李发顺

摘要： 教学的目的是促进学生的学习，教师要清晰为什么学、学什么、怎样学和学得怎样等四个问题，这也是教学价值、目标与内容、任务与活动以及目标达成度的反映。以人教版“钠及其化合物（第1课时）”为例，结合实际论述从上述四个问题出发进行的教学设计与能力评价。

关键词： 钠及其化合物; 观察与描述; 预测与证明; 教学评价

文章编号： 1005-6629（2021）10-0037-05

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

学习和教学的过程，是引导学生如何与自然世界、伙伴世界、自我世界对话的过程。教师要做什么？怎样做？才能帮助学生更好地进行对话性实践？这就要求通过知识的学习，做到以学设教、以学观教、以学改教[1]，从而获得关键能力（实验探究、证据推理、模型认知等），养成必备品格（尊重事实、科学态度、社会责任等）。

教师在组织教学活动之前应该先问自己4个问题： 为什么学？学什么？怎样学或教？学到什么水平[2]？这也是反映了教学活动的价值与意义、内容与目标、任务与活动、评估与自省等4个维度。本文以人教版《普通高中教科书·化学（第一册）》[3]第2章第1节“钠及其化合物（第1课时）”内容为例阐述化学教学的一般思维、出发点与评价。

1  为什么学

“为什么学”是某一个特定学习主题的价值与意义问题。化学是学习生物学、材料学、医学、环境科学等学科的基础和工具。其研究内容有： 第一，物质组成的及各组分的比例，物质构成的微粒是什么，微粒间有什么作用以及微粒间的位置关系，它是打开物质世界的密码;第二，微粒为什么会发生转化和结合，构建认识物质转化的科学模型，如原子是由原子核与各能层上运动的电子构成的，这些电子运动状态、能量、轨迹呈现一定的规律性等;第三，研究微粒之间结合的定量关系，为什么Na和Cl结合微粒个数比是1∶1、Mg和Cl结合就是1∶2，而H和O的结合既可以是1∶1，也可以是2∶1;第四，研究微粒之间结合与分离需要外界能量或物质的介入（根据爱因斯坦质能方程E=mc2，物质与能量介入的本质是一样的）、自发性或反应条件等问题;第五，为什么有些微粒的结合与分离很快，有的却很慢，这是动力学研究的问题。微粒间的分离与结合还存在一定的限度，这是热力学研究的问题。化学学科的学习让学生构建从结构认识物质及其转化的思维模型，从微观结构看物质世界与能量世界的变化与平衡;用实验与理论结合的方法（宏观上）去预测、探索未知世界，改良物质性能，创造新物质，推动社会生产力水

平的发展，丰富与提高人类的生活。培养学习者思维的逻辑能力，提升证据推理水平。

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订》[4]中钠的学习要求： 一是结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解钠及其重要化合物的主要性质以及在生活生产中的应用;二是能列举、描述、辨识典型物质的重要物理性质、化学性质及实验现象，能用化学语言进行表述，能选择角度预测物质的化学性质与变化，并设计实验进行验证，做出分析和解释。钠承担了主族金属元素知识模型与认识模型的构建。从知识角度而言，主族金属最外层电子数少，易失去，能与得电子的非金属单质、氧化物、水或酸等发生反应，学会用氧化还原反应原理预测产物;从认知角度而言，钠的物理性质学习中实验操作与实验现象是科学证据，要学会直接观察（看、听、闻、触）与间接观察（测量、测定、查阅），学会将观察结果用专业的语言进行表述。用实验现象联系、解释化学性质与结构的关系，再从结构出发预测性质，构建金属及其化合物的认识模型。

2  學什么

“学什么”是内容要求与学业要求的问题。如果学习仅仅是为了完成课程标准中的内容要求和学业要求，最多算是学会了某些化学知识。真正的学习不仅要获得阅读、探究、批判、证明、推理和表达等关键能力，同时还要求默化养成自律、尊重、严谨和自省的必备品格，更重要的是逐步树立科学求真、实事求是、责任担当的正确价值观与人生观。钠的教学内容承载着学科核心素养向人的综合素养转化的任务。

2.1  学会观察与描述

观察和描述是化学学科的重要学习方法。实验操作、实验现象、物理性质等都需要通过观察，并用正确的专业的学科语言进行表达。例如，氯化氢在空气中形成白雾，而Na在Cl2中反应产生白烟，两者不能混淆： 雾是液态小液滴，烟是固态小颗粒。以往的学习中，我们对观察的理解往往是看到的、听到的、闻到的、触摸到的等直观感受，称为直接观察，而化学学习还要引导学生怎样知道钠的熔点、沸点、密度和硬度等，这就需要通过一定的仪器或操作程序进行测定，这是间接观察。例如关于钠的物理性质的观察教学实证如下。

[活动1： 学会观察]教师戴上护目镜，从煤油中取出一块钠，用滤纸吸干煤油，放在玻璃片上，用小刀切一小块钠，并用镊子夹起，切口面向学生，然后放在表面皿中。

问题1： 你观察到教师做了什么？

问题2： 说出你观察到的钠。

[活动2： 学会描述]把上述实验观察结果说出来，写下来。

问题3： 钠的物理性质怎样（专业化）描述？例如密度比水小，小多少？是多少？在什么条件下测定？

问题4： 刚才没有观察到的性质，或者无法准确知道的参数，你还想知道哪些？怎样获取？

对于观察结果的描述，也要相对专业。我们可以说金属钠质软，这说明硬度比较小，但质软更多的是感性描述，是相对什么物质质软？到底有多软？这就需要定量的描述，即使生活中的钢铁相对金刚石也可以称为质软，而面包相对于缺牙的人来说也是质硬，这就要有一个统一的标准，正如长度，国际上统一用国际标准米原器作为标准衡量。从进入高中化学学习开始，我们就要引导学生直接观察与间接观察，学会用专业的、准确的语言描述现象和操作，这有利于培养学生思维的严密性与表达的科学性。化学学科在颜色的描述中有时也比较感性，如红色、深红色、紫红色、浅红色、粉红色、红棕色、红褐色、砖红色等，也必须要有较多生活经验的人才能体验到这些“红色”的差异，况且每个人对颜色的认识还有一定的差异。相信将来对颜色的描述会更加准确和科学，如用“色度”进行数值化描述等。

2.2  学会研究物质性质的思路模型

钠和水的反应学生都是比较熟悉的，到了高中如果还是与初中一样组织学习是没有意义的。这里的学习更重要的应从操作、现象、结论中寻找钠的结构与性质的关系（宏观辨识与微观探析）、物质类别与反应的关系;从得失电子角度分析钠与水的反应，从而为预测钠可能和哪些（类）物质反应、可能产物是什么，从而建立一般认识思路模型。

[活动3： 学会预测]活泼金属与水能发生反应，从物质组成角度预测“Na+H2O”的反应产物。并用氧化还原反应原理修正预测的合理性。

生： NaOH和H2。

师： 为什么不是“NaOH+O2”、“Na2O+H2”或“NaH+O2”？

（学生回答以前学过，教材中也有反应的化学方程式，但没有排除另外三种可能性）

师： 钠最外层1个电子，容易失去，从氧化还原的角度判断你的预测是否合理？

学生进行讨论和回答。

实验： 取一个烧杯，向其中加入蒸馏水，滴入3～4滴酚酞，观察现象。切一小块（绿豆大小）钠投入水中，观察并记录现象。

师： 你是从什么现象判断产物中有NaOH和H2？

生： 滴有酚酞的水溶液加入钠之前是无色的，慢慢局部出现红色，后来整个溶液都变成了红色，从而判断有碱性物质生成，推测有NaOH生成;实验中发现“钠球”乱窜，有气流推动，说明产生了气体。

从钠与水的反应原理探讨、方案设计、实验证据和结论形成的过程中，构建了研究物质性质的基本程序，即形成了一种认识模型，如图1所示。

2.3  学会批判性思维

学习的过程是重走前人发现知识的过程，这个过程中会认同某些观点，又会提出新的疑问，在疑问中再思考，更新观点或完善观点。当自己的认识提升后又会提出新的质疑，这就是质疑与认同共生的批判性思维[5]。例如，对于钠的熔点和沸点教材中出现的是97.8℃和883℃，课堂上就有同学质疑： 气压与物质的沸点（或气化温度）有关，气压越低，沸点越低，所以这里表述不准确，需要注明在1个大气压下的熔点与沸点。课堂上笔者给这位同学一个大大的赞。

前面从氧化还原反应的视角探讨了“Na+H2O”反应可能产物的排除原理和思维模型，后面设置了可以选择性进行的Na+盐酸、Na+CuSO4溶液、Na+CO2、Na+Mg（OH）2可能发生的反应及产物预测。课堂中学生选择了探讨“Na+CuSO4溶液”的反應。

学生思考： （1）预测这个反应发生的依据，以及可能的产物？（2）你认为这个实验怎样进行操作？（3）你认为会出现什么现象，可以证明你的预测是合理的，反之是不合理的。

通过师生对话交流确认Na和CuSO4溶液反应经历了两个反应过程：一是Na和H2O反应产生气泡;二是NaOH与CuSO4反应产生蓝色沉淀。

实验取证： 取0.1mol/L CuSO4溶液10mL于小烧杯中，切一小块钠放入其中，观察并记录现象，得出结论，并与预测进行比较。

实验中，师生都观察到了上述现象，但同时看到蓝色沉淀表面有黑色物质和红色物质，对“Na+CuSO4溶液”反应原理产生疑问，认为Na与CuSO4也发生了置换反应。教师再追问： “理论上分析可以实现Na置换出Cu，你认为怎样操作可能实现？”继续追问： “如果发生上述反应，黑色物质又是什么？”从学生的质疑、师生的交流对话到教师提出新的疑问，把新的疑问留给学生作课后思考，同时又提供“钠与硫酸铜溶液反应产物的实验研究”文献[6]，带着悬念和究因的兴趣再进行思考。

3  怎样学

“怎样学”这是情境选择、任务与活动组织的问题。首先要探测学生的已有认知水平，确定目标水平，建立学习的阶梯（最近发展区），其次要明确任务，实施活动，获得关键能力，培养必备品格。

3.1  学生已有认知与增长点分析

“钠及其化合物（第1课时）”是在第1章“物质及其变化”之后学习的第一种主族金属元素，学生已有的知识与能力： （1）知道1～18号元素原子结构特征，初步知道硫酸、氢氧化钠的化学性质，如酸性、碱性等;（2）会用化学方程式、离子方程式表示一些简单的化学反应;（3）会从化合价变化判断与分析氧化还原反应，会用分类的方法认识物质与化学反应。学生已有的认知思维水平： 化学物质、化学反应已经从简单的识记、再现向属于哪一类或这一类物质（或反应）共同性质转化，并会根据某些特征做出假设（预测），并能使用这些方法对单一问题进行分析。

通过这一课时学习，从结构与组成的差异研究钠的化合物，并建立钠及其化合物研究的认识模型，为后续模仿、迁移学习“氯及其化合物”的内容，获得思维延伸与扩展。由此可见，这一内容学习的知识、技能与认知的增长点有： （1）学会观察实验（操作、现象、记录）、分析实验（从观察中分析、查证、推理）、得出结论（解释、说理、反思），如对“Na+H2O”反应实验过程的观察、分析与结论，并建立推理逻辑;（2）学会从原子结构预测可能的性质、并进行证实或证伪，构建科学探究的思维模型;（3）初步学会匹配观点与证据之间的联系，如“Na+H2O”可能产物的预测，并从氧化还原角度进行分析与判断。

3.2  任务与活动的设计

阅读教科书，结合学生已有知识与认知水平，促进这一内容学习目标及认知思维水平的达成，构建金属单质研究的思维模型，确定钠及钠参与的化学反应作为研究的情境载体。从物理性质到化学性质，从与水反应到与其他物质反应，从现象观察分析可能性质到结构、价态预测并多途径证明，实现知识增长与认知进阶，并构建金属单质的学习模型。主要任务与活动设计如表1所示。

4  学得怎样

评估“任务与活动”的实施中知识与认知增长点的达成度，帮助学生建立“结构与性质关系”的核心观念，据此提出从下述角度设计评价框架。

4.1  实验观察与描述能力评价

对学生在课堂演示实验学习活动中的观察能力、分析推理能力、使用化学语言进行定性和定量描述能力的评价，如表2所示。

4.2  研究物质的思路模型构建评价

钠的化学性质之一——钠和水反应对于学生并不陌生。在高一新教材再次出现，目的是通过实验设计、活动和解释，来评价学生研究物质的实验模型与思维水平，如表3所示。

4.3  批判性思维评价

学生对于钠的熔点、沸点的认识水平，能说出其熔点较低，则是实验现象的直观体验（定性水平）;能用具体的温度数据表示（半定量水平）;能说出熔点、沸点与大气压强（定量水平）有关系;能指出并修正完整地表述物质的熔点与沸点（专业科学水平）。这个过程就是学生认同、质疑、修正的批判性思维的发展。

通过思考能得出“Na与CuSO4溶液反应产生红色物质Cu”，则是基于简单物质的置换反应（一元思维）;若能得出“产生蓝色Cu（OH）2沉淀和气泡（H2）”，则是考虑了Na与H2O（介质）反应的影响（二元思维）;实验中观察记录现象有蓝色沉淀、气体及其他类似钠与水反应的现象，则是定向观察（求同思维）;若能发现实验中的异常，如有红色和黑色物质生成，以及其他不同于预测的现象，则是多角度观察（批判性思维）;若能繼续思考、设计方案研究可能生成的物质及产生的原因，则是具有初步的证据意识（求证思维）。

教学设计需要有选择性的活动。一是学生的学习不能过于狭隘，如在做钠的取用、观察与燃烧实验时，并没有给出指令性或方向性单一的观察点，而是让学生在活动中观察、记录、描述。学生回答往往是不一样的，教师可以让更多的学生来表达，不求同一，但求全面（多角度），并在学生观察与描述的基础上引导学生从直接观察过渡到间接观察，将内隐的性质显现出来;二是在研究“Na+H2O”反应之后，又让学生模仿“预测、推理、证明与结论”的过程，自主预测Na还可能与哪些物质反应、可能的现象、预测与推理的依据，并在小组活动中进行讨论、质疑、思辨，形成初步的结论。这个活动具有多维度（物、伙伴、自我）的对话形式，有助于合作、批判、思辨能力的养成，久而久之成为学生的内在素养。

参考文献：

[1]钟启泉著. 课堂转型[M]. 上海： 华东师范大学出版社， 2018： 17～32.

[2]余文森著. 核心素养导向的课堂教学[M]. 上海： 上海教育出版社， 2017： 101～110.

[3]王晶， 毕华林主编. 普通高中教科书·化学（必修第一册）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2019： 31～35.

[4]中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2020： 14～17， 65～67.

[5]杨玉琴. “教、学、评一体化”下的目标设计与达成——基于2017版课标附录案例的批判性思考[J]. 化学教学， 2020， （9）： 3～9.

[6]丁伟. 孙安贵. 钠与硫酸铜溶液反应产物的实验研究[J]. 化学教学， 2017， （8）： 55～57， 72.