學科核心素養(yǎng)下高中化學實踐型作業(yè)設計的研究

摘 要：高中化學實踐型作業(yè)是指學生在現(xiàn)有知識基礎上，通過網絡查詢資料、參加社會實踐調查、設計實驗方案并動手操作實驗、同伴互助、師生互助、家校互助等以解決社會生活、工業(yè)生產中化學問題的作業(yè)，是既體現(xiàn)基礎性又體現(xiàn)學科核心素養(yǎng)的作業(yè)。在作業(yè)設計實踐上，本文主要從以自然資源為背景、以實驗探究為背景、以當前與化學知識相關的社會熱點問題為背景、以“合作學習”為背景、以提供化學相關材料為背景、以課本基本實驗為背景六個方面對實踐型作業(yè)設計進行闡述。

關鍵詞：核心素養(yǎng)；化學實踐型作業(yè)；創(chuàng)新設計

一、問題背景

“核心素養(yǎng)是學生在接受相應學段的教育過程中，逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格與關鍵能力。它是關于學生知識、技能、情感、態(tài)度、價值觀等多方面要求的結合體；它指向過程，關注學生在其培養(yǎng)過程中的體悟，而非結果導向；同時，核心素養(yǎng)兼具穩(wěn)定性與開放性、發(fā)展性，是一個伴隨終身可持續(xù)發(fā)展、與時俱進的動態(tài)優(yōu)化過程，是個體能夠適應未來社會、促進終身學習、實現(xiàn)全面發(fā)展的基本保障。”[1]高中化學學科核心素養(yǎng)主要涉及“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“實驗探究與創(chuàng)新意識”和“科學精神與社會責任”等五個方面內容。化學學科核心素養(yǎng)從學科教育的角度細化了化學教育教學的目標，體現(xiàn)了化學學科育人的價值。培養(yǎng)化學學科核心素養(yǎng)是在為學生的終身發(fā)展奠基，是評價化學學科教育教學成功與否的關鍵，應貫穿于教學的全過程。

實施多年新課程以來，人們大都在研究課堂教學的改革，也取得了許多成就，但對作業(yè)的研究與改革研究得并不多。目前高中化學教材及教輔資料在作業(yè)的設計與練習方面缺少如下題目：（1）缺少解決實際生活問題的題目；（2）缺少動手實踐的題目；（3）缺少探究體驗的題目；（4）缺少創(chuàng)新性的題目；（5）缺少開放性的題目；（6）缺少小組合作探究的題目。雖然目前的化學作業(yè)對鞏固與檢測學生知識、技能有不可替代的重要作用，但從整體上來說，難以廣泛調動學生的積極性，難以培養(yǎng)學生的科學精神與社會責任。在學科核心素養(yǎng)的導向下，改變原有的學生作業(yè)形式和內容，設計符合學科核心素養(yǎng)與新課程同步配套的作業(yè)，使學生作業(yè)改革與課堂教學改革齊頭并進，是值得我們去認真思索和探究的一個課題。因此，高中化學實踐型作業(yè)的設計探究順應新課程理念，適應學科核心素養(yǎng)導向下學生需要的必備品格與關鍵能力的培養(yǎng)。

二、作業(yè)設計實踐

教學過程中一個很重要的環(huán)節(jié)是學生作業(yè)，它是學生鞏固知識、習得經驗、提高能力的一個重要途徑，是教師與學生之間最基本、最經常、最穩(wěn)定的溝通渠道、對話方式和情感交流形式。高中化學實踐型作業(yè)是指學生在現(xiàn)有知識基礎上，通過網絡查詢資料、參加社會實踐調查、設計實驗方案并動手操作實驗、同伴互助、師生互助、家校互助等以解決社會生活、工業(yè)生產中化學問題的既體現(xiàn)基礎性又體現(xiàn)學科核心素養(yǎng)的作業(yè)。“設計”是指教師根據(jù)普通高中化學課程標準、高考考綱、教材知識及學生具有的知識體系和生活實際對教材主要知識點對試題進行的原創(chuàng)和改編。

1.以自然資源為背景設計實踐型作業(yè)

化學與自然資源聯(lián)系密切，豐富的自然資源為我們設計化學實踐型作業(yè)提供了保障。海洋資源、金屬礦物（如鋁土礦等）含有豐富的化學物質，在物質轉化、元素富集、分離提純、實驗裝置與操作等方面有廣闊的拓展空間，可以借此來設計以化學工藝流程為載體的實踐型作業(yè)。化工生產主要解決如下幾方面的問題：將原料轉化為產品的生產原理；除雜并分離提純產品；控制原料成本與提高產率；減少污染與 “綠色化學”；設備簡單，工藝簡便。化學工藝流程題一般圍繞這些方面設問求解。

【案例一】海洋資源非常豐富，海洋植物如海藻中蘊藏高含量的碘，某學校化學課外活動小組設計如下流程從海藻中提取碘。

（1）海水中也含有碘元素，用海藻而不用海水提取碘的原因是 。

（2）列表并分別寫出流程圖中標注①—⑥的實驗步驟、實驗目的、操作方法及所需儀器或實驗裝置。

（3）步驟⑤中，可以選擇用 來提取碘，理由是 。

（4）提取碘后的水溶液中是否還含有碘？請設計一種簡單的方法進行檢驗： 。

（5）步驟④反應的離子方程式為 ，有同學用H2O2代替Cl2，也可以實現(xiàn)相應的轉化，哪種物質好？ ，理由是 ，請寫出離子方程式： 。

簡析：自然資源幾乎都是復雜的混合物，若要從中獲得某一種物質，必然要經過原料及產品的分離提純，分離提純是自然資源利用的關鍵所在，工藝流程題設計的大多數(shù)環(huán)節(jié)都是分離提純。此外還需要考慮元素的富集（自然資源儲存量大，但濃度低）、物質的轉化（通過氧化還原或形成沉淀等實現(xiàn)）、綠色化學與可持續(xù)發(fā)展等問題。學生完成問題①—⑥，通過由淺入深的多種探究活動，掌握物質分離提純的多種方法，培養(yǎng)學生探究品質。通過“用H2O2代替Cl2”來實現(xiàn)I-→I2的比較，培養(yǎng)學生環(huán)保意識，增強社會責任感。通過海藻中碘元素→I-→I2等微觀粒子之間的轉化反應及離子反應方程式的書寫，到宏觀化學基本實驗現(xiàn)象的觀察與實驗步驟的具體操作，很好地體現(xiàn)了化學是一門基于微觀視角解釋宏觀現(xiàn)象的學科。

2.以實驗探究為背景設計實踐型作業(yè)

作業(yè)的設計既要有深度，又要有探究性，要能激發(fā)學生主動參與探究的興趣與積極性。《普通高中化學課程標準（實驗）》指出“探究學習是學生學習化學的一種重要方式，也是培養(yǎng)學生探究意識和提高探究能力的重要途徑”，“通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學研究的過程，激發(fā)學生學習化學的興趣，強化科學探究的意識，促進學習方式的轉變，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力”[2]。

【案例二】[3]（2009廣東高考21題改編）三草酸合鐵酸鉀晶體K3＼[Fe（C2O4 ）3＼]·3H2O可用于攝影和藍色印刷。某小組將無水三草酸合鐵酸鉀按如圖所示裝置進行實驗并利用實驗室常用儀器、用品和以下限選試劑完成驗證和探究過程。

限選試劑：濃硫酸、1.0 mol·L-1HNO3溶液、1.0 mol·L-1鹽酸、1.0 mol·L-1 NaOH溶液、3% H2O2溶液、0.1mol·L-1KI溶液、0.1 mol·L-1CuSO4溶液、20% KSCN溶液、澄清石灰水、氧化銅、蒸餾水。

（1）若實驗中，觀察到B、F中溶液均變渾濁，則E中的現(xiàn)象是 ，推測三草酸合鐵酸鉀分解的氣體產物是 。

（2）該小組同學查閱資料后推知，固體產物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K2CO3。驗證固體產物中鉀元素存在的方法是 ，現(xiàn)象是 。

（3）固體產物中鐵元素存在形式的探究。

①提出合理假設。

假設一：；

假設二：；

假設三：。

②設計實驗方案證明你的假設。

③實驗過程。

根據(jù)②中方案進行實驗。按下表的格式寫出實驗步驟、預期現(xiàn)象與結論。

簡析：實驗探究題通常有如下幾種類型：對物質特有性質的探究；根據(jù)有關性質或實驗現(xiàn)象對未知物質的探究；對化學反應原理的探究；對物質存在形式的探究等等。本題屬于對物質存在形式與性質的探究，學生要完成這道題，需借助題中所給信息，提出合理假設、設計實驗方案、進行化學實驗、觀察實驗現(xiàn)象、收集實驗證據(jù)，最后結合已經學習的鐵及其化合物的性質得出實驗結論。在探究與實驗的真實情境中，發(fā)展學生“模型認識與證據(jù)推理”“實驗探究與創(chuàng)新意識”的學科核心素養(yǎng)。

3.以當前與化學知識相關的社會熱點問題為背景

設計實踐型作業(yè)

《普通高中化學課程標準》指出：化學科學與生產、生活以及科技的發(fā)展有著密切聯(lián)系，對社會發(fā)展、科技進步和人類生活質量的提高有著廣泛而深刻的影響。高中學生會接觸到很多與化學有關的生活問題，教師在教學中要注意聯(lián)系實際，幫助學生拓寬視野，開闊思路，綜合運用化學及其他學科的知識分析解決有關問題[2＼]。在作業(yè)設計中，可以結合相應的基礎知識，創(chuàng)設學習情境，有意識地融入與社會主義核心價值觀、中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、科技領域的新成就、科學家們的感人事跡等相關內容，體現(xiàn)育人價值導向；有意識地融入化學與社會、環(huán)境、生產生活等相關的內容，體現(xiàn)應用價值導向，突出“科學精神與社會責任”教育。

【案例三】社會調查型作業(yè)——化學與食品安全

【提示】可從如下方面查閱資料，走訪調查。①近年來我國的食品安全問題有哪些？②政府及民眾如何關注“食品安全”事件？③食品安全問題對人民群眾的健康與生活產生哪些影響？④食品安全問題為什么會出現(xiàn)？⑤你認為從根本上如何解決這個問題？⑥你對這個問題有什么感想？……

簡析：社會在發(fā)展進步，人民的生活質量在提高，食品安全備受關注。由于我國食品生產、加工和流通行業(yè)起步較晚，技術和法律法規(guī)不夠完善，近年來如三鹿奶粉、蘇丹紅、毒膠囊、皮鞋酸奶果凍、地溝油、瘦肉精、假綠色豬肉、毒豆芽、毒面粉、染色饅頭、大便臭豆腐等食品安全問題日益凸顯，嚴重威脅消費者的健康和生命安全。食品安全作為一個社會熱點問題，政府與民眾都很關注，當然也會引起青春期學生的關注。將此等熱點問題設計為作業(yè)讓學生參與調查，學生不僅得知問題食品的危害，而且也能從實際調查研究中學到化學知識。設計這種作業(yè)的意圖是通過情境的創(chuàng)設向學生宣傳化學，突出化學在經濟發(fā)展、人類進步、人民健康及環(huán)保中的作用，激發(fā)學生學習化學的興趣，引導學生關注社會熱點，觀察生活實際，關心學科發(fā)展，對學生進行“科學精神與社會責任”核心素養(yǎng)的滲透。

4.以“合作學習”為背景設計實踐型作業(yè)

新課程倡導自主、合作、探究的學習觀。學會合作是時代和生活對現(xiàn)代人的共同要求。合作學習不僅能改變傳統(tǒng)教學師生單一交流的局面，還能發(fā)揮學生學習的積極性、主動性、創(chuàng)造性。新課程倡導下的學生成長應以合作能力的培養(yǎng)為重點。高中化學實踐型作業(yè)的設計打破了傳統(tǒng)作業(yè)“獨立作戰(zhàn)”的形式，變個體型為合作型，讓學生與學生、家長、教師相互切磋，培養(yǎng)學生的合作意識、合作能力和合作品質。

【案例四】思辨型作業(yè)——發(fā)展經濟與保護環(huán)境

【提示】可分為如下幾個環(huán)節(jié)：（1）組織：確定辯題，組建正方和反方辯論團隊，確定評委3～5人，辯論主席1人。（2）準備：辯論雙方收集資料，準備論據(jù)，教師對辯論團隊予以技術上的指導。（3）活動：由主席介紹辯題，宣布比賽規(guī)則。接下來，分別由雙方一辯陳述立論，然后由雙方的二辯、三辯繼續(xù)闡述本方觀點，并予以適當反駁對方。接著進入唇槍舌劍自由辯論階段，最后由雙方四辯總結陳詞。最后評委亮分，觀眾提問，評出勝方、最佳辯手等。

簡析：該題包含著豐富的化學知識，體現(xiàn)了化學與社會、生活、科技等的聯(lián)系。通過辯論，學生不僅感受到了環(huán)保的重要性，也知道了發(fā)展經濟和環(huán)境保護同樣需要知識，需要全社會參與。通過練習，學生不但在學習過程中提高了合作能力，而且對學生的社會價值觀及情感態(tài)度的培養(yǎng)也起了至關重要的作用。

5.提供與化學相關的社會材料為背景設計實踐型作業(yè)

教育是開放的，因為教育的內容、資源及活動等都是開放性的。高中化學實踐型作業(yè)的設計來源于學生的學習生活和社會生活，可以是學生直接接觸的生活方面的，可以是科技制作方面的，可以是化學基礎知識方面的，可以是社會現(xiàn)實的擴展性學習問題，可以是化學前沿的新科技問題等。因此，高中化學實踐型作業(yè)的內容、形式、過程、結果應是多角度、多層面的。

【案例五】閱讀有關資料（實際教學中會提供附頁）或查閱相關資料，完成下題之一：（1）小論文：對酒當歌與自身健康。（2）課本劇：“酒駕與交警”。（3）辯論會：醇馥幽郁與公款消費。（4）海報制作：酒逢知己與酒后駕車。（5）調查報告：醋與人類健康。（以學習小組為單位，分別選擇一個課題來完成，然后匯報交流，展出成果。）

簡析：本題學生借閱讀資料或自己查閱資料，根據(jù)自身實際，從所給“菜單”中，挑選自己喜歡的、適合自己的作業(yè)，通過匯報交流，展出成果，可以增強學生學習的積極性、主動性。把學生作業(yè)與社會現(xiàn)實生活聯(lián)系起來，把學生學習的視角伸向社會、生活的每一個角落，讓學生在熟悉的日常生活中吸取營養(yǎng)，能激發(fā)學生的學習興趣，集聚化學學科核心素養(yǎng)。

6. 以課本基本實驗為背景設計實踐型作業(yè)。

化學是以實驗為基礎的學科。化學實驗對全面提高學生的科學素養(yǎng)有著極為重要的作用。化學實驗設計能力既是實驗能力的重要內容，也是實驗能力的最高層次，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力、全面提高學生的科學素養(yǎng)，形成科學的世界觀和價值觀至關重要[4]。高中化學實踐型作業(yè)的設計應根據(jù)學生的認知結構和知識體系，設計以實驗為基礎的試題，讓學生自主探究，自主實驗，從中體驗學習的樂趣。

【案例六】根據(jù)所學原電池原理，利用生活中易得的材料，開展原電池創(chuàng)新設計和制作大賽。

環(huán)節(jié)：（1）制訂原電池創(chuàng)新設計、制作大賽活動方案和評價方案。（2）尋找合適的電極材料和電解質溶液（收集家庭、學校中日常用品，如：鋁制易拉罐飲料瓶、銅絲、舊電線、曲別針、鉛筆芯、各種水果、廢棄的鐵釘、廢電池、檸檬汁、可樂、食鹽溶液、潔廁靈、白醋、海水等等作為備選材料）。（3）探究并制作最大電流的電池，并完成“原電池的制作”個性化實驗報告的撰寫，實驗原理、實驗方案實施紀錄片以及實驗視頻的拍攝。（4）小組實驗探究和匯報交流。（5）小組之間互評，評選最有創(chuàng)新價值的實驗。（6）歸納總結，成果展出。

簡析：通過本次作業(yè)的完成，不僅可以提高學生的實驗技能和探究能力，也提升了學習化學的興趣。學生作為實驗探究活動的主體，他們在自主學習的基礎上，通過小組合作等形式進行開放式的探究，可以自主合作完成所有的資料查詢、實驗設計等工作。通過小組交流和互評，共享課程資源和創(chuàng)新的快樂，真正體驗“由生活走進化學，由化學走向社會”的新課程理念，同時化學學科核心素養(yǎng)“實驗探究與創(chuàng)新意識”的精神也得到了真正的落實。

三、作業(yè)設計反思

1.學生的學科核心素養(yǎng)是通過化學課程的學習所獲得的，核心素養(yǎng)的后天習得性，決定了學生核心素養(yǎng)的發(fā)展離不開學習。但這種習得不是被動接受，不是以灌輸去培養(yǎng)，它必須通過引導和組織學生積極主動參與多元化的學習活動，讓學生在學習活動中形成自主、合作、探究等多樣化的學習方式，在學習過程中自主獲得化學學科知識、形成化學學科觀念、體驗化學探究的過程。高中化學實踐型作業(yè)與社會、生活、自然、科技聯(lián)系緊密，具有探究性、情境性、開放性、實踐型、體驗性、多元化、民主化等優(yōu)勢，通過化學實踐型作業(yè)的練習有助于促進學生的全面發(fā)展，有助于發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)。

2.教師在高中化學實踐型作業(yè)的設計中，提升了培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的駕馭能力。伴隨著高中化學課程標準的修訂，“立德樹人”根本任務的確立，要求學生在學習中形成科學的核心素養(yǎng)觀，要求教師在教學中能幫助學生形成能體現(xiàn)學科自身本質特征，具有學科性質的核心素養(yǎng)觀。通過高中化學實踐型作業(yè)的設計探究，教師能深刻意識到在教學中要從學科本質或學科特點出發(fā)，幫助學生構建有學科內在邏輯的、體現(xiàn)學科教育價值的知識體系，盡可能使學生在多渠道、開放性的學習中，充分發(fā)揮其參與性、主體性與積極性。教師的教學已不再是單純知識的傳授，而是要注重對學生的全面發(fā)展和個性的培養(yǎng)。同時高中化學實踐型作業(yè)的設計探究拓展了教師的課程資源意識，使教師認識到化學課程資源不僅包括教材、教學設備、實驗室、圖書館，也包括互聯(lián)網、科技館、化工廠、家庭、社會及社會各界人士的人力資源等。課程資源視野開闊了，教師就可以結合自己的實際情況，因地制宜地開發(fā)化學課程資源，讓它為我們的作業(yè)設計服務，為我們的教學服務，為提升學生的學科核心素養(yǎng)服務。

3.“真正的學習能力是培養(yǎng)自己在沒有路牌的地方也能走路的能力” [5]。學生的化學學科核心素養(yǎng)不是與生俱來的，而是通過學生學習的各階段各環(huán)節(jié)長期的教育培養(yǎng)形成的。國家開發(fā)的課程為學生核心素養(yǎng)的形成奠定基礎，而學科的課堂教學是發(fā)展學生核心素養(yǎng)的重要途徑。我們開展的“高中化學實踐型作業(yè)的設計探究”研究，就是在學習學科核心素養(yǎng)內容與內涵的基礎上，盡可能運用作業(yè)的改變進行課堂教學的重構，真正實現(xiàn)核心素養(yǎng)在學科教學中落地生根。

參考文獻

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[4]司有和.杰出中學生的14種能力[M].北京：中國對外翻譯出版公司，2003.

[5]江旭峰，陸燕海.讓核心素養(yǎng)在化學教學中落地——基于中學化學實驗應用與創(chuàng)新視角[J].中學化學教學參考，2017（19）：4-9.