基于發展學生核心素養的主題式教學設計實踐探索

鄧小進

摘要：以復習課“化工流程題”為例，通過感知工業生產，賞析高考試題，體悟解題策略三個教學環節，讓學生感知真實有用的化學。期望通過主題式教學設計的實踐探索，更好地發展學生的核心素養。

關鍵詞：教學設計;化工流程;核心素養;主題式教學

文章編號：1008-0546（2018）12-0055-04中圖分類號：G633.8文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.12.018

一、設計思想

1.研究背景

隨著“學生發展核心素養”的發布和“化學學科核心素養”的界定，如何在高三復習中發展學生核心素養成為研究和創新實踐的主題。而江蘇高考第16題化工流程題在高考中區分度高。究其原因是情境新，信息量大，知識綜合應用能力要求高。如何把“實際問題解決”和“發展學生素養”有機結合起來，筆者試圖通過賞析“鋁土礦”為情境的化工流程題，建立問題解決的模型，達成學生能力和素養的提升。

2.設計思路

（1）教學目標

基于江蘇化學卷“厚基礎、重實踐、提能力”的特色，著眼核心素養，制定了本節課的教學目標：

①以鋁土礦為載體，理解化學反應原理，能書寫新情境下的化學反應方程式。

②通過實驗探究、自主互助、交流討論、反思評價等活動，建立問題解決模型，提升信息加工處理及知識綜合運用能力。

③通過賞題、審題、做題、講題、命題等過程，體悟真實、有用的化學。

（2）重點、難點

重點：①信息加工處理的一般方法。

②實驗探究的一般方法。

③建立解化工流程題的模型。

難點：認識試題特點，歸納解題策略，感悟命題思想。? 本節課從感知真實的化工生產出發，通過鏈接課本，真題賞析、拓展研究、交流分享、資料鏈接、命題體驗等活動來提升學生的能力和素養，期望實現重、難點的突破。

（3）教學流程（圖1）

本節課通過觀看化工生產視頻導入，激發學生興趣，引發學生思考。從化工生產流程過渡到課本中鋁土礦提取鋁以及2017年高考題中的流程。通過對比研究流程中的不同和共同之處來認識試題特點。不同之處在堿溶后試題中加NaHCO3溶液（課本中通CO2）生成Al（OH）3。通過做（2）（4）兩小問重構信息處理的一般方法，同時感受工業生產中通過資源循環利用達到效益最大化。共同之處在于流程中都采取了堿溶和電解氧化鋁產生鋁的方法。深入分析發現試題中堿溶時并不是課本中所學情況，引發認知沖突，轉變認識。這時候進行拓展研究鋁與酸（鹽酸和硫酸）的反應。在研究中重構實驗探究的一般方法及在問題解決中優化信息的呈現形式的重要性。之后完成（1）（3）兩小問，感受試題中反映了真實的化學。通過自主完成第5小問后的交流與討論，形成解決化工流程題的模型。在對2017年高考題完成賞題、審題、做題、講題之后進行歸納和小結試題特點以及解題策略。課后再進行自主命題體悟化工生產與化學反應的聯系，提升能力和素養。

二、課堂實錄

環節一：感知工業生產

【導入】觀看鋁土礦提取鋁的工業生產視頻

【問題1】你有什么問題？

【學生】S1：破壞了環境（社會責任）;S2：建議氧化鋁和鋁聯合生產（效益）;S3：工藝要改進（核心反應）;S4：可以開發新原料（創新思想）;S5：質疑氧化鋁的生成（質疑精神）;……

【教師】該視頻中化工流程的呈現形式是什么？

【學生】設備為主線。

【教師】課本中鋁土礦提取鋁的流程大家還有印象嗎？

【投影圖片】展示課本中鋁土礦提取鋁的流程。

【教師】流程的展示形式是什么？

【學生】實際操作為主線。

設計意圖：通過視頻觀看，激發學生的學習興趣，感知化工生產工藝，讓學生體會化學是真實有用的。引導學生關注視頻中化工流程的表現形式（設備），過渡到課本中的化工流程圖（操作），為下面環節研究試題中的化工流程做好鋪墊。

環節二：賞析高考試題

【教師】教材中的流程與高考題中的流程的主線反應有什么不同之處？

【學生】不同之處在堿溶后試題中加NaHCO3溶液（課本中通CO2）生成Al（OH）3。

【教師】請完成試題（2）（4）兩小問。

【教師】電解Ⅱ設計的目的是什么？

【學生1】NaHCO3可以循環利用，提高效益。

【教師】有補充嗎？

【學生2】還有NaOH。

【教師】展示電解方程式。

【投影】新情境方程式書寫 = 一般方法+試題目的。

【教師】交流討論（2）的解題過程。

【交流分享】

【學生1】NaHCO3溶液顯堿性導致溶液pH增大。

【學生2】NaHCO3和NaAlO2生成Na2CO3和Al（OH）3沉淀，NaAlO2溶液堿性強于Na2CO3溶液，可見溶液pH減小。

【學生3】第一步堿溶的時候NaOH應該過量，NaHCO3應該先和NaOH反應，導致溶液pH減小。

【教師】非常好，第二問中信息非常多，信息素養越高，解題才能越精準。

【投影】信息處理加工方法（圖2）

設計意圖：讓學生在做題中感受工業生產中的循環利用，感悟到試題的真。在方程式書寫環節讓學生感受到基礎（一般方法）的重要性，同時要讀懂題目設計的意圖，兩者缺一不可。第二問信息量大，在學生交流討論環節中逐步形成信息加工處理的一般方法。

【教師】教材中的流程與高考題中的流程的主線反應有什么相同之處？

【學生】都是堿溶法，都是電解氧化鋁制鋁。

【追問】堿溶時反應是什么？

【學生1】氧化鋁和氫氧化鈉溶液反應。

【學生2】堿溶時還有SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。

【追問】溶解時呢？

【學生】靜悄悄，學生陷入了沉思。

【教師】化工生產中涉及的反應比較復雜，我們的經驗不一定正確，具體問題要具體分析，要學會證據推理，下面我們利用微型實驗盒來探究我們比較熟悉的鋁與酸（鹽酸、硫酸）的反應。

【學生】教室熱鬧起來，不少人準備動手。

【教師】停，大家知道實驗探究的一般方法嗎（圖3）？

【學生】靜悄悄，學生陷入思考。

【投影】

【教師】大家來講講有什么現象，依據是什么？

【學生1】有氣泡產生，因為會生產氫氣。

【學生2】開始可能沒什么現象，因為鋁表面有一層致密的氧化膜。

【學生】開始做實驗。

【交流分享】

【學生1】硫酸幾乎不反應，鹽酸開始也不反應，后來反應了，越來越劇烈。

【追問】解釋下。

【學生】硫酸不反應是因為氧化膜的原因，鹽酸可能是氯離子和鋁離子的配位作用。

【投影】

【教師】如果我這樣表達（圖4）是不是很清楚？

【學生】齊聲說是。

【教師】了解信息呈現形式（圖5），選擇哪種形式很關鍵。

【投影】

【教師】證實猜想，我們還可以進行文獻研究。

【教師】知網搜索氯離子對金屬及其化合物與酸溶液反應的影響。

設計意圖：通過鋁土礦堿溶過程中二氧化硅和堿的反應，引發學生的認知沖突。通過探究鋁與酸的反應（硫酸和鹽酸），重構實驗探究的一般方法，培養學生文獻檢索的意識。讓學生認識到實際工業生產的復雜性，引導學生尋找隱藏反應，為下一個教學環節做鋪墊。

【教師】展示電解氧化鋁熔爐的圖片，請學生回答問題（3）。

【學生1】石墨電極可能參與了反應，所以容易被消耗。

【學生2】關鍵信息是電解氧化鋁生成鋁和氧氣，在高溫下碳和氧氣反應了，所以容易被消耗。

【教師】抓住了關鍵信息，圍繞了顯性信息，挖掘了隱藏信息。給你點個贊。

【教師】請完成第（5）小問。

【學生】做題。

【交流分享】

【學生1】核心信息是鋁和氮氣的反應，隱藏反應是氯化銨高溫下分解產生了氨氣和氯化氫氣體。可能是它們對反應有促進作用。

【學生2】鋁表面有一層致密的氧化膜，應該是氯化氫氣體有破膜效應。

【教師】找到了隱藏的氧化膜，排除了干擾信息，很好！

【投影】

設計意圖：通過展示真實的熔爐的圖片，把學生從單一的文字信息帶到真實的化工生產。高溫條件下氧氣的產生，自然想到碳和氧氣的反應。第五問中氯化銨的分解容易想到，產生了氨氣與反應物氮氣好像有聯系，這是一個干擾信息。此時學生需基礎知識扎實，知道鋁表面存在氧化膜，想到氯化氫的破膜效應。此題迎刃而解。通過這題引導學生建立解題模型（圖6），把復雜問題簡單化，找到解題策略。

環節三：體悟解題策略

【自主與互助】

【教師】請歸納化工流程題的特點。

【學生1】來自真實的化工生成;問題緊緊圍繞原理處理，核心反應以及產品的分離和提純。

【學生2】化工流程題由三部分組成。

【學生3】化工流程表現由設備或者由操作構成。

【追問】還可以有什么構成嗎？

【學生4】還可以由主要反應構成。

【教師】很好！

【投影】

【教師】你覺得解決化工流程題有哪些策略？

【學生1】信息加工處理好;建立解題模型。

【學生2】瞄準核心反應。

【學生3】要用經驗，但不能被經驗束縛。

【投影】

設計意圖：通過歸納試題特點，尋找解題策略活動，進一步鞏固知識和方法，同時為后面的自主命題做好鋪墊。

【小結提升】

【問題】工業生產關注哪些方面？

【學生1】工業生產關注環保，效益，安全。

【學生2】原材料，能耗，設備。

【問題】化學反應研究哪些方面？

【學生1】反應原理。

【學生2】速率，限度，條件等。

【學生3】操作，裝置。

【投影】

設計意圖：讓學生認識到工業生產目標的實現與化學反應息息相關（圖7），引導學生認識到化學對社會進步的重要貢獻，同時為學生通過自主命題活動更好地理解化工流程題做好鋪墊。

【拓展視野】

【教師】比較拜耳法和堿石灰燒結法制備氧化鋁，看看你有什么發現？

【自主命題】

【教師】課后請根據題頭和題干，自主命制題支，并提供答案，要求立意高、設問巧、答案準。

設計意圖：通過比較兩種工藝流程，感受化學工藝，為實驗綜合題的復習做鋪墊，同時釋疑氧化鋁的產生，發展學生變化觀念與平衡思想的素養。通過嘗試命題，讓學生站在高考命題者的角度，感知情境，感受設問，感悟立意，從而提升能力和素養。

三、教學反思

“主題式復習”是通過精選素材，創設真實的情境，引發一系列的問題，開展相關的活動，在活動中重構知識，轉變行為，提升學生的能力和素養。本節課圍繞2017年江蘇化工流程題，研究了試題的來源、特點以及解題策略。在教學過程中學生參與度高，問題分析的透，策略找的準，教學效果好。下面從三點具體談談體會。

1.“主題式復習”促進了學生的深度學習

深度學習是一種基于高階思維的理解性學習。布盧姆等人在認知學習領域把教學目標分為六個層次：識記、理解、應用、分析、綜合和評價。第一和第二層次為淺層學習，后面幾個層次屬于深度學習。例如2017年高考流程題第5小問，如果告知學生鋁表面有氧化膜，氯化銨分解產生的氯化氫氣體會破壞氧化膜，學生都懂，但下次遇到問題依然無從下手。本節課則是通過一系列的問題培養學生的能力和素養，如在鋁與酸反應實驗探究中讓學生先猜想，猜想的過程就是引導學生進行知識應用的過程，現象出來以后的分析，讓學生感受信息的呈現形式會讓推理更清晰。在問題解決中通過學生及時評價優化了信息加工處理的方法。到了解決復雜環境中的問題的時候學生就能夠處理好相關信息，順利解決問題。整節課將學科知識和方法鑲嵌于問題解決中，所有的問題都需要學生分析、比較和決策。這樣的學習顯然屬于深度學習。

2.“主題式復習”轉變了教師的教學行為

現在的高考模式化學已經沒有太多的時間給學生多練，精講精練成了好多老師的選擇，然而結果往往是學生遇到復雜情境，運用化學知識進行綜合分析的能力跟不上。究其原因還是老師講得透，學生悟的少，識記多，理解少，更高階的思維過程則少之又少，學生的能力素養提升較慢。所以高三復習的走向由“多講多練”“精講精練”“少講多學”，復習方式的轉變實際上是教師教學行為的轉變。“主題式復習”緊緊圍繞高考難點，精挑細選素材，用問題引領學生一步步解析高考試題，尋找解題策略，體悟命題思想。例如本節課化工流程，就選擇了“鋁土礦”的提取作為情境，把試題與真實、有用的化學緊密聯系在一起，通過自主互助、實驗探究等方法，找到了解題的策略，體悟到了命題的思想，提升了學生的能力和素養。

“主題式復習”從根本上轉變了教師的教學行為，教學設計讓學生更積極地參與課堂、一系列的問題把學生引向了深度學習，為高三復習課指明了方向。

3.“主題式復習”落實了學科的核心素養

本節課在觀看化工生產的視頻時就有同學提出氧化鋁的產生提出質疑（拓展視野中有關照），并提出氧化鋁和鋁能不能聯合生產，提高效益。在鋁與酸的實驗探究過程中敢于大膽想象，結合已有知識提出鋁與鹽酸反應會較快，這體現了很好的實驗探究與創新意識及變化觀念與平衡思想。在實驗現象出來后能用化學符號對比分析研究，得出結論。這體現了學生宏觀辨識和微觀探析素養。在高考題解決的過程中逐步形成了信息加工處理的一般方法，建立了解題的模型，這些過程都培養了學生證據推理與模型認知的素養。鋁土礦原材料的替代，提出對化工生產環境的改善，了解化學反應與化工生產的關聯等都發展了學生的科學精神與社會責任。

整節課明線是鋁土礦提取鋁的化工流程，暗線是發展學生的學科核心素養，進而使學生具備能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，本節課嘗試做到從虛擬走向真實，從學科走向學生，從經驗走向科學，從教學走向教育。但由于自身能力素養有限，還有很多不足的地方，今后要多理解核心素養，多促進深度學習，多研究主題教學，多參加專題教研，以期教學相長。

參考文獻

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[3]? 莊嚴，張珣.基于“化學工業流程圖試題”研究現狀的反思及對化工技術教學的建議[J].中學化學教學參考，2014（10）：55-57