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摘要：初中化学结构化学习是以学生化学知识建构过程为明线，以学生认知结构发展过程为暗线，发展学生多维度的高阶思维，形成纵横交错、立体式的结构化学习方式。以探秘石头纸为载体，以生成性资源为抓手，通过设计渐进式的学习任务，建构物质鉴别的一般模型，让学生经历科学探究的完整过程，促进化学思维结构化的发展，最终实现“证据推理与模型认知”化学核心素养的落地生根。
关键词：思维结构化;任务型教学;物质鉴别思维模型
文章编号：1008-0546（2020）09-0041-03
中图分类号：G632.41
文献标识码：B
基于素养为本的化学课堂，需要搭建知识与能力的桥梁，而“结构化”是实现知识向素养转化的有效途径。初中化学结构化学习是以学生化学知识建构过程为明线，以学生认知结构发展过程为暗线，发展学生多维度的高阶思维，形成纵横交错、立体式的结构化学习方式。而任务型教学是一种发展学生思维结构化的有效教学方法、手段或形式，可以为学生提供在真实情境中主动探索，解决问题的机会，从而实现自身的全面发展。本课例在教学过程中，以真实情境为背景，设置由浅入深，因疑到证的学习任务，以科学探究为方法，帮助学生建构物质鉴别的方法，同时培养他们有序的思维习惯，严谨的思维逻辑和质疑的思维方式，形成知识结构化向思维结构化的发展，为“证据推理与模型认知”化学核心素养落到课堂上提供实践参考。
一、教学流程与设计思路
“物质的鉴别”是初中化学教学的难点，也是重要考点，它在教材中的呈现形式却以碎片化的知识渗透在元素化合物的内容中，如氧气和二氧化碳气体的鉴别，酸、碱、盐中溶液的鉴别，有机物中天然纤维和合成纤维等鉴别，没有独立的专题学习，通常以选择题多种物质鉴别的判断和填空的形式考查。大部分学生只能通过已掌握的部分物质的特殊性质加以鉴别，还未形成从各物质成分不同出发，寻找物质物理性质和化学性质不同点，设计不同的实验方案，通过呈现的实验现象不同作为证据，多角度有序地探讨物质鉴别方法。
因此，本课例围绕物质的鉴别展开专题复习，在教学中，以探秘石头纸为线索，设计引导性学习任务，以学生自主实验设计及探究为核心，通过对初中系列知识的有序重组与整合，实施了遇见石头纸-初识石头纸-鉴别石头纸-再探石头纸-重识石头纸五个教学环节，教学过程中，设计了5个学习任务，每个任务中承载着不同的功能与价值。其中在鉴别真假石头纸的学习任务中，开展实验探究，并以实验中的“异常现象”作为生成性资源，拓展由疑求证的学习任务。帮助学生建立物质性质的知识结构化，同时建构物质鉴别的思维结构化模型，发展“证据推理与模型认知”化学核心素养。
二、教学目标
（1）了解木浆纸与石头纸的成分、性质及用途。复习碳酸盐的检验，并根据物质的特性多角度设计物质鉴别的实验方案。
（2）初步学会提出问题、设计方案、获取证据、形成结论和交流评价等科学探究的过程，学会物质鉴别的方法和实验探究的一般思路，培养有序的思维习惯，严谨的思维逻辑和质疑的思维方式。
（3）建立结构、性质和用途间联系的学科思想，通过质疑和求证的实验探究解决问题的过程，培养学生推理与论证科学思维。树立垃圾分类和环境保护的意识。
三、教学重点和难点
重点：设计物质鉴别的实验方案。培养科学探究中实证意识和发展思维结构化。
难点：建构物质鉴别思维模型和实验探究的一般思路。
四、课堂主要教学过程
1.创设情境，引入新课一遇见石头纸
【学习任务1】教师从快递包装箱的主要成分是木浆纸出发，引导学生讨论传统造纸工艺的弊端，需要消耗大量的木材，造成森林资源的过度采伐，使全球森林资源匮乏等环境问题，因此，新型的低碳石头纸应运而生，我们就遇见了石头纸。
设计意图：此任务基于学生已有的经验水平设计，知识内容源于生活，创设的情境对学生来说具有思考性和真实性;利用该情境，从化学视角提炼出有价值的化学研究问题，容易引起学生学习的兴趣。
2.呈现资料，寻找启示一初识石头纸
【学习任务2】视频展示木浆纸和石头纸生产的工业流程，提出任务：请预测石头纸可能具有哪些性质？并提供相关证据？
【学生活动】学生观看资料在线视频，了解木浆纸和石头纸的成分、性质、用途等信息。分析木浆纸与石头纸的成分和性质的差异性，基于学习经验和经验事实预测石头纸的性质如表1所示。
设计意图：引导学生利用多种渠道获取资源支持学习任务，比如基于学生已有的学习经验或事实，在学生预测石头纸的性质的过程，追问学生预测的证据，帮助学生建立物质成分、性质及用途间的关系，建立知识间的关联性与结构化。同时，学生通过收集证据，分析推理，预测新物质的性质，引导学生对预测性质的质疑和评价，培养学生批判性地接收和学习新知识，也是落实证据推理化学核心素养的有效途径。
3.讨论方案，初构模型一鉴别石头纸
【学习任务3】教师展示两张大小相同的白色纸张，组织学生开展鉴别真假石头纸的学习任务，由各个小组设计、汇报实验方案，预测相关现象，并评价或改进实验方案;初步构建物质鉴别模型，并能用模型解决相关问题。
【学生活动1】交流研讨：①依据石头纸的性质设计实验方案;②各小组汇报实验方案如表2所示，并预测可能出现的实验现象。③各小组相互交流和评价，并完善实验方案。
设计意图：引导学生进行物质鉴别的实验方案设计，思路从基于实践经验角度到结合物质特性视角转变，初步建构物质鉴别的思维模型。同时对学生设计的实验方案进行归类整合，方案1-4是利用物质物理性质的差異性，而其他方案是利用物质化学性质不同的角度来设计，培养学生利用分类观来认识物质和鉴别物质的有序的思维习惯。 【学生活动2】各小组根据设计好的实验方案，实施方案，记录现象，得出结论，并分析、讨论“异常”实验现象，归纳总结物质鉴别需要操作简单，现象明显等基本原则，通过实验探究过程中不断尝试和验证，完善物质鉴别思维模型如图1。
设计意图：以鉴别石头纸的真实情境为背景，通过体验科学探究一般过程，初步学会提出问题、设计方案、获取证据、形成结论和交流评价等实验方法探究的一般思路，建立和完善物质鉴别的思维模型。
4.分析异常，应用模型——再探石头纸
【学习任务4】引导学生对实验中的实际现象与预测现象异常的情况进行分析，学生根据实验过程产生的“异常”现象进行质疑再探究，同时修正物质鉴别方案。
【学生活动】“异常现象”如表3所示，应用物质鉴别思维模型推理，解析现象“异常”，可能是由物质的组成成分决定的，引导学生对木浆纸和石头纸成分的再探究，拓展延伸对石头纸和木浆纸工业生产流程的深度学习，工业生产石头纸是将碳酸钙研磨成超细微粒后，吹塑成纸，并经涂布工艺特殊加工，将聚乙烯包裹在碳酸钙表面，所以出现了①和②方案中“异常”现象。而木浆纸制浆工业流程中加入碱性溶液如烧碱等，主要成分有部分碳酸盐残留，所以加盐酸后会有气泡产生。同时，原因的解析也能从初始石头纸的环节找到相关证据。
设计意图：“异常”现象再探究，是对物质鉴别思维模型的逆推应用，同时，基于真实情境的“异常”分析，与学生已有的知识经验产生激烈的冲突，从而激发学生解决真实新问题的欲望，培养学生严谨的思维逻辑和质疑、求证的思维方式。
5.辩证认识，分类回收——重识石头纸
【学习任务5】从辩证的角度了解石头纸的应用与前景，再次引起学生对垃圾分类的关注，树立环保意识。
【学生活动】通过视频了解石头纸随意丢弃会造成一定的环境问题，需要进行分类回收再利用。
设计意图：引导学生从辩证角度认识化学物质，让垃圾分类理念真正有效地内化为学生的基本素养。帮助学生再次树立环境保护的意识，有效落实科学态度与社会责任感的核心素养。
五、教学反思及建议
1.以真实情境为背景，培养学生质疑、求证的思维方式
化学思维结构化的建构，需要以化学知识结构为载体。情境教学的倡导者Brown，Collin，Duguid认为：“知识只有在它们产生及应用的情境中才能产生意义。所以，学习知识的最好方法就是在情境中进行。”同时，2017版《化学课程标准》则进一步明确指出“真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台。”因此，以真实情境为背景的教学，更容易发展学生解决问题和深度思维能力。在教学过程中，从探秘石头纸的真实情境出发，以任务型教学为手段，通过鉴别真假石头纸的环节，引发学生对物质鉴别的探究，教师再利用学生在探究过程中发现的“异常现象”的真实情境，以生成性资源为抓手，再探石头纸，进一步引发学生寻找证据进行推理。当真实的现象情境与学生已有的知识经验产生了冲突，促使学生批判性地接收和学习新知识，建立知识间的相互联系，从而引发学生使用分析、类比、推理等思维方法来形成并修正科学解释，培养了学生质疑、求证的思维方式。
2.以科学探究为方法，帮助学生建构、应用思维模型
思维模型的建构是内隐的，需要外显的科学探究过程做平台。在教学过程中，设计了环环相扣、层层递进的科学探究活动。首先，通过鉴别石头纸来体验科学探究一般过程，初步学会提出问题、设计方案、获取证据、形成结论和交流评价等实验方法探究的一般思路。其次，建立物质鉴别的思维模型，物质成分不同导致物质性质不同，物质性质不同，实验过程中呈现的实验现象不同，从而完成物质的鉴别。接着，以科学探究过程中出现的“异常”现象进行探究活动，注重依据事实进行思维模型的应用和逆推，通过查阅资料、实验等多种手段对证据进行收集、推理和验证，最终解析异常现象的缘由，促进学生对模型建构和应用的理解。最后，培养了学生有序的思维习惯，严谨的思维逻辑和质疑的思维方式，形成知识结构化向思维结構化的发展，为“证据推理与模型认知”化学核心素养落地生根提供课堂实践的参考。
关键词：思维结构化;任务型教学;物质鉴别思维模型
文章编号：1008-0546（2020）09-0041-03
中图分类号：G632.41
文献标识码：B
基于素养为本的化学课堂，需要搭建知识与能力的桥梁，而“结构化”是实现知识向素养转化的有效途径。初中化学结构化学习是以学生化学知识建构过程为明线，以学生认知结构发展过程为暗线，发展学生多维度的高阶思维，形成纵横交错、立体式的结构化学习方式。而任务型教学是一种发展学生思维结构化的有效教学方法、手段或形式，可以为学生提供在真实情境中主动探索，解决问题的机会，从而实现自身的全面发展。本课例在教学过程中，以真实情境为背景，设置由浅入深，因疑到证的学习任务，以科学探究为方法，帮助学生建构物质鉴别的方法，同时培养他们有序的思维习惯，严谨的思维逻辑和质疑的思维方式，形成知识结构化向思维结构化的发展，为“证据推理与模型认知”化学核心素养落到课堂上提供实践参考。
一、教学流程与设计思路
“物质的鉴别”是初中化学教学的难点，也是重要考点，它在教材中的呈现形式却以碎片化的知识渗透在元素化合物的内容中，如氧气和二氧化碳气体的鉴别，酸、碱、盐中溶液的鉴别，有机物中天然纤维和合成纤维等鉴别，没有独立的专题学习，通常以选择题多种物质鉴别的判断和填空的形式考查。大部分学生只能通过已掌握的部分物质的特殊性质加以鉴别，还未形成从各物质成分不同出发，寻找物质物理性质和化学性质不同点，设计不同的实验方案，通过呈现的实验现象不同作为证据，多角度有序地探讨物质鉴别方法。
因此，本课例围绕物质的鉴别展开专题复习，在教学中，以探秘石头纸为线索，设计引导性学习任务，以学生自主实验设计及探究为核心，通过对初中系列知识的有序重组与整合，实施了遇见石头纸-初识石头纸-鉴别石头纸-再探石头纸-重识石头纸五个教学环节，教学过程中，设计了5个学习任务，每个任务中承载着不同的功能与价值。其中在鉴别真假石头纸的学习任务中，开展实验探究，并以实验中的“异常现象”作为生成性资源，拓展由疑求证的学习任务。帮助学生建立物质性质的知识结构化，同时建构物质鉴别的思维结构化模型，发展“证据推理与模型认知”化学核心素养。
二、教学目标
（1）了解木浆纸与石头纸的成分、性质及用途。复习碳酸盐的检验，并根据物质的特性多角度设计物质鉴别的实验方案。
（2）初步学会提出问题、设计方案、获取证据、形成结论和交流评价等科学探究的过程，学会物质鉴别的方法和实验探究的一般思路，培养有序的思维习惯，严谨的思维逻辑和质疑的思维方式。
（3）建立结构、性质和用途间联系的学科思想，通过质疑和求证的实验探究解决问题的过程，培养学生推理与论证科学思维。树立垃圾分类和环境保护的意识。
三、教学重点和难点
重点：设计物质鉴别的实验方案。培养科学探究中实证意识和发展思维结构化。
难点：建构物质鉴别思维模型和实验探究的一般思路。
四、课堂主要教学过程
1.创设情境，引入新课一遇见石头纸
【学习任务1】教师从快递包装箱的主要成分是木浆纸出发，引导学生讨论传统造纸工艺的弊端，需要消耗大量的木材，造成森林资源的过度采伐，使全球森林资源匮乏等环境问题，因此，新型的低碳石头纸应运而生，我们就遇见了石头纸。
设计意图：此任务基于学生已有的经验水平设计，知识内容源于生活，创设的情境对学生来说具有思考性和真实性;利用该情境，从化学视角提炼出有价值的化学研究问题，容易引起学生学习的兴趣。
2.呈现资料，寻找启示一初识石头纸
【学习任务2】视频展示木浆纸和石头纸生产的工业流程，提出任务：请预测石头纸可能具有哪些性质？并提供相关证据？
【学生活动】学生观看资料在线视频，了解木浆纸和石头纸的成分、性质、用途等信息。分析木浆纸与石头纸的成分和性质的差异性，基于学习经验和经验事实预测石头纸的性质如表1所示。
设计意图：引导学生利用多种渠道获取资源支持学习任务，比如基于学生已有的学习经验或事实，在学生预测石头纸的性质的过程，追问学生预测的证据，帮助学生建立物质成分、性质及用途间的关系，建立知识间的关联性与结构化。同时，学生通过收集证据，分析推理，预测新物质的性质，引导学生对预测性质的质疑和评价，培养学生批判性地接收和学习新知识，也是落实证据推理化学核心素养的有效途径。
3.讨论方案，初构模型一鉴别石头纸
【学习任务3】教师展示两张大小相同的白色纸张，组织学生开展鉴别真假石头纸的学习任务，由各个小组设计、汇报实验方案，预测相关现象，并评价或改进实验方案;初步构建物质鉴别模型，并能用模型解决相关问题。
【学生活动1】交流研讨：①依据石头纸的性质设计实验方案;②各小组汇报实验方案如表2所示，并预测可能出现的实验现象。③各小组相互交流和评价，并完善实验方案。
设计意图：引导学生进行物质鉴别的实验方案设计，思路从基于实践经验角度到结合物质特性视角转变，初步建构物质鉴别的思维模型。同时对学生设计的实验方案进行归类整合，方案1-4是利用物质物理性质的差異性，而其他方案是利用物质化学性质不同的角度来设计，培养学生利用分类观来认识物质和鉴别物质的有序的思维习惯。 【学生活动2】各小组根据设计好的实验方案，实施方案，记录现象，得出结论，并分析、讨论“异常”实验现象，归纳总结物质鉴别需要操作简单，现象明显等基本原则，通过实验探究过程中不断尝试和验证，完善物质鉴别思维模型如图1。
设计意图：以鉴别石头纸的真实情境为背景，通过体验科学探究一般过程，初步学会提出问题、设计方案、获取证据、形成结论和交流评价等实验方法探究的一般思路，建立和完善物质鉴别的思维模型。
4.分析异常，应用模型——再探石头纸
【学习任务4】引导学生对实验中的实际现象与预测现象异常的情况进行分析，学生根据实验过程产生的“异常”现象进行质疑再探究，同时修正物质鉴别方案。
【学生活动】“异常现象”如表3所示，应用物质鉴别思维模型推理，解析现象“异常”，可能是由物质的组成成分决定的，引导学生对木浆纸和石头纸成分的再探究，拓展延伸对石头纸和木浆纸工业生产流程的深度学习，工业生产石头纸是将碳酸钙研磨成超细微粒后，吹塑成纸，并经涂布工艺特殊加工，将聚乙烯包裹在碳酸钙表面，所以出现了①和②方案中“异常”现象。而木浆纸制浆工业流程中加入碱性溶液如烧碱等，主要成分有部分碳酸盐残留，所以加盐酸后会有气泡产生。同时，原因的解析也能从初始石头纸的环节找到相关证据。
设计意图：“异常”现象再探究，是对物质鉴别思维模型的逆推应用，同时，基于真实情境的“异常”分析，与学生已有的知识经验产生激烈的冲突，从而激发学生解决真实新问题的欲望，培养学生严谨的思维逻辑和质疑、求证的思维方式。
5.辩证认识，分类回收——重识石头纸
【学习任务5】从辩证的角度了解石头纸的应用与前景，再次引起学生对垃圾分类的关注，树立环保意识。
【学生活动】通过视频了解石头纸随意丢弃会造成一定的环境问题，需要进行分类回收再利用。
设计意图：引导学生从辩证角度认识化学物质，让垃圾分类理念真正有效地内化为学生的基本素养。帮助学生再次树立环境保护的意识，有效落实科学态度与社会责任感的核心素养。
五、教学反思及建议
1.以真实情境为背景，培养学生质疑、求证的思维方式
化学思维结构化的建构，需要以化学知识结构为载体。情境教学的倡导者Brown，Collin，Duguid认为：“知识只有在它们产生及应用的情境中才能产生意义。所以，学习知识的最好方法就是在情境中进行。”同时，2017版《化学课程标准》则进一步明确指出“真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台。”因此，以真实情境为背景的教学，更容易发展学生解决问题和深度思维能力。在教学过程中，从探秘石头纸的真实情境出发，以任务型教学为手段，通过鉴别真假石头纸的环节，引发学生对物质鉴别的探究，教师再利用学生在探究过程中发现的“异常现象”的真实情境，以生成性资源为抓手，再探石头纸，进一步引发学生寻找证据进行推理。当真实的现象情境与学生已有的知识经验产生了冲突，促使学生批判性地接收和学习新知识，建立知识间的相互联系，从而引发学生使用分析、类比、推理等思维方法来形成并修正科学解释，培养了学生质疑、求证的思维方式。
2.以科学探究为方法，帮助学生建构、应用思维模型
思维模型的建构是内隐的，需要外显的科学探究过程做平台。在教学过程中，设计了环环相扣、层层递进的科学探究活动。首先，通过鉴别石头纸来体验科学探究一般过程，初步学会提出问题、设计方案、获取证据、形成结论和交流评价等实验方法探究的一般思路。其次，建立物质鉴别的思维模型，物质成分不同导致物质性质不同，物质性质不同，实验过程中呈现的实验现象不同，从而完成物质的鉴别。接着，以科学探究过程中出现的“异常”现象进行探究活动，注重依据事实进行思维模型的应用和逆推，通过查阅资料、实验等多种手段对证据进行收集、推理和验证，最终解析异常现象的缘由，促进学生对模型建构和应用的理解。最后，培养了学生有序的思维习惯，严谨的思维逻辑和质疑的思维方式，形成知识结构化向思维结構化的发展，为“证据推理与模型认知”化学核心素养落地生根提供课堂实践的参考。