基于學科素養(yǎng)取向的教學實踐

周玉燕

摘要：以“弱電解質的電離”為例，闡述了利用手持技術解決抽象概念建立過程的可能性。利用該實驗手段探究了醋酸稀釋過程導電率變化的區(qū)別，醋酸的電離平衡建立的微觀過程，從而對醋酸的電離進行了宏觀表征、微觀表征、符號表征和曲線表征。探討了如何在四重表征的教學模式下，通過化學概念建構培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)，并對學生在學前和學后進行了測評，對其關于電離平衡觀念的建立進行了比較。

關鍵詞：弱電解質的電離；四重表征；核心素養(yǎng)；手持技術

文章編號：1008-0546（2018）11-0033-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.11.010

一、研究的背景

《普通高中課程標準（2017）》指出了化學學科核心素養(yǎng)包括“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”“科學探究與創(chuàng)新意識”、“科學態(tài)度與社會責任”5個方面。

多重表征理論（Mufti-Representation）指執(zhí)教者將間接經(jīng)驗通過多種信息渠道表達出來，讓學習者自行將新信息和已掌握的知識做關聯(lián)，從而重新組織認知結構并逐步形成新的概念 [1]，執(zhí)教者通常將其應用于化學概念的教學中。錢揚義、畢華林、黃婕等學者在經(jīng)歷了大量教學實踐工作后提出了四重表征教學模式（Tetra-Representation Teachingodel） [2，3 ]。教學工作者通常將其應用于引導學生從本質上建構化學概念、反應本質及原理的教學過程。

二、“弱電解質的電離”的教學設計和實施

化學概念是指將化學現(xiàn)象、化學事實經(jīng)過比較、綜合、分析、歸納、類比等方法抽象出來的理性知識，它是剝離現(xiàn)象的一種高級的思維形態(tài)，反映了化學現(xiàn)象及事實的本質 [5]。目前中學現(xiàn)行使用的三個版本的教材，關于弱電解質電離過程的建立的描述都只是停留在一個較為模糊化的過程，并沒有采用實驗手段來獲取弱電解質的電離存在平衡的事實或證據(jù)，讓學生能夠“看到”“弱電解的電離平衡建立的過程”。因此“弱電解的電離”的概念在這三個版本的教材中，不論對于教師的教學還是學生的學習都是一個難點。

筆者曾有幸在一節(jié)省級公開課中，嘗試利用手持技術將醋酸的電離平衡設計成實驗，探索了在四重表征的教學模式下如何在化學概念教學中培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)。

1.“四重表征”教學模式下建構學科核心素養(yǎng)

（1）環(huán)節(jié)1：創(chuàng)設生活情景→宏觀表征

教師：某“養(yǎng)生廣告”告訴我們：酸性體質的人易生病，所以我們必須攝入某種保健品來調(diào)節(jié)體內(nèi)酸性物質，從而使我們具有健康的“堿性體質”。眾所周知，“山西人愛吃醋，家家有個醋葫蘆”，那么山西人豈不是病倒了一大片？今天這節(jié)課，我們就以山西人最喜愛的“醋”入手，揭秘“養(yǎng)生廣告”的真相。當你將醋酸溶于水后，除了聞到酸味，還看到什么了嗎？那么是否說明醋酸在水里沒有任何變化呢？

學生陷入沉思。

教師：這節(jié)課，我們將借助手持技術，一起探究醋酸溶于水到底發(fā)生了什么變化。是否會真的影響人的體質的酸堿性。

設計意圖：化學知識來源于生活情境和實踐，并且為我們的生活服務。具有一定感性經(jīng)驗的情境創(chuàng)設既有利于學生從生活中發(fā)現(xiàn)化學的神秘之處，又有利于激發(fā)學生的學習興趣，從而以主人公的態(tài)度進入學習者的角色，從化學的視角認識和解決問題。將“酸性體質或堿性體質”之說作為一個“情景脈絡”，讓學生扮演“科普工作者”探秘“養(yǎng)生廣告”的真實性。實現(xiàn)“宏觀表征”從而培養(yǎng)學生“科學精神與社會責任”的核心素養(yǎng)。

（2）環(huán)節(jié)2：宏觀表征→微觀表征→曲線表征

教師：動畫演示醋酸溶于水的過程。從動畫演示過程中，可以看出醋酸在水中以醋酸根、氫離子和醋酸分子的形式存在。這個過程我們看不見任何的明顯現(xiàn)象，該如何驗證醋酸溶于水形成了醋酸根和氫離子呢？

教師：介紹電導率傳感器裝置（圖1）。播放預先錄制的實驗視頻，得到的醋酸的電導率隨溶液體積的變化曲線（圖2）。曲線變化的原因是什么呢？

學生：陷入思考。

設計意圖：對于醋酸的電導率隨著溶液體積的變化曲線，學生在高一的習題中早就耳熟能詳了，但是他們對于這條曲線是怎么通過實驗得出的，并不清楚。筆者在這里通過手持技術展示這個實驗過程，意于啟發(fā)學生從微觀角度探索醋酸溶于水可能發(fā)生哪些變化，培養(yǎng)學生“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)；使學生認識到這條曲線并不是憑空捏造的，是基于一定的實驗得出的，使學生認識到實驗結論是通過證據(jù)推理得到，從而培養(yǎng)學生“證據(jù)推理”的核心素養(yǎng)。

（3）環(huán)節(jié)3：宏觀表征→微觀表征→曲線表征

教師：圖2中曲線上的每一點導電率都在不斷地變化，你要如何證明其中一點電導率的具體變化情況？

學生甲：將醋酸滴加到水中，測其導電率的變化。

學生乙：醋酸的體積和水的體積必須測出。

師生：共同完成實驗，得出醋酸溶于水建立電離平衡過程的曲線（如圖3所示）。

設計意圖：此環(huán)節(jié)是本節(jié)課的亮點之一，也是突破難點的環(huán)節(jié)。學生在環(huán)節(jié)2中獲得“手持技術”這個新信息，在環(huán)節(jié)3中能夠利用這個新信息加以應用：一直連續(xù)變化的曲線，怎么讓它停下來呢？筆者適時給出了提示，降低了難度，引導學生構建了弱電解質溶于水的電離平衡的建立過程的模型，培養(yǎng)了學生“證據(jù)推理與模型認知”的核心素養(yǎng)。

（4）環(huán)節(jié)4：符號表征

師生：分析曲線變化的原因。

學生：用化學用語表示醋酸電離平衡過程。

CH3COOH[?]CH3COO-+H+

教師：醋酸電離的程度如何呢？

學生：測H+的濃度。

教師：能否用類似化學平衡常數(shù)來表示醋酸電離平衡的程度呢？

學生：根據(jù)實驗所得的數(shù)據(jù)完成電離平衡常數(shù)的演算。

設計意圖：學生在建構了宏觀表征、微觀表征、曲線表征的基礎上進行思考：醋酸電離的程度用什么物理量表征呢？該如何從定量的角度去表征醋酸的電離程度？進而引發(fā)學生思考“這個物理量怎么測量得到？”，學生根據(jù)實驗目的進行實驗設計，對所得的曲線進行加工并獲得結論，培養(yǎng)了學生“科學探究與創(chuàng)新意識”和“證據(jù)推理與模型認知”的核心素養(yǎng)。引導學生從化學平衡常數(shù)入手，進行模型認知的應用，使學生的思維完成從定性分析到定量分析的轉換，培養(yǎng)學生基于證據(jù)進行分析推理的學科核心素養(yǎng)。

（5）環(huán)節(jié)5：構建“四重表征”之間的聯(lián)系

教師：請你們用剛才所學的知識揭秘“養(yǎng)生廣告”的真實面目。

學生：結合“四重表征”的教學思維導圖，小結本節(jié)課的知識要點。

設計意圖：學生將“可逆反應的平衡移動原理”的模型，遷移應用至“弱電解質電離平衡的移動”判斷“酸性體質或堿性體質”之說的真實性，激發(fā)學生運用所學的化學原理去分析生活中的“養(yǎng)生謠言”，從而培養(yǎng)學生“科學精神與社會責任”的核心素養(yǎng)。

2.學生課后的評價反饋

我們通過在學習前后分發(fā)給學生同一份問卷，檢測學生對于電離平衡觀念的看法，以此作為對比來檢驗本節(jié)課所用的教學模式對于核心素養(yǎng)觀念的效果。分發(fā)58份問卷，收回52份問卷，問卷調(diào)查有效。從圖4、圖5的數(shù)據(jù)表明教學效果是令人滿意的。

3.結論

關于“弱電解質的電離”的教學創(chuàng)新設計很多。為了更好地落實“化學學科的核心素養(yǎng)”，筆者對概念原理的教學模式做了新的探索。從學生熟悉的真實的生活情境出發(fā)，在化學反應原理的概念教學中利用手持技術采取“四重表征”的教學模式，通過提出不同的問題實現(xiàn)了學生在不同的表征之間進行轉化，這樣有利于學生在學習抽象概念過程中對概念整體的理解和把握。手持技術的利用更是使學生實現(xiàn)了定性實驗向定量實驗的轉變——曲線表征，可以給予學生更廣闊的邏輯思維空間和判斷依據(jù)，是培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的強有力的手段之一。

參考文獻

[1] 錢揚義.高中師生化學學科關鍵詞概念結構的研究[M].廣州：華南師范大學，2008

[2] 林建芬，盛曉靖，錢揚義.化學“四重表征”教學模式的理論建構與實踐技巧——從15年數(shù)字化手持技術實驗研巧的回顧談起[J].化學教育，2015（7）：1-6

[3] 錢揚義，等.化學概念與化學“學科關鍵詞”的學習與認知[M].北京：科學出版社，2009：168-172

[4] 任斌.基于四重表征教學模式的高中化學概念教學研究[D].銀川：寧夏大學，2017

[5] 鄔超瓊.化學模糊概念的教學及反思[J].中學生數(shù)理化（教與學），2011（5）

[6] 樊琪.心理科學[J].2005（6）：1374-1378