论,明确世界万物虽发生化学变化而元素是不变,从而升华和回归元素的概念。
3.就学科重要知识、核心概念和基本观念进行有效的教学
就目前教学现状来看,学科重要知识的教学进行较好而核心概念和基本观念的教学问题突出,集中反映在把核心概念和基本观念当作静态的知识来教,采用的方式以说教和训练为主,不能上升到建立认识和确立观念的层次上。例如,“物质是由粒子构成的”教学,如果通过简单的现象和科学事实告诉学生物质是由粒子构成的,粒子很小、运动和有间隔,然后进行大量的练习强化,这样的教学就是把“物质是由粒子构成”仅仅作为知识来教学。如果作为观念来教学,那就要让学生能确信物质是由粒子构成的并能用以看待和解释生活中的现象,也就是要持有物质是由粒子构成的基本观点。这样,以上的教学要作较大的改造,即通过生活中一杯水变少等现象引起学生关于物质构成的思考并显现学生已有的看法,随之提供一些典型现象和科学事实让学生假说、解释或获得科学证据,以不断检验和修正原有看法,从而初步形成物质是由粒子构成的观念。可见,核心概念和基本观念的形成是内生性的、建构性的,而不是外部的、强制性的。
核心概念和基本观念的形成往往还需要逐步的、持续的教学过程来加以深化。还是上例,随后“分子、原子、离子、电离”的教学就是在认识广度和深度上对物质是由粒子构成的观念上的丰富,教学时要注意与之前形成的粒子观念相呼应,在阶段性复习时还要进一步总结提升。
三、 回归学科思想方法——观察、比较与分类、假说
观察与实验、比较与分类、假说和模型是重要的化学思想方法。实验的方法前面已经提及,模型法在初中化学中体现不明显,这里就主要说明观察、分类和假说。
1.观察——科学探究的基本功
观察是科学探究的基本功。无论什么版本的初中化学教材,都把观察作为化学启蒙学习的内容,但是在实际教学中教师往往并不重视,不但在教学前期没有明确观察的内容和方法,而且在以后的实验中也不重视训练学生观察,使得学生缺乏观察的能力和耐心,以至实验课上学生常常是动手时热热闹闹而动脑时冷冷清清。化学教学中要通过明确实验目的来引起观察的动机;要通过清晰实验过程来明确观察的内容,观察的程序和观察的手段;要通过良好的教学组织让学生在实验中有充分观察的时间和安静观察的氛围,从而形成观察的良好行为习惯和心理习惯。
2.比较与分类——化学研究和学习的基本逻辑方法
在化学研究中,由观察、实验获得的大量化学方面的感性材料,必须经过比较和分类,才能够进一步进行归纳、分析等逻辑思维与科学抽象,才有可能形成基本概念,提出各种化学假说,发展化学理论。因此,比较和分类是化学研究的基本逻辑方法。比较是区分事物之间的相同点和不同点的逻辑方法。在初中教材中有很多体现,可以在教学上进行很好的实践。如分子与原子的比较,原子与元素的比较,物质组成与构成的比较,碳的几种单质性质的比较,二氧化碳与一氧化碳性质的比较,二氧化碳与氧气实验室制法的比较,几种金属性质的比较,常见的酸、碱、盐性质的比较等等。分类是根据事物之间的共同点和差异点,把研究对象区分为不同种类的逻辑方法。初中化学既在具体内容上体现了分类的方法,如物质变化的分类、物质性质的分类、物质的分类、元素的分类等等,而且在章节编排上也逐步体现了分类研究的思想,如第六单元标题是碳和碳的氧化物,第八单元标题是金属和金属材料,第九单元溶液,第十、十一单元常见的酸碱盐等。
3.假说——科学发展的推动力
科学的本质是探究,而假说赋予探究魅力和促进科学发展。在一定程度上看,化学科学发展过程就是不断假说和检验的过程,假说推动了化学新理论的形成。例如元素周期律发现过程就是一个不断假说和求证的过程:纽兰兹提出的“八音律”——门捷列夫根据相对原子质量排列的第一张元素周期表,同时预言了镓、钪、锗三种未知元素的存在——预言被证实,周期表的假说被人们接受——氩元素的发现修正了元素排列依据(即按原子序数排列),确立了元素周期表的现代形式。
基于假说对于化学学科发展的重要性,在教学中要充分体现假说,让学生深刻体会科学的魅力。其教学方式主要有:其一,渗透式地体现假说。例如,在进行元素周期表教学时,就可以适度介绍元素周期表的发展史,让学生体会到假说的科学魅力;其二,围绕假说开展探究性教学。例如,质量守恒定律的教学,可以放在科学史的背景下,由拉瓦锡从“45.0份质量的氧化汞加热分解,恰好得到41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气”的实验提出了化学变化前后物质质量相等的假说切入,把白磷燃烧和铁钉与硫酸铜实验作为验证假说的角度展开教学,从而让整个教学因围绕假说而具有浓厚的探究性和科学人文性;其三,把假说作为一种教学过程,让学生象科学家一样去思考问题,体验科学的本质。例如,物质是由粒子构成的教学中让学生面对生活中的典型现象提出物质构成的一些假说,然后用这种假说再去解释一些现象,从而确立粒子的观念。再如,核外电子排布中“元素的性质与最外层电子数密切相关”的教学,先通过观察稀有气体最外层电子排布,提出稳定结构的假说,接着利用稳定结构的假说推测金属元素和非金属元素的活泼性,随后提供印证推测的客观事实,如氧气化学性质比较活泼,常温下和很多物质发生反应,氟的化学性质比氧气更活泼,在低温和黑暗的情况下也能同很多物质反应,从而把假说变成“元素性质与最外层电子数密切相关”、“结构决定性质”的科学认识。
四、回归学科基本技能的本质内涵——从怎么做到为什么这样做
化学实验基本操作、化学用语书写、化学基本计算是初中化学学科基本技能。这些技能需要一定量的强化训练来掌握,也需要通过内涵理解来体会。
1.有些技能可以进行理解性地教
例如,实验操作中的液体倾倒,可以让学生分析讨论为什么细口瓶的瓶塞要倒放在桌子上,为什么倾倒时瓶口要紧挨着试管口,为什么拿瓶子时标签要正对手心等等操作要求,这样理解性地教既使得教学深刻,而且又便于技能掌握。
2.有些技能要充分彰显其意义内涵,唤起技能学习的动机和领会技能所承载的价值
例如,化学式的书写,可以通过对“为什么用‘H2O’来表示水,而不用‘水’或‘water’”的讨论,来体会化学式是一种形式简洁而内涵丰富的符号,从而加深对化学式的理解和引起书写化学式的内在渴望。再如溶质质量分数的计算教学,先讨论“如何定量说明2g蔗糖完全溶于8g水与5g蔗糖完全溶于20g水哪一杯更甜”,概括出一定量溶剂中比较溶质、一定量溶质中比较溶剂、一定量溶液中比较溶质等基本思路,然后再从一定量溶液中比较溶质这种思路中引出溶质质量分数及计算。这种从技能的意义背景切入让学生体会到技能本质内涵的教学既促进了技能的有效掌握又突出了学科价值。
3.有些技能的教学要从基本原理出发,让学生知其所以然
例如,利用化学方程式进行计算的技能教学,首先并不要急于对列关系式及计算的基本格式进行教学,而是通过“2g氢气和8g氧气生成10g水”的深度辨析,让学生体会到化学方程式中各物质是相互制衡的,即一种物质的质量确定其它物质的质量也就被确定,这就是化学方程式计算的基本原理。体会到这一点,根据已知量列关系式也就不是一个问题。所以,技能教学不能单纯化和单一化,要从其内涵的角度丰富教学内容和提升教学目标,让技能教学变得有效和厚重。
初三化学是化学学科的起点,虽然从学科整体上看内容容量和难度相对较低,但是从学科启蒙的地位上看教学要求很高,而且现实存在的问题也很突出。学科素养是学科启蒙的主要内容,回归学科素养应该成为初中化学教学的主旋律。
中国教育学会副会长张绪培在关于核心素养的会议上这样说到:有人问,什么是素质?当你把在学校学的知识都忘掉的时候,剩下的就是素质。今天孩子在课堂里学化学,不是让他成为化学家,因为这毕竟是极个别人的事。我们关注的是,毕业以后,作为一个公民,学过化学和没学过化学有什么差异?化学能留给他终身受用的东西是什么?这就是核心素养。
学生发展核心素养不是抽象的,它必须通过各学科课程的学习来落实。因此每个学科都要研究本学科能为学生发展核心素养体系做什么,所以在此基础上还必须制定出各学科的核心素养。从学科本质出发,对照学生发展核心素养框架体系的要求,明确本学科对学生发展核心素养的贡献。联系初中物理学科,其核心素养应包括以下四个方面:
一、形成物理基本观念。随着时间流逝,我们在学校所学的大量学科知识都将逐渐淡化甚至遗忘,真正伴随我们一生发展并持续发挥作用的不是具体的学科知识,而是知识升华后留存在我们思想意识层面的东西。当学生将具体的物理知识都忘掉的时候,在他的头脑中“剩下的东西”是什么呢?应该是学生通过物理知识的学习,所形成的从物理的视角认识事物和解决问题的思想、方法、观点,即植根于学生头脑中的物理基本观念。物理基本观念包括物质观、时空观、运动观、物理价值观。
二、掌握科学探究方法。学生的能力与过程方法是不可分离的,能力必须通过一定的科学方法训练才能得到。科学探究是学生的学习目标,在物理学科教学中,要让学生经历与科学工作者相似的探究过程,从而领悟科学探究方法,发展科学探究能力,能够提出问题、形成假设,并通过科学方法检验求证、得出结论,体验科学探究的乐趣,养成勇于创新的科学精神。
三、形成良好科学思维。思维是人脑对客观事物间接的和概括的反映,是在表象、概念的基础上进行分析、综合、判断、推理等理性认识的过程。科学思维是形成并运用于科学认识活动、对感性认识材料进行加工处理的方式与途径的理论体系。物理学科教学要通过对学生科学思维的训练,引导学生尊重事实和证据,有实证意识和严谨的求知态度;理性务实,逻辑清晰,能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、规范行为等。
四、培养正确科学态度。 何谓科学态度就是合乎事物客观规律的认识,并据此在言行中有相应的表现,即包括正确的认识、健康的情感和科学的行为方式. 物理教学不能“为知识而知识”,而应将知识作为育人的载体,充分挖掘知识建构过程中蕴含的情感因素和内在价值,通过相应活动培养学生强烈的家国情怀,积极的人生态度,事实求是的科学精神。随着物理课程标准的逐步实施,考查越来越重视对学生科学素养的考查。作为一线的物理老师为了适应这一转变,必须更加注重对学生科学素养的培养,在教学过程中必须坚持以传授所需科学知识及其技能为基础;以培育科学态度、情感与价值观为主导; 以发展学生创新精神、养成应用科学方法的行为和习惯为重点;以了解科学、技术与社会的关系为背景,渗透科技意识;从而提高学生的科学素养。