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“元素化学观”在初中教学的实践运用
——《含氧元素物质研究》磨课历程
一、磨教学设计
一节让学生有真正收获的课才是一节有价值的课，我们必须关注学科中最核心的内容及其教育价值以及这些内容之间的联系，也就是教师要明确教什么；然后是学生在学习这些内容时可能出现的问题以及帮助学生学会的教学策略，这就是怎么教的问题。
物质世界是巨大的、丰富的。种类浩繁的物质世界只是一百多种元素组合而成的。每种物质只是由少数几种基本元素按照不同的方法组合而成。 100 多种元素中，有些元素很稀少，有些元素很丰富，大部分元素要与其他的元素结合，只有少量元素在发现时是单独存在。
根据所含物质的种类物质可以分为纯净物和混合物。纯净物通常指具有固定组成和独特性质的物质。纯净物又分为单质和化合物。由同种元素构成的物质称单质。单质是元素存在的一种形式。某些元素可以形成几种单质，称为同素异形体。由不同种元素构成的物质称化合物。化合物是由两种或两种以上元素组成的纯净物，一个化合物分子中至少包含两种或两种以上不同的原子。每种化合物都有确定的化学性质和物理性质，化学家可以通过这些性质把各化合物同所有其他化合物相区分。实验室合成出来的化合物与自然界中发现的化合物，不管来源有什么不同，一种纯的化合物，不管它的量的多少，其组成和性质都应该相同。因为不论是化学家合成出来的还是自然界发现的，同种化合物都是由相同的元素在同样的法则之下形成的。如果两种物质的组成和性质不同，它们一定是由不同的化合物组成的或它们的纯度不同。
根据是否含碳元素，化合物可以分为无机化合物和有机化合物（碳的氧化物和碳酸盐除外）。无机化合物按照组成可以分为酸、碱、盐。化合物水溶液，在电离时生成的阳离子全部是氢离子的化合物叫做酸，电离时生成的阴离子全部是氢氧根离子的化合物叫做碱，电离时生成金属离子和酸根离子的化合物叫做盐。组成有机化合物的元素并不多，除了碳元素外，主要有氢、氧、硫、氮、卤素等元素，但是有机化合物的数量却多得惊人，占已发现的纯物质中的绝大部分。碳是有机化合物的基本元素。
化学元素观是化学教学中的核心问题，教师要首先深入学习、理解。何彩霞老师对初中元素观进行了这样的梳理：首先是对元素的认识，元素是具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子的总称，元素化合价与元素原子的最外层电子有关；其次是从元素角度看物质，物质是由元素组成的，物质可以按照元素组成进行分类，物质的性质与其组成的元素有关，组成元素不同，物质性质不同，化学式表示物质的元素组成；最后是从元素角度看化学反应，在化学反应中元素原子重新组合生成新物质，元素种类不变，由同种元素组成的不同种物质之间可以相互转化，根据化学反应前后元素种类不变，通过实验可以测定物质的元素组成。
让学生形成观念，首先教师心中要有观念，在教学实施前要进行深入的研究，知道哪些是凌驾于知识之上，会让学生终生受益的，我们必须领会清楚并通过一定方式让学生学会的。所以课的设计首先要有教学实施前的深入研究。
形形色色的化学物质是由一百多种元素的，化学元素观是化学中的重要观念。运用化学元素观可以更好地理解物质组成、性质与转化。本节课选用含氧物质 O 2 、 H 2 O 、 CO 、 CO 2 做素材，引领学生走进对化学元素观的思考。
在这节课之前，学生对物质分类以及 O 2 、 H 2 O 、 CO 、 CO 2 各自的化学性质已经分别掌握了，而我们希望学生对物质分类、性质、变化能从元素组成变化角度加以理解，并应用其解决实际问题，这就需要通过本节课的教学，让学生从元素组成角度对物质类别、性质、转化进行系统分析。
根据以上分析，在磨课过程中我制定了以下目标：
知识与技能目标：物质是由元素组成的，物质可以按照元素组成进行分类，化学式表示物质的元素组成，物质的性质与其组成的元素有关，组成元素不同，物质性质不同，在化学反应中元素原子重新组合生成新物质，元素种类不变。
过程与方法目标：在形成元素观的过程中，我还希望学生能够了解研究物质的重要方法之一：分类法；知道研究物质的不同角度：性质与转化、物质与能量。
情感态度与价值观目标：希望学生通过本节课体验学习元素观的功能价值：从元素角度看物质分类、从元素角度看物质性质 、从元素角度看物质变化，并应用其解决实际问题。这是最高层次的要求。
二、磨学生活动设计
在深入研究之后，就要利用合适的载体，设计合理的学生活动，让学生在活动过程中自主形成观念。
按照本课的认识主线，把课分为四个环节：从元素角度看物质组成与分类；从元素角度看物质性质；从元素角度看物质转化；应用元素观解决问题。实际上在课的设计过程中我是根据认知主线选取合适的载体完成活动主线设计的。
环节一的任务是对给出的纯净物进行分类并说出依据。由一种元素组成的物质是单质，由多种元素组成的是化合物，由两种元素组成，其中一种为氧元素的纯净物是氧化物。提出问题后学生会不会自觉地写出化学式？在要求学生叙述原因的过程中他们才会有更多的梳理和更大的收获。磨课过程中，又特地问学生为什么要对物质进行分类，凸显了分类的思想在化学学习中的功能价值。对物质的分类便于化学研究的顺利进行，而从元素角度总结分类方法，便于学生对更多已知或陌生物质分类。
提起氧气和水的物理和化学性质，学生可以滔滔不绝，但他们真的知道原因吗？为了让学生深入思考，在第二个环节中，让学生从微观和宏观两个角度分析物质差异原因。微观上，构成分子的原子不同，分子种类不同，理解分子是保持物质化学性质的最小微粒。宏观上，组成元素种类不同。虽然这节课重点是让学生形成元素观，但培养学生多角度思考问题更重要，哪个观念都不是孤立的，微粒观、元素观都是化学中的重要观念。通过第二个活动设计，让学生自主认识到可以从元素观角度来看物质性质，可知物质的性质与其组成的元素有关，组成元素不同，物质性质不同。
认知主线的第三个环节是从元素角度看物质转化，关注物质性质我们更多的是关注反应的试剂、条件、类型和现象，然而化学反应对我们更为重要的是如何应用，所以把对转化，即用途的关注设计成第三个学生活动。性质与用途是两个不同视角，提起氧气的用途学生肯定非常熟悉，而对用途的关注中物质与能量又是两个不同视角，无论是支持燃烧、支持呼吸，氧气参与的反应都给我们提供了必要的能量。在这个环节里，首先把学生的认识从对性质的关注上升到对用途的关注，并且开阔了看问题的视角。接下来把对用途的关注转移到物质视角，也就是物质的转化。 H 2 和 CO 混合物是重要燃料和工业原料，制备这种气体混合物需要什么原料呢 ? 这是一个设计型任务，对于缺乏系统化学知识的初三学生来说，设计方案肯定千奇百怪。选择这样一个陌生的载体正是为了学生可以摆脱课本束缚，充分发挥想象力。只从元素角度，不考虑其它化学反应原理，这样的设计肯定存在问题，但元素守恒至少为反应提供了可能性，在科技飞速发展的今天，也许学生的设想再适合的条件下就能成为现实呢！当然，在肯定了这样的思维之后还是要告诉学生思考化学问题的视角很多，要综合考虑，丰富我们的视角才能使化学学有所用！可见，我们对化学的研究不光停留在反应条件、试剂、现象、类型上，还要关注反应产物和能量变化。丰富视角，我们才会发现化学很有用。但是，在解决学习中的问题和解释生活中的问题时，元素视角还是首先为反应提供了可能性。
在这节课的设计中，除了从元素角度看物质组成、分类、性质及转化，还融入了很多看问题的视角，如何把这些思想方法灵活运用到解决化学问题的过程中，是第四个环节要解决的问题。从实验室制氧气的三个反应中，学生可以自主看到从元素组成角度看问题为反应提供了可能性。在水变油的活动环节中，不给任何其他信息，静待学生提问，让他们自己思考需要什么，这才是真正有用的思考。学生肯定想要汽油的分子式，这时通过汽油燃烧产物是水、二氧化碳的方式让学生推测汽油所含元素种类，从而判断这种说法是否正确。
在全日制义务教育化学课程标准中提出，化学作为科学教育的重要组成部分，新的化学课程倡导从学生和社会发展的需要出发，激发学生的主动性和创新意识，促使学生积极主动地学习，使获得化学知识和技能的过程也成为理解化学、联系社会生活实际和形成科学价值观的过程。
感受并赞赏化学对改善个人生活和促进社会发展的积极作用，关注与化学有关社会问题，初步形成主动参与社会决策的意识。这正是本节课想要达到的目的。
如何让一节复习课起到唤醒、重组和提升的功效，让学生不是单纯的回忆知识。通过本节课的设计磨课过程可以看出，让学生对知识、内容的被动接受到主动形成，需要精心的课堂设计，关注本质、关注障碍点和好的策略是成功的关键。
实验探究教学中的对话课堂
—《二氧化碳与氢氧化钠反应探究》磨课历程
一、磨教学设计
义务教育阶段化学课程标准的科学探究主题明确提出，科学探究是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。探究教学一方面帮助学生更好地学习理解研究物质及变化的知识和方法，另一方面也能够使学生体验探究的乐趣。除此之外，探究教学更容易让学生真正的参与到学习的过程中来，成为学习的主体，在探究的过程中获得知识，在体验中提高能力。探究教学可以让学生的思维活动充分的展现，更能提高学生的创造性。教师在探究活动中问题的设计非常关键，需要教师把握以下原则：问题能够导向学习的核心内容及核心观念，而不是促使学生机械地接受知识；问题要贯穿于整个学习过程的始终；问题可以分解成一系列与特定内容或论题相关的问题；问题没有显而易见的“正确答案”，能够激发并保持学生的学习兴趣。总之，教师设计探究问题应该能够引导学生发现核心观念、开展深层次思维、实现对学习内容的深度理解。
要做好这样的实验探究活动首先要对所讲内容有深入认识，再结合学生情况制定学习计划。这样，讲什么、怎么讲的问题才能逐步清晰。对话需要载体，需要设计，老师心里先要清楚说什么，然后再预设怎么说，为师生对话、生生对话创造良好的情境。
首先要进行知识分析：我们来看性质探究实验，首先要从目的、原理出发，然后提出假设、进行方案设计与评价、描述现象、进行解释与推论、如何进行系统分析，从体系中找到并排除干扰，使方案得以优化并进行解释论证是教学的关键点，也是学生思维能力培养的重点，严谨的思维逻辑会诞生于此。
如何进行系统分析？如何找到干扰？又如何排除干扰？干扰的来源和排除方法是我们对实验中体系系统分析和控制变量实验思想方法的重要分析载体。分析反应体系的物质、条件、反应、性质和环境中的所有可能的干扰因素，这样的系统分析会帮助我们寻找干扰，再通过除杂、对比、控制等各种方法排除干扰，这些是学生实验思维能力培养的重点。
接下来就是对学生的认识起点、认识终点及障碍点、发展点的深入分析。学生在认识二氧化碳化学性质的过程中，知道二氧化碳能与水、氢氧化钙发生化学反应。在“纸花”实验中，四朵用紫色石蕊浸泡晾干的纸花进行实验，只喷水和只放在干燥二氧化碳集气瓶中的石蕊纸花都不会变红，喷稀醋酸溶液的纸花变红，喷水后放入二氧化碳集气瓶的纸花变红。这样的典型空白对照的实验思想学生已经具备了。在简单的空白对照实验方法的基础上，如何让学生初步具有实验探究的综合性思考能力呢？本课就试图通过对对实验的设计角度系统分析，及干扰问题进行全面分析来突破学生的障碍点，让学生实验探究能力得以发展。
根据以上分析，要制定三维目标，在课前清楚要从哪些方面提升学生水平。知识与技能目标：通过本课对二氧化碳性质进行复习与运用，同时学会获取与运用信息；过程与方法目标是学习从基于物质类别的理论预测与实验探究的角度判断反应能否进行；设计实验、寻找证据、得出结论的实验探究过程；在探究过程中学会排除干扰的思路方法，提升综合性思考的能力；情感态度与价值观目标是体验实验探究过程中思想方法的重要意义，体验科学的严谨与探究的乐趣。
基于以上知识分析和学生分析，学生活动的设计成为实施过程中至关重要的问题，如何引发问题的讨论，如何建立思考问题的方向和角度，如何进行系统分析并确立排除干扰的实验思想，如何建立一个对话的场景，这些都要通过学生活动设计来完成。
二、磨学生活动设计
其实本节课内容的相关案例有很多，但什么时候上，怎么上对学生能力发展的影响是不一样的。如果放在讲完酸碱盐之后，学生已经确认二氧化碳能与氢氧化钠反应了，这就成了假探究，就像聊天时候的没话找话。现在讲，学生只知道二氧化碳与水、与澄清石灰水的反应，不知道酸碱盐之间的反应，从知识上难度很高，但可以通过资料给出，而作为对陌生性质的探究，思维的发展空间就非常大了。在学生的第一个重要活动中要注意：判断反应能否进行绝不是能不能这么简单的事，要说出分析的角度，这样的师生对话对初三刚接触化学的学生来说是个挑战。但为未来从物质的分类的角度进行学习以及实验在化学中的重要作用的理解有着深远的意义。
第二个活动是学生思维容量比较大的实验设计讨论，学生分组活动，互相启发每个人都有充分发表自己意见的机会，在交流中得出方案，并通过细致的思考选择合适的化学语言把方案表达出来。这样的生生交流机会要有时间空间的保证，更要有适于讨论的话题。
在学生讨论实验方案过程中，因为知识所限会有很多困难，为了给生生对话创造更大空间，在课的设计过程中注意不要盲目给出资料，而要顺应学生的思维，在学生提出需求的过程中能准确反映出思维的角度、方向，而直接给出信息则代替了学生的思考，虽然会节约时间，但空间的减小会使学生思维发展受到限制。当然，在课前，教师一定要根据学生情况做出合理预测，课上学生一般会提什么问题？问某种物质间是否反应，问某种物质相遇的现象……他们为什么会问这样的问题呢？一定是想到了对比的方法，只是现在自己还没有明确认识到这个问题。即使是这样，仍然会有老师考虑不到的事情，需要课上根据学生的提问方式推知提问方向，然后灵活给出资料。
第三组学生活动设计是展示与评价，这是高于上一活动环节的思维活动。选取典型设计组学生上去展示，不同组学生间相互质疑，这让学生对实验设计是否科学、证据是否确凿有了进一步思考。在这个环节设计中，老师的语言一定要少，不要用语言、眼神、手势等任何一种外显的方式给学生暗示，让他们充分表达自己的观点，敢于质疑，这样才能有深入的思考，给生生对话创造广阔的空间。
虽然这时候老师很安静，看起来很轻松，实际上这也是老师思维容量最大的阶段。首先，那么多组学生的方案贴在上面，你选谁作代表发言？这需要老师在磨课过程中充分考虑到底有几类设计方案，在展示的五花八门的方案中迅速透过现象看到本质，哪几种设计属于哪类，挑一种相对不太繁琐，便于揭示原理、便于讨论的方案进行展示；其次，要特别认真倾听学生发言，准确找出其优点及错误，还要忍住不能用任何表情，任何提示，这样才能在后面的师生对话环节给学生恰当的指导，同时又给马上要进行的生生对话创造空间。当然，老师还可以简化生生对话，让他们少走弯路，便于对原理及思想方法的关注；也可以诚心制造麻烦，让他们对排除干扰有更深刻的认识。总之，对话的主动权即掌握在学生手里又掌握在老师手里，只有在磨课过程中深入思考，才能在上课过程中随机应变。
这是我在课前做的流程分析，第一个实验设计是用两只软瓶子做气压实验，用蒸馏水做空白对照实验以排除干扰。第二个实验设计是氢氧化钠滴加酚酞后再通二氧化碳，这个实验设计中，学生从练习题中可能知道氢氧化钠溶液遇酚酞变红，但不知道碳酸钠溶液遇酚酞变红，这个时候不能直接给出，要有两手准备，有关碳酸钠溶液与酚酞变红的事实学生问则出现在第二环节，学生不问则会出现在第三环节，也就是展示交流环节，学生实在不问只好老师问，这是对系统分析能力的培养。第三个实验设计是利用碳酸钠和盐酸反应产生气体这一现象进行判断，要先加热，排除系统中碳酸和溶解的二氧化碳可能造成的干扰，同时考虑系统中可能有过量氢氧化钠，要加过量盐酸。第四个实验设计是加入氯化钙溶液，为什么不选用熟悉的澄清石灰水而选用氯化钙溶液呢？是为了排除系统中碳酸和溶解的二氧化碳可能造成的干扰。在磨课阶段，老师先要把这些问题思考清楚，才能在对话过程中有等待、有追问、有引导，让学生在对话中有更大收获。
根据刚才的对话，在第四个活动中，老师要与学生一起梳理排除干扰的必要性及方法，从设计实验的角度及实验证据出发得出必要的结论。
在课堂教学中，教师往往需要判断：学生是否已经真正理解了所授知识，明确了应用知识解决实际问题的过程与方法；是否大部分学生都能顺利应用知识进行问题解决；学生在问题解决过程中是否还面临其他困难。
为了做出正确的判断，师生或生生对话与评价就显得尤为必要。当教师与学生进行了深度对话，或教师多追问几个为什么的时候，才能深入探查学生是否真正理解了问题解决的过程与方法，才能有机会捕捉到学生问题解决中遇到的其他障碍。当发现问题时，教师可以进一步采取相应的教学策略，这样的对话有利于帮助学生搭建问题解决的台阶。
通过本节课可以看出，适宜的师生或生生评价则是鼓励引导更多学生参与问题解决形成能力的一种教学策略，让学生自己描述问题解决的过程，表达并评价问题解决的思路，给学生更多参与表达的机会，是教学中促进学生认识发展的必要环节。

通过学习“走进艾涛老师《含氧元素物质研究》课堂”这一课程，开阔了视野，走出误区，改进自己教学设计的方法。尝试基于教学内容分析和学情分析，确立认知主线，根据认知主线选取合适的载体完成活动主线设计的。在实际教学运用初显成效。
比如在复习二氧化碳和氧气内容的教学中，原来教学的重点放在知识的回顾，想方设法使知识结构化以便让学生更容易掌握，然后设计题目让学生练习，教授学生解题方法，以提高学生的应试能力。学了这课程后，让我明白学科基本观念学习的重要性，并从学科观念的视角组织教学素材能起到事半功倍的教学效果。原来设计教学为图方便总是先拿现成的教案作为模板，在此基础上添加自己的材料作为自己上课之用，这样就禁锢了自己的思想，对业务水平的提高也没有任何帮助。经过学习，我尝试改变习惯，先不看别人的教案，先有自己的思路之后再寻找有用的资料。例如在本节教学中，我先定下了知识与方法并重的目标，然后再寻找能实现我的教学目标的素材。虽然过程有点痛苦，但结果是甜蜜的。 

实际上在课的设计过程中我是根据认知主线选取合适的载体完成活动主线设计的。 
在全日制义务教育化学课程标准中提出，化学作为科学教育的重要组成部分，新的化学课程倡导从学生和社会发展的需要出发，激发学生的主动性和创新意识，促使学生积极主动地学习，使获得化学知识和技能的过程也成为理解化学、联系社会生活实际和形成科学价值观的过程。
需要精心的课堂设计，关注本质、关注障碍点和好的策略是成功的关键

接下来就是对学生的认识起点、认识终点及障碍点、发展点的深入分析。

基于以上知识分析和学生分析，学生活动的设计成为实施过程中至关重要的问题，如何引发问题的讨论，如何建立思考问题的方向和角度，如何进行系统分析并确立排除干扰的实验思想，如何建立一个对话的场景，这些都要通过学生活动设计来完成。