高中化学教学中支架搭建的策略研究——以卤素单质与氢气的反应教学为例*

解莎莎，李萍萍，于博扬，王冬梅

(宝鸡文理学院，化学化工学院，宝鸡 721013)

新课改倡导“以学生为本”的教学理念——“学生为主体，教师为主导”。该理念认为，课堂中问题的探索和解决过程应该真正交给学生。支架式教学在呈现以学生为中心的课堂形式上优势明显，它是建构主义的一种教学模式[1]。该模式着力于学生在学习过程中遇到独自不能解决的问题时，教师在其最近发展区内搭建支架，通过师生共同努力，使学生达到潜在发展水平。这里所说的支架是维果斯基社会文化学说中的脚手架，它的选择和使用是支架式教学模式执行的重难点。

教学过程中教师所搭建的支架有多种类型。按照支架的作用不同把支架分为范例支架、问题支架、建议支架、实验支架和工具支架等[2]。不同的支架具有不同的功能，在使用过程中要运用不同的策略。教师常常把问题支架和其他支架互相结合，穿插使用[3]。

1.1 范例支架

范例支架是在学生遇到具体问题，特别是在程序性知识学习过程中，常常会出现思路不完整的困扰时，老师所作的规范性示例。教师在实际的范例支架搭建过程中，不仅要注意范例的正确性和规范性，也要关注学生对支架的理解、模仿、体验、实践、内化和创造等的精细过程，从而逐步解决问题。

1.2 问题支架

问题支架是一些问题链。当学生面临具体问题任务不能独立解决时，教师就需要根据学生已有的认知经验，将问题拆解成一个个互相连接的问题链，并确保问题链串起来的问题相互关联，层层递进，富有一定的逻辑性。学生通过回答老师事先设计好的问题链，能够从中寻找问题的答案，梳理思考问题的角度和层次，从而自主建构知识体系。

教师在设计问题链时应做到以下几点：首先，认真分析学情，了解学生已有的认知结构；
其次，问题设计需要站在章节单元的角度上，符合课标对学生学习目标的要求；
再次，问题的设计要有一定的层次，符合学生的认知规律，问题链中包括的问题不能太多，以免加大学生的思维负担，导致思维不集中。

1.3 建议支架

建议支架是当学生遇到难度较大，专业性较强的问题而手足无措时，教师为其所提供的一种比较直接的思路和方法的建议。教师搭建建议支架时，首先要注意学生对建议有所需求时再进行搭建，即在问题出现后，教师要给学生思考的空间，这样学生才能对建议从心里真正接受；
其次，在搭建建议支架时，语言要合适，要让学生感受到老师是在给建议，这个建议是在帮学生自身解决困惑，要带动学生一起思考。

1.4 实验支架

化学是一门以实验为基础的学科，在教学过程中教师搭建实验支架非常必要。实验支架是老师通过实验的方式帮助学生对物质或者问题所获得的从感性认知到有意义建构的一些具体实验，它能够直观呈现、细化探究思路。因此，在教学过程中，教师要尽量多搭建实验支架。

化学实验根据目的不同，可分为：测量数据内容的实验、探究性实验和验证性实验。教师在搭建相应的实验支架时，要关注实验对本节课的学习目标的帮助，而不是对照课本盲目地做实验。

1.5 类比支架

类比支架是当学生面对具体问题时，如果该问题的类型和学生已有认知结构中的某些问题比较相似时，原有认知结构中的问题解决思路就可以作为现有问题解答的类比支架。类比支架经常在概念原理型内容学习时搭建，教师搭建类比支架就是帮助学生对原有思路进行迁移，类比支架的搭建需要教师做好以下三方面工作：首先，在解决原有知识结构中的问题时，要使学生明白和内化问题的解决思路，不过有些原有思路是学生已有的生活经验。其次，在现有问题的分析上，带着学生先分析问题的特点，尝试让学生发现已有知识和现有问题之间的联系。最后，再鼓励学生将已有思路进行迁移，并对学生的答案进行合适的修正。

1.6 可视化图支架

可视化图支架是一些概念图、思维导图、图表等，它能使学生直观地了解信息或让知识更加系统化结构化。在教师搭建可视化图支架时，要让学生明白可视化图并不是我们学习的主要点，不能让它成为学习的负担，而是让其清晰地感受到可视化图支架是学习的工具，是帮我们在解决实际问题，是解决问题的扛杆。

2.1 教学目标设计

1)通过分析卤素原子结构的相似性和递变性，预测卤素和卤素单质性质自上而下的相似性和递变性。加深学生对元素“位置”“结构”“性质”之间内在联系的认识。

2)通过搜集卤素单质与氢气反应的条件和产物稳定性的证据，并对其进行分析，从而对预测进行验证的过程，培养学生“证据推理与模型认知”的素养。

3)通过预测→验证→应用等探索过程，领悟科学探究的思路，并感受其中的喜悦。

2.2 教学环节

2.2.1 环节一：创设情境，导入新课

教学思路:通过上一节课的学习，学生已经知道卤素在周期表中的位置，掌握了中学常见的卤素单质的物理性质，可能会对卤素单质所具备的化学性质产生好奇。此时，搭建问题支架：“我们学过氯气可以和某种气体在点燃的条件下安静地燃烧，发出苍白色的火焰，这种气体是？是不是所有的卤素单质都具有与氢气反应的这条化学性质，并且反应时也会出现同样的现象？”顺利导入新课。

设计意图:先对卤素单质中的典型气体——氯气和某种气体燃烧出现相应的现象进行提问，然后再引导学生猜测其它气体是否也能出现一样的现象，激发学生的好奇心，进而导入新课。

2.2.2 环节二：根据信息，做出预测

教学思路:结构决定性质，要了解元素单质的性质，就得先从元素原子结构示意图进行分析。此时搭建可视化支架(图1)，请学生仔细阅读并观察图1，分析它们在结构上的相似性和递变性，并尝试分别对卤素和卤素单质的相似性和递变性做出预测。

图1 卤素原子结构示意图

根据学生的预测结果，搭建类比支架：“可以从我们学过的碱金属性质的预测思路进行思考。”接着再引导学生得出非金属性的概念，以及由氟元素到碘元素(由于它们在第ⅦA族的位置上是自上而下的排布，因此后称“卤素自上而下”)的非金属性逐渐减弱，卤素单质的氧化性由上至下同样也是减弱的规律。

设计意图:搭建图表支架，先让学生预测卤素和卤素单质的性质，诊断学生对碱金属元素性质的预测方法是否能迁移到此处。接着再根据学生回答的具体情况，给学生搭建类比支架，既给学生初步展示了“位置” “结构” “性质”之间的关系，又给学生建立了知识点学习前后要发生联系的观念。

2.2.3 环节三：搜集证据，证实预测

教学思路：为了对环节二的预测进行验证，搭建可视化支架(表1)。接着搭建问题支架：“请同学们以小组为单位对表1进行分析，尝试从表格所给出的信息中寻找验证方法并进行说明”，接着请小组同学进行发言。

表1 卤素单质与氢气的反应

不断加热才能缓慢反应；
碘化氢不稳定，在同一条件下同时分解为H2和I2，是可逆反应。

评价小组的回答，并适时地面对全体学生搭建问题支架：“同学们观察到这四个反应，考虑它们都是什么化学反应类型？其中卤素单质在反应中充当什么角色？卤素单质自上而下同样都是和氢气反应，条件一样吗，为什么？”进而引导学生得出卤素单质自上而下氧化性逐渐减弱，卤素自上而下非金属性逐渐减弱。至此也就得到了卤素自上而下非金属性在减弱，即非金属性强弱判断的一种方法——根据非金属单质和氢气反应的难易程度进行判断。

用第二种方法判断元素非金属性强弱时，可以搭建建议支架：“大家在分析表1时，有没有什么信息还没有分析到，那么这条信息是否能帮你提供思路？”引导学生从卤素单质与氢气反应所得氢化物的稳定性角度出发进行分析。根据学生的回答，适时地给学生搭建问题：“卤素单质与氢气反应氢化物由上而下分别是“很稳定”“比较稳定”“不如氯化氢稳定”“不稳定”，同样都是氢化物，稳定性却有如此大的差别，这说明什么?”从而再得出可以从卤素单质与氢气反应生成的氢化物的稳定性进行判断非金属性强弱。

接着给学生再介绍从元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱进行判断。氟元素非金属太强，没有正价，因此卤素最高价氧化物对应的水化物是从氯元素开始，对应的物质分别是HClO4(高氯酸)、HBrO4和HIO4，同浓度下，其酸性越来越弱，也可以证明卤素从上至下非金属性减弱。

设计意图：从表格支架让学生先尝试进行验证猜想，然后再利用问题支架对学生的思路进行修正，既对学生信息提取的能力进行了锻炼，又使得学生在知识自主建构的过程中也真正地成为了课堂的主体。

2.2.4 环节四：归纳总结，得出结论

搭建问题支架：“进行了上述研究的总结：那同学们，自己如果有人请教你：卤素自上而下，非金属性强弱如何变化，你是怎样判断的，你该如何给他解释？”接着根据学生的回答，引导从下三个角度分析：①与氢气反应的难易程度，越容易，则非金属性越强；
②对应的氢化物的稳定性，越稳定，则元素的非金属性越强；
③元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性，酸性越强，则非金属性越强。

这也证实了同一主族，自上而下元素的非金属逐渐减弱。实际上，不仅卤素可以依照上述三种方法判断元素的非金属性强弱，其他的非金属元素也可以按照此种方法进行判断。所以，已知元素的位置(同一主族)就可以得到它们的非金属性强弱，也能得出对应的非金属单质或者化合物的性质，展现位置→结构→性质三者之间的关系。

设计意图：以问题分享的角度搭建问题支架，能让学生以感兴趣的方式自主地对所学内容进行回顾。

2.2.5 环节五：实践应用，内化思路

已知第ⅤA族前四周期的元素自上而下分别是氮、磷、砷。其中，非金属性最强的元素是__________(用元素符号表达)，对应氢化物的稳定性最强的物质是__________(用化学式表达)，最高价氧化物对应水化物的酸性最强的是__________(用化学式表达)。

设计意图：通过搭建问题支架，能让学生很好地对本节课所学内容进行及时、有效地复习。

为了确保支架搭建的有效性，需要教师在教学过程中从以下几方面出发：首先，站在学生的角度上，考虑他们在学习时可能存在的困难。其次，充分了解课本编排的特点，并明确支架搭建的目的。再次，根据不同支架的作用和支架搭建时的要求，适时地搭建合适的支架，以达到让学生真切感受到搭建支架的需要。最后，借助支架顺利解决问题。本文以卤素单质和氢气的反应为例，通过支架搭建的具体实例，来丰富支架搭建的方法和策略，细化教学环节。