中学化学教学的智慧实践-情境设计

（一）化学教学情境的含义

建构主义认为，教学情境是一种特殊的环境，是教学具体情境的认知逻辑、情感、行为、社会和发展历程等方面背景的综合体，具有文化属性。教学情境是知识获得、理解及应用的文化背景的缩影，学生所要学习的知识不但存在于其中，而且得以在其中应用。

情境，是指一个人在进行某种行动时所处的社会环境，是人们社会行为产生的具体条件，包括真实的情境、想象的情境、暗含的情境三类。在很大程度上，情境可以界定为在特定的环境下，个体行为活动的即时条件。教学情境是在教学中利用学生已有的知识结构和所处的文化背景，创设适宜学生充分发展的认知客体与认知主体之间的情境，使得教学在美好的情境中展开，促使学生积极参与学习活动，从而更好地对知识进行建构，在理解的基础上获得知识，培养能力。同时，富有感情色彩的具体场景，可以激发和调动学生参与学习的积极性和自主学习的热情。

化学教学情境，是指在化学课堂中，为了达到既定目标，教师依据教学内容，运用多种教学手段精心创设的含有化学知识和化学思想的情境。它为化学知识的学习提供信息，提供联想和想象的思维支架，帮助学生发现宏观、微观和符号之间的内在联系，进而引发学生研究问题，解决问题的策略和方法。同时，创设的化学情境也为学生提供积极的情感体验机会，深化学生对化学知识的理解和运用，便于学生活学活用，学以致用。

（二）化学教学情境的设计过程

化学教学过程中创设的教学情境要从教学的实际需要出发，依据教学目标、教学内容创设形象具体的场景或氛围，激发和吸引学生主动学习，从而达到最佳的教学效果。化学教学情境的创设不能随便选取，教师必须经过认真的审视和分析，创设合适的情境，完成教学目标。

1.分析课程和教材

课程标准在宏观层面上规定了学生应该达到的学习水平，是教学的纲领和行为准则；教材是依据课程标准编写的化学知识载体，是课程标准的具体反映，是教师实施教学的主要依据。任何情境的设计都应该与课程标准要求和教材要求为基准，把握课程标准中对相关知识的要求，深入理解课程内涵，防止创设的教学情境超出课标要求。教材是按照知识体系的发展进行编排的，每一个知识点以及知识单元都是按照逻辑结构呈现出来的，教学情境的设计需要按照知识本身的逻辑结构和学生的认知特点进行设计。分析教材中的每一个知识点、教材中的具体案例、教材中提供的活动和图片资源，以及教材内容的编排方式，依据教材但又不拘泥于教材，对教材安排进行灵活的变更，做好情境创设的前期准备工作。

2.分析学生的特征

创设情境的目的是帮助学生理解、深化学习内容，降低学生建构新知识的难度。学生在学习的过程中能否有效地感知教师创设的课堂情境，是否完成知识的建构等因素都会影响情境的教学效果，这就要求教师在设计教学情境时，必须针对学习者的特征进行研究。教师只有在充分考虑学生原有的知识技能、年龄、学习态度、性格特征和心理发展特征的基础上，创设的教学情境才符合学习者的认知发展规律，促进学习者有意义地学习。同时，合理的分析有助于设计适合学生能力与知识水平的问题情境，为选择化学情境提供帮助和指导。对学生特征的分析主要从三方面展开：一是分析学生已经具备了哪些知识；二是分析学生在学习中应用的策略；三是学习过程中可能出现哪些认知变化。基于以上三方面的分析，教师能初步掌握学习者的情况，对教学情境的筛选已经初步形成思路。

3.分析学习内容与实际生活之间的联系

创设情境的目的是帮助学生有效地学习，情境在学生学习中起着重要作用，情境必须是学生能够感知、能够促进知识迁移的学习环境。教师只有正确把握学习内容与实际生活之间的联系，才能从学生熟悉的事物出发设计合理的教学情境。熟悉的情境往往更能引起学生的学习兴趣，激发学生的学习动机，降低学生学习的难度。教师将教学内容与生活实际联系起来，既为学生的学习创设情境，也为学生将化学知识迁移到实际生活中提供条件支持，增强了学生学习的趣味性和实践性，提高了知识学习的价值性。

4.创设合适的教学情境

教师根据前面对课程标准和教材、学生特征以及学习内容与实际生活之间联系的分析，对本节课的教学内容和实际情况有了全面深刻的认识。在此了解的基础上，教师可以利用化学与现实生活和生产创设情境，现实生活中蕴藏着丰富的化学知识，同样化学是源于生活，用于生活的一门学科，现实生活中有取之不尽的丰富资源。教师可以利用典型的事例或者热点新闻创设情境，讲述发生在身边的与化学知识有关的事例，可以让学生感受化学的价值，感悟学习化学知识的重要性。化学史中蕴藏着发现探索过程中一系列的疑问，可以为今天的教学提供极为生动的素材。化学教学离不开实验，化学实验的有趣现象会让学生产生极大的乐趣，教师可以利用实验设置生动、有趣的情境，引起学生的注意。另外，教师还可以利用科学探究活动创设情境，引导学生进行科学探究，最大限度地给予学生学习化学的兴趣。情境的创设不在于样式多变，而是要因地制宜，创设最恰当的才是最有价值的。

（三）化学教学情境的设计原则

中学化学教学情境的设计是根据教学需要，以达成教学目标，教师精心设计出来的，不同形式的课堂、不同的学习目标、不同基础的学生，相适应的教学情境也不尽相同。教学情境设计的有效性将直接影响学生知识建构的有效性。因此，化学教学情境的设计必须符合一定的原则。

1.兴趣性原则

教师创设情境的目的是能够引起学生学习化学的兴趣，并将这种兴趣持久地保持下去。为了保持学生的这种学习兴趣，教师就需要让有意义的知识变得充满乐趣，独具匠心地设计丰富有趣的情和兴趣盎然的境，让学生沉浸在充满乐趣的情境之中，激发学生的内隐学习动机。创设情境的最初目的就是为引起学生的学习兴趣，如何引起学生对情境信息的注意、关注和体验，需要教师了解学生，激发其兴趣爱好。

2.真实性原则

化学情境的创设为学生的学习提供丰富的材料，学生依托情境获得知识，因此，教师创设的化学情境必须真实可靠，不可为了创设情境而随意编造故事或事件，学生在无中生有的教学情境获得的知识是有瑕疵和不完整的。在教学的过程中，教师要善于收集和挖掘隐藏在教学内容背后的信息材料，收藏各种有价值的素材，以便在教学设计的过程中运用。真实的情境更有利于学生知识的学习和迁移应用。

3.递进性原则

知识的学习不可能一蹴而就，而是需要经过一系列建构的过程，由简单到复杂，由低级到高级循序渐进地发展。情境的创设需要多个情境，在不同的阶段以不同的方式依次呈现出来。多个情境之间需要依次呈现出递进的关系，体现出层次性和发展性。多个情境之间要相互联系，步步递进，使学生致力于层层有挑战性的情境中，其求知欲望会变得越来越强。

4.多样性原则

化学教学情境的素材丰富多样，教师根据不同的学生对象，不同的教学内容，创设不同的情境。生活情境、实验情境、故事情境、视频情境、问题情境等都可供教师选择。因此，教师在创设教学情境时要开阔眼界，选择形式多样的情境激发学生的学习动机，为学生提供丰富的学习材料，带给学生新的学习视角，让学生徜徉在丰富多彩的化学世界里学习化学。

（四）化学教学情境的价值体现

1.激发学生内在的学习需要

苏霍姆林斯基说过：“如果教师不想方设法使学生产生情绪高昂和智力振奋的内心状态，就急于传播知识，那么这种知识只能使人对其产生冷漠的态度。而没有情感的脑力劳动就会带来疲倦，没有欢欣鼓舞的心情，学习就会成为学生学习的负担。”好的情境能激发学生的内在学习需要，让学生情绪高昂地投入学习的状态，并可以不断地维持、强化和调整学习动力。

2.让学生体验学习过程

学生的学习过程不应是被动地接受信息的过程，而是理解信息、加工信息、主动建构知识的过程。适宜的情境可以帮助学生理解、组织丰富的学习素材和信息，从而有利于学生主动地建构和探究，有利于学生经历和体验知识的发生和发展过程。

3.发展学生的能力

适宜的情境在为学生提供生动、丰富的学习素材的同时，还提供在实践中运用知识的机会，让学生在生动的应用活动中理解所学的知识，了解问题的前因后果和来龙去脉，进一步认识知识的本质，灵活运用所学的知识科学地思考问题，发展学生应用知识分析、解决问题的能力。

（五）中学化学教学情境的创设

1.利用实验来创设情境

以实验为基础是化学学科的重要特征之一。化学实验作为解决科学问题的重要手段，能呈现、强化、突出物质的各种性质和变化，富有真实性、认知性和应用性，便于人们观察、学习和研究。利用化学实验创设教学情境，不仅有助于激发学生学习化学的兴趣，还能帮助学生理解和掌握化学知识和技能，更重要的是能启迪学生的科学思维，训练学生的科学方法，培养学生的科学态度，加深学生对科学本质的理解，对全面提高学生的科学素养有着极为重要的作用。

例如，在“盐类的水解”这一知识点的导入环节，教师可以这样创设情境：

将镁条插入 CuCl2溶液，仔细观察现象。如何解释此现象？如何验证你的解释是否合理？盐溶液的酸碱性有怎样的规律呢？

学生通过观察可以发现镁条表面有红色固体出现，同时产生无色气泡。对于前一现象，在学生预料之中，不难解释，因为学生已有的知识经验是：较活泼的金属能够将较不活泼的金属从其盐溶液中置换出来。那么，在 Mg 与 CuCl2溶液反应时，Mg 置换出 Cu，即镁条表面有红色固体出现。那为什么此时镁条表面有无色气泡产生呢？这一现象让学生认识到全面观察实验现象、尊重事实、严谨细致的重要性：既要仔细观察预料之中的现象，也要留意预料之外的现象。同时，也让学生意识到已有知识经验对于解决当前问题的局限性，他们的已有知识无法解释此现象，更激发了他们的好奇心：此现象背后的微观本质是什么？由此引发对盐溶液的性质及其性质背后本质和规律的探究。

再如，帮助学生认识“离子反应及其发生的条件”时，人教版高中化学必修1 安排了实验 2-1：（1）向盛有 5mL CuSO4溶液的试管里加入 5mL NaCl 溶液。（2）向盛有 5mL CuSO4溶液的试管里加入 5mL BaCl2溶液。

通过对上述实验现象的分析，引导学生得出，CuSO4溶液与 BaCl2溶液的反应实质是 SO42-和Ba2+的反应，从而引出离子方程式的概念和书写步骤。

2.通过活动创设情境

活动是人的基本生存方式，也是人发展的必要方式。主体在从事改造自然和社会的实践活动中，将外在于人的一切客体信息转化为自身的知识经验、审美情趣。同时，通过分工、交流、协商，把人类历史所积累下来的丰富的知识、经验、智慧内化为己有。思维和意识是活动的内化，是由活动促成的，离开了人的活动，它就会变得不可理解，也不能发展。在教学中，利用活动创设情境，可以让学生通过活动形成对客体的认识，也可以获得对主客体相互作用过程的认识。教师告诉学生结论，不如让学生自己去探索；告诉学生感受，不如让学生获取自己的体验；告诉学生技能要点，不能代替学生的动手实践。活动不仅仅关注知识结果，而且关注其中的过程。

化学教学中除了实验活动之外，还可以设计其他活动。例如，关于“物质的量”概念的提出，可以设计这样的活动：分别取 20 克的黄豆、绿豆、大米，请学生（2 人一组或 4 人一组）数这些豆子、米有多少粒，要求在最短时间内准确地数出来。

颗粒越小，数目越多，数起来越困难，学生为了快而准确地数，就自然会将它们分成“一堆一堆”地来计数。从这个活动可以得出，当我们要计数化学上的原子、分子等微粒时，我们也可以“一堆一堆”地计数，从而迁移到在化学微观世界里也需要这样的一个“堆量”，即“物质的量”。

一般在引入物质的量时，通常会举例：12 个小物品称作一打，500 张纸称作1 令，20 根香烟装成一盒，类似的例子很多。但这样的类比，呈现的是一种既有事实，学生听了，仅仅是知道生活中有这些计数方法。而当学生亲自参与完成一个计数活动，在活动中遇到了物体数额大、数不清的情况，这时学生下意识或者有意识地选择了“一堆一堆”的计数方式，并设定其中一堆是多少。显然，这种选择是自然生发出来，是在任何类似情境中都必然会出现的选择，是在活动中自然形成的认识。再将这种认识迁移到计数化学上的原子、分子等更小的微粒，可以让学生认识到在化学微观世界里也需要这样的一个“堆量”，这样“物质的量”这一概念的出现就有了必要性、有了依据。

当学生在活动中自觉或不自觉地使用“堆量”时，也许他们并未觉得这有何特别之处，但当把这种行为与科学家的做法相联系，他们就会认识到原来他们的做法与科学家有相通之处，这样的活动能让学生感受知识的形成过程。这样获得的知识不是外在强加的，而是学生自己发现的，可以让学生对知识产生亲切感。

3.通过科学史实创设问题情境

在化学教学过程中合理运用科学史实，可以使教学不只局限于知识本身的静态结果，还可以追溯到它的来源和动态演变，揭示出反映在认识过程中的科学态度和科学思想，使学生学到发展知识和运用知识的科学方法，认识科学的本质。在化学发展的历史长河中，涌现了无数优秀的化学家，这些化学家的工作、经历也为教师创设问题情境提供了丰富的素材，通过这类问题情境的创设，能激发学生学习兴趣，能给学生启迪和激励。

例如，在学习“溴”时，引入与溴的发现相关的史实：

科学史实 l：1824 年，法国化学家巴拉尔在研究盐湖中植物的时候，将从大西洋和地中海沿岸采集到的黑角菜燃烧成灰，然后用浸泡的方法得到一种灰黑色的浸取液。他往浸取液中加入氯水和淀粉，溶液即分为两层：下层显蓝色，这说明溶液中有碘，碘遇淀粉变蓝；上层显棕黄色，这是一种以前没有见过的现象。为什么会出现这种现象呢？经巴拉尔的研究，认为可能有两种情况：一是氯与溶液中的碘形成新的氯化碘，这种化合物使溶液呈棕黄色；二是氯把溶液中的新元素置换出来了，因而使上层溶液呈棕黄色。巴拉尔采用多种方法试图分解这种物质，都没有获得成功，于是巴拉尔断定这种物质不是氯和碘的化合物，而是一种与氯和碘都相似的新元素。1826 年 8 月 14 日，法国科学院审查了巴拉尔的新发现，对巴拉尔的发现给予很高的评价，并将这种元素命名为 Bromine（中文译名为溴），含义是恶臭。值得一提的是，巴拉尔取得这一成就时，年仅 23 岁，是大学里默默无闻的助手和学生，他以严谨、科学的态度抓住了成功的机会。

科学史实 2：溴的成功发现，在整个欧洲影响很大，但当时德国化学家李比希却极度懊悔。原来在四年前，李比希曾收到一瓶棕红色的液体，这是一位德国商人给他的，据说是海藻灰的滤液，商人希望李比希能分析说明这瓶液体的成分。以当时李比希的实验设备和实验技术，完全有条件从这瓶液体中发现新元素溴。但是，李比希根本就没有认真地分析，就断定瓶中之物是“氯化碘”，然后就把这瓶液体放在柜子里，一放就是四年。1826 年 8 月 14 日，法国化学家巴拉尔宣布，发现了新元素溴，这种元素性质介于氯和碘之间。李比希看到了巴拉尔的报告以后，马上意识到他以前对那瓶液体的判断是不妥的，后经重新化验，证实其中确实含有溴。就这样，李比希与溴的发现失之交臂。为了警戒自己，李比希把贴有氯化碘标签的瓶子放在一只被他称为“错误之柜”的箱子里，永远作为一种教训。事实证明，李比希对无机化学、有机化学、生物化学、农业化学都做出了卓越的贡献，而且为化学事业培养了一大批第一流的化学家，俄国的齐宁、法国的日拉尔、英国的威廉姆逊、德国的霍夫曼、凯库勒等。

科学史实 3：1825 年，一个年仅 22 岁的青年人，德国海德堡大学的学生罗威，正对家乡的一种矿泉水进行氯气处理，产生一种红棕色的物质。这种物质用乙醚提取，再将乙醚蒸发，则得到红棕色的液溴。所以他也是独立发现溴的化学家。

借助以上科学史实，不仅可以展现溴的发现历程，更能让学生认识科学是在实践探索中不断发展的，科学的发现需要科学家们敏锐的观察力和求真、求实、严谨的科学态度。

4.利用化学与日常生活、生产、社会的结合点创设情境

化学科学与生产、生活以及科技的发展有着密切的联系，对社会发展、科技进步和人类生活质量的提高有着广泛而深刻的影响。在化学教学中，当学习者了解所学知识与日常生活、生产、社会的联系，认识到所学知识的重要价值时，往往能激发他们学习的积极性。因此，教师可从化学与日常生活、生产、社会的结合点入手，以文本、实物、图片、模型和视频资料等多种形式创设情境，使学生有机会运用所学的知识来认识生产、生活中与化学有关的问题，发现化学与生产、生活的联系，体会化学学习的重要性。

以“无机非金属材料的主角——硅”的导入为例。

硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中的大部分岩石、沙子和土壤，约占地壳质量 90%以上。这些含硅的物质——黏土、沙子、玻璃、陶瓷、水泥、计算机芯片、硅太阳能电池和光导纤维、有机硅塑料等（用多媒体展示图片，也可以让学生看各种含硅物质如玻璃、水泥、计算机等实物）。自古至今，人类从使用天然硅的化合物到制得高纯的单晶硅、纯二氧化硅以及制备出性能优异的硅有机化合物，硅一直在人类的生活中扮演着重要角色，随着社会的发展和技术的进步，人们不断发掘出硅及其化合物的新用途，尤其是光纤通信使我们今天的生活发生了革命性巨变。为什么硅及其化合物的用途这么广泛呢？我们说性质决定用途，结构决定性质。那么，硅的性质与它的结构有什么必然联系呢？下面我们就一起来认识无机非金属材料的主角——硅。

【解析】

以上情境可以让学生认识到，物质是由元素组成的，世界万物都是由为数不多的元素组成的；而且化学变化是化学元素的原子重新结合的过程，化学元素的种类在化学反应中不发生变化。学习化学之前，学生看玻璃、水泥、陶瓷，它们是截然不同的物质，学习这节内容之后，学生就会知道这些截然不同的物质都含有硅元素，都是硅酸盐产品。这是“从化学视角来认识我们周围的物质世界”的极好例证。从硅在人类发展进程中扮演的角色的变化，则可以看出人们对物质的探索、认识是不断发展、永无止境的，科学是一个不断探索的过程。

再如，“金属铝的化学性质”教学中，教师采用基于情景教学的教学方法，包括事实情景、经验情景、实验情景和问题情景四个环节。在四个情境下完成对金属铝与水，金属铝与氧气、铝热反应以及铝与酸碱的反应。“金属铝的化学性质”情境教学法案例见图3-9。

图3-9　“金属铝的化学性质”情境教学法

随着课程改革的逐步推进，化学教学方法也发生着相应的变革，教学情境已经成为课堂教学的基本要素。教师在课堂上应适当创造与学习内容相关的情境，引导学生根据教师创设的情境进行知识的深入挖掘，学生更容易建构和理解知识，促使学生积极参与知识学习的整个过程。