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高中化学以多重证据为导向的知识教学研究
——“以金属钠性质与应用”为例
黄智跃1 黄宜美2
（1 莆田第五中学 福建莆田 351100；2 星空体育网页版(中国)官方网站/登录/入口 福建莆田 351100）
摘要:为了纠正高中学生在学习元素及化合物知识中存在死记硬背、机械练习的错误做法，选取高中化学《化学1》教材中“金属钠性质与应用”这一课时,在知识教学中以多重证据为导向,通过对比分析，进行教学研究。
关键词: 高中化学； 金属钠；多重证据；知识教学研究
一、研究背景
元素及化合物知识教学历来是无机化学教学中存在问题较多的一个领域，原因在于其涉及到的内容庞杂，描述性知识及化学方程式繁多，不易记忆，所以学生在学习中常感到枯燥无味、杂乱无章[1]。采取死记硬背、机械练习的大有人在,因此化学也被错误地贴上了“理科中文科”的标签。学生高一学段学完该知识之后，高二学习的是《化学反应原理》、《物质结构》或《有机化学》模块，过了一年甚至更长时间，遗忘性大是可想而知的。高三复习时被迫花大量的时间和精力对基础知识和化学方程式书写进行强化训练，非常被动。为了从定量角度探求以多重证据为导向的知识教学的有效性程度，以苏教版《化学1》 [2]中“金属钠的性质与应用”这一课时为载体，通过对比分析，进行研究。
二、研究依据及目的
“科学探究是一种重要而有效的学习方式”[3]，但并不是所有的问题都适合科学探究。从“科学探究构成要素关系图” [4]（如图1）可以看出：“收集证据”是科学探究中重要的构成要素。
图1 科学探究构成要素关系图
能否换个思路，在科学探究的过程中，在操作层面上，凸显“收集证据”这一要素，把科学探究那种整体性的、全面进攻的态势转化为“为理解、记忆元素及其化合物知识服务”的重点突破呢？当凸显“收集证据”这一要素后，以多重证据为导向的操作流程如图2所示。为了清晰其操作流程，以“如何理解、记忆‘金属钠质软’”为例，所展示的教学流程如图3所示。
 
图2 多重证据操作流程图 图3 多重证据教学流程例图
从定性角度，基于证据的学习比没有证据的学习更有效，因为多重证据能给大脑更强的刺激，从而能够优化学习效果。为了能让学生在掌握化学知识问题上达到理性思考、理解掌握、活学活用和长久记忆的目的，从定量角度，就“多重证据为导向”的知识教学有效性程度问题进行了对比研究。
三、研究对象和方法
选择本校高一年段两个学生学习水平相近的班级为研究对象，高一(2)班为实验组,高一(3)班为参照组,具体情况如表1：
表1 研究对象及具体情况
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班级
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教学时间
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教学方法
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调查时间
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问卷份数
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高一（3）班
（参照组）
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2013年12月17日下午第3节
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讲授法、实验验证法
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2014年1月2日下午第4节
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收回49份
无作废
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高一（2）班
（实验组）
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2013年12月17日下午第2节
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以多重证据为导向
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收回51份
作废1份
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本研究主要是为了检验学生掌握化学知识的思想方法和记忆的持久性，故调查问卷中的问题并不一定是考纲要求的主干知识。本问卷共设计4个问题，根据艾宾浩斯遗忘曲线[5]（如图4所示），对两组学生问卷调查在时间上与上课相距了16天,其目的是为了提高调查数据的可信度。
图4 艾宾浩斯遗忘曲线
四、教学过程、调查结果及分析
1.表2 对“金属钠质软”的教学过程对比、调查结果及分析
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对比班级
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3班
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2班
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教学过程
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[学生实验1] 让学生观察金属钠的保存方法，用小刀切开后观察颜色变化情况。
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①[学生实验1] 让学生观察金属钠的保存方法，用小刀切开后观察颜色变化情况。
②给出数据并引导学生对比分析：
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金属
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银
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铜
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铝
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钠
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硬度（金刚石=10）
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2.5～4
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2.5～3
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2.75
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0.4
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调查问题
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1.你知道金属钠“质软”是基于（ ）
①看课本，听老师说 ②金属钠可以用小刀切割 ③从硬度数据对比加深了印象
A．① B.② C.②③
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选项
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A
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B
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C
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百分率
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3班
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20.4%
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53.1%
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26.5%
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2班
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6.0%
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34.0%
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60.0%
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分析
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A、C选项数据显示：引入了金属硬度的数据，多了一个证据的教学过程，就有更多学生克服依赖课本和老师的讲解，更加注重实验观察和数据分析来加深对金属钠“质软”的印象，实现由定性（教材介绍）→验证（实验）→定量（数据支持）的转变。
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2.表3 对“为什么金属钠可以用于快中子反应堆里的热交换剂”的教学过程对比、调查结果及分析
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对比班级
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3班
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2班
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教学过程
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①展示秦山核电站的图片。②指导学生阅读课本,指出可以用于快中子反应堆里的热交换剂。
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①[信息提示]：Ⅰ. 熔点：钠：97.8℃ ； 钾：63℃。 Ⅱ.当两种金属按一定组成比共熔时，其熔点总比任一组分金属的熔点低。Ⅲ.钠钾合金（钠：22.8%；钾：77.2%）：熔点-12.3℃,具有较高的比热容和较宽的液态范围。
②视频播放（钠钾合金在胶头滴管中的移动如图5所示）。
 ③展示秦山核电站的图片。
图5 视频截图：钠钾合金常温下呈液态
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调查问题
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2.你知道为什么金属钠可以用于快中子反应堆里的热交换剂？（ ）
A.课本有说，但想不起来 B.知道钠钾合金常温下呈液态但没见过 C.看到钠钾合金的熔点数据以及常温下呈液态的视频
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选项
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A
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B
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C
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百分率
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3班
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51.0%
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15.3%
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32.7%
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2班
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12.0%
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12.0%
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76.0%
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分析
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数据显示：有了熔点数据对比（尤其是钠钾合金熔点：-12.3℃）、原理解释、视频呈现的多重证据教学过程，有理有据，大部分学生能理解到位，印象深刻，记忆持久。但2班仍有12.0%的同学选择B选项，说明的确存在上课走神或者遗忘性强的同学。
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3.表4 对“过氧化钠呈淡黄色的记忆来自于？”的教学过程对比、调查结果及分析
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对比班级
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3班
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2班
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教学过程
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①[演示实验2]将一小块钠放在石棉网上加热至燃烧，观察现象。
②由于在石棉网上看到的大部分都是黑色固体，只有中部有少量呈淡黄色，故取出装有过氧化钠的试剂瓶让学生观察。
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①实验改进[6]并演示如图6、图7所示：
 
图6 改进实验装置图 图7 改进实验后生成的过氧化钠
②在展台上展示反应产物,清楚地看到淡黄色的过氧化钠粉末
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调查问题
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3.你对过氧化钠呈淡黄色的记忆来自于（ ）
A.课本里有，老师也有强调过 B.从钠在石棉网上燃烧的产物中看到的 C.老师有特别演示，淡黄色看的很清楚
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选项
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A
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B
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C
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百分率
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3班
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24.5%
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16.3%
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59.2%
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2班
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4.0%
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12.0%
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84.0%
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分析
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调查数据表明：在实验过程中所呈现产物的印象要比原物展示所产生的记忆效果要强得多，但2班B选项的选择率仍为12.0%，与上一题数值惊人相同，说明该班确实存听课效率不高、遗忘性强的学生。
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4.表5 对“怎么记住有关金属钠的化学方程式”的教学过程对比、调查结果及分析
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对比班级
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3班
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2班
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教学过程
(以钠和水反应为例)
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①实验演示:金属钠和水反应。②根据滴加酚酞后的水溶液变红,说明有氢氧化钠生成。③根据熔化后的小球四处游动，并发出嘶嘶的声响，说明有氢气生成。④学生根据产物书写化学方程式。
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①、②、③同左。
④根据金属活动性顺序表，钠可以置换出氢气，说明生成氢气的合理性。
⑤根据化合价的变化情况（电子守恒），得出生成的气体不可能为氧气；根据元素守恒，该气体只能是氢气。
⑥从反应类型上看，该反应属于置换反应。
⑦学生根据上述论证过程书写化学方程式。
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调查问题
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6.你怎么记住并书写有关钠化学性质的化学方程式的？（ ）
A.根据课本提供，多加练习 B.对反应原理不是很清楚，主要靠记忆 C.根据实验现象和相关化学原理，挺清晰的
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选项
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A
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B
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C
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百分率
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3班
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36.7%
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26.6%
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36.7%
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2班
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22.0%
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6.0%
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72.0%
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分析
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从3班、2班A、B选项百分率之和分别为 63.3%和28.0%看出：学生在化学方程式的书写上靠记忆和机械练习的惯性顽固存在。可喜的是：C选项选择率的不同，说明单纯通过强化练习来提高学生对化学方程式的掌握是不可靠的，而有化学反应原理的多重证据所达到的效果更令人满意。
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五、结果与讨论
1.实验组（2班）和参照组（3班）A选项选择率对比结果（如图8所示）与讨论
图8 A选项选择率情况对比
各题有关A选项内容设置的主要目的是为了调查学生在化学相关知识的掌握上对课本和老师讲解的依赖程度，该项选择率越高，说明学生的内化能力、主动性就越弱，对知识的掌握就越被动、越肤浅。对照组(3班)图8中的4道题平均选择率为33.2%，而试验组（2班）平均选择率为11.0%，实验组整体数据明显偏低，说明以多重证据为导向的教学,学生在把握学科本质方面的内化能力越强，记忆更持久。但第4题实验组仍有22.0%的学生认为化学方程式的书写主要依靠多加练习、机械训练，说明要改变这一不良惯性，光靠一次这样的课堂教学是不够的，从而树立起坚持该方法教学的信心，让学生在频繁的多重证据的陶冶下，更加注重学科思想的渗透，开阔思维，积极思考，就一定有更好成效，本研究的数据调查结果本身就给我们以有力的佐证。
2.参照组（3班）和实验组（2班）C选项选择率对比结果（如图9所示）与讨论
图9 C选项选择率情况对比
该选项为本次调查中预设的理想选项，令人疑惑的是：①对照组（3班）在问卷的1、2两题中，上课时老师是没有给学生提供硬度和熔点对比数据以及相关的视频播放的，为什么C选项的选择率仍有26.5%和32.7%？②第3题中，老师没有给该班学生进行实验改进后的演示，为什么选择率仍有59.2%？事后，笔者对该班学生做了访谈。原因有：①本次调查时间为上课后的第16天，两个班级又为隔壁班，学生之间的交流是不可避免的。刚上完课的走廊上，就听到2班对3班学生津津乐道地讲述那些自己觉得好玩的东西。②学生因应试思维的影响，害怕答不好受老师的批评，有迎合的意味存在。对照组因以上原因虽然提高了选择率，但恰恰是对实验组数据的有力映衬，反而凸显该研究的可靠性。对照组(3班) 、试验组（2班）各题C选项平均选择率分别为38.8%、73.0%的数据表明：以多重证据为导向的教学，能够让学生更加理性地开展对化学的学习，是对依赖死记硬背，机械练习的有力转变！多一重证据，就多一份收获。
六、结语
本次的调查分析可知：高中化学中，提倡以多重证据为导向的“元素及化合物”知识教学，在还原化学学科本质，抛弃依赖死记硬背和机械训练的错误做法；在掌握化学知识问题上达到理性思考、理解掌握、活学活用和长久记忆等方面是有好的成效的。
参考文献：
[1]提淑华.提高元素化学的教学质量探析[J].沈阳师范学院学报（自然教学版），1996，（2）
[2]王主浩主编.普通高中课程标准实验教科书.化学1（必修）[M].南京：江苏教育出版社，2009：49～50
[3]中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012
[4]郑长龙.论化学教学中学生得出结论能力的发展[J].化学教育，2003，（7-8）：11～14
[5]张国忠.遗忘规律的探索与应用[J].继续教育研究，2012，（6）：86～88
[6]刘怀乐.钠在空气中燃烧制过氧化钠的再实践和再认识[J].化学教育，2009，（3）：67-69
化学教与学 CN32-1482/G4 2015年第3期
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