基于學(xué)科核心素養(yǎng)的真實(shí)探究課堂構(gòu)建

朱征+劉江田

摘要：以“一瓶抗酸藥引發(fā)的探究”一課為例，闡述了如何基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)，從目標(biāo)定位、資源整合、情境創(chuàng)設(shè)、活動(dòng)設(shè)計(jì)、有效評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)、構(gòu)建真實(shí)的探究課堂。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；探究課堂；設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1008-0546（2017）12-0006-03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.12.002

一、目標(biāo)定位。基于教學(xué)評(píng)一致性理論

1.試題反思

2007年江蘇省學(xué)業(yè)水平測(cè)試曾經(jīng)考查了這樣一題：

某學(xué)校化學(xué)科研小組從文獻(xiàn)資料上獲得如下信息：NaHCO₃在潮濕的空氣中會(huì)緩慢分解成Na₂CO₃、H₂O和CO₂。為了驗(yàn)證這一信息，該科研小組將一瓶在潮濕空氣中久置的NaHCO₃樣品混合均勻后，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

（1）在一個(gè)質(zhì)量為a g的蒸發(fā)皿中加入一些樣品，稱得總質(zhì)量為6 g。用酒精燈對(duì)其充分加熱，冷卻后稱得其總質(zhì)量為c g。殘留在蒸發(fā)皿中的固體是（填化學(xué)式）________。

（2）另稱取相同質(zhì)量的樣品放入錐形瓶中，實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示。為了保證實(shí)驗(yàn)成功，所選用針筒的最大刻度值應(yīng)大于或等于______（mL）。（設(shè)實(shí)驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下進(jìn)行）

（3）打開活塞逐滴加入稀硫酸，至沒有氣泡產(chǎn)生為止。針筒中收集到的氣體折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為V mL（滴入稀硫酸的體積及針筒活塞與內(nèi)壁的摩擦力忽略不計(jì)）。該科研小組設(shè)稱取的每份樣品中Na₂CO₃、NaHCO₃的物質(zhì)的量分別為x、y，且沒有利用化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算，就列出了如下算式：x+y=VmL/（22400mL·tool^-1），他們依據(jù)的原理是__________。根據(jù)相似原理，請(qǐng)完成下列算式：2x+y=________。由上述兩算式，該科研小組通過計(jì)算，得出了樣品中的Na₂CO₃、NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

該題很好地考查了學(xué)生根據(jù)碳酸氫鈉與碳酸鈉的性質(zhì)以及守恒思想和極限思想進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)探究和計(jì)算的能力。讓筆者思考的是，學(xué)生會(huì)做題，但能不能設(shè)計(jì)出這樣的實(shí)驗(yàn)來探究真實(shí)的問題呢？測(cè)定這樣的混合物組成時(shí)，學(xué)生還能設(shè)計(jì)出別的實(shí)驗(yàn)嗎？作為教師，能不能利用該題設(shè)計(jì)出一堂真實(shí)的科學(xué)探究課，將學(xué)生從“紙上談兵”轉(zhuǎn)到“實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練”呢？能不能在科學(xué)探究的課堂中促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展呢？

2.課標(biāo)分析

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》關(guān)于科學(xué)探究的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中要求：“理解科學(xué)探究的一般過程，學(xué)習(xí)運(yùn)用以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的實(shí)證研究方法。初步認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)條件控制、數(shù)據(jù)的定量處理等科學(xué)方法在化學(xué)科學(xué)研究中的應(yīng)用。認(rèn)識(shí)化學(xué)計(jì)量的基本單位——摩爾，能運(yùn)用于相關(guān)的簡(jiǎn)單計(jì)算，體會(huì)定量研究的方法對(duì)研究和學(xué)習(xí)化學(xué)的重要作用。”

在教學(xué)建議中強(qiáng)調(diào)：“充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與探究學(xué)習(xí)的積極性，引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)、觀察、調(diào)查、資料收集、閱讀、討論、辯論等多種方式，在提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)、表達(dá)與交流等活動(dòng)中，增進(jìn)對(duì)科學(xué)探究的理解，發(fā)展科學(xué)探究能力。”

培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是化學(xué)新課程改革的核心目標(biāo)之一，而科學(xué)探究能力培養(yǎng)在本次新課程改革中的重要地位已是不爭(zhēng)的事實(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的一個(gè)重要突破口。

3.學(xué)情分析

筆者這節(jié)課施教的對(duì)象是高一下學(xué)期的學(xué)生，經(jīng)過近兩年的化學(xué)學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)碳酸鈉和碳酸氫鈉這兩種重要的化合物的性質(zhì)、轉(zhuǎn)化、檢驗(yàn)、鑒別等知識(shí)點(diǎn)比較熟悉。

對(duì)于物質(zhì)的檢驗(yàn)、混合物成分的鑒別與含量的測(cè)定等實(shí)驗(yàn)比較熟悉，但是這些知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用大多是在紙筆練習(xí)、測(cè)試中，遇到真實(shí)問題時(shí)，分析問題、設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的能力相對(duì)較弱。

學(xué)生平時(shí)動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)大多數(shù)是定性檢驗(yàn)或鑒別，而定量分析、測(cè)定并計(jì)算的實(shí)驗(yàn)相對(duì)較少。如何設(shè)計(jì)定量實(shí)驗(yàn)、獲取哪些關(guān)鍵數(shù)據(jù)、如何處理數(shù)據(jù)、如何提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性、精確性以及實(shí)驗(yàn)誤差的分析能力有待訓(xùn)練和提高。

基于以上的對(duì)試題、課標(biāo)和學(xué)情的分析以及教學(xué)評(píng)一致性的思考，筆者從知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)維度設(shè)計(jì)了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)：

（1）通過梳理、比較，鞏固碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)異同，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)類比、遷移、應(yīng)用的能力。

（2）通過設(shè)計(jì)方案并定性驗(yàn)證久置的碳酸氫鈉是否發(fā)生分解、定量測(cè)定其中碳酸鈉與碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，鞏固物質(zhì)鑒別、檢驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算、表征和相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作技能，體驗(yàn)科學(xué)探究的方法，提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和探究能力。

（3）在運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識(shí)解釋、解決實(shí)際問題的過程中，體會(huì)化學(xué)的價(jià)值和學(xué)以致用的樂趣；通過小組合作的探究形式，增強(qiáng)合作意識(shí)，鍛煉組內(nèi)、組間的交流評(píng)價(jià)能力，感受團(tuán)隊(duì)合作的重要性，在交流中，培養(yǎng)傾聽的習(xí)慣和尊重的態(tài)度。

二、情境創(chuàng)設(shè)，學(xué)科問題融入生活實(shí)際

化學(xué)是一門與生產(chǎn)生活實(shí)際緊密關(guān)聯(lián)的學(xué)科，對(duì)于高中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)，從能力與素養(yǎng)上的終端評(píng)價(jià)目標(biāo)來看，要能理解化學(xué)學(xué)科、形成信息素養(yǎng)、學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)探究、解決化學(xué)問題。具體要求“能將與化學(xué)相關(guān)的實(shí)際問題分解，綜合運(yùn)用相關(guān)知識(shí)和科學(xué)方法，解決生產(chǎn)、生活實(shí)際和科學(xué)研究中的簡(jiǎn)單化學(xué)問題；”“能設(shè)計(jì)解決簡(jiǎn)單化學(xué)問題的實(shí)驗(yàn)探究方案，能運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)、閱讀資料等多種手段收集證據(jù)，能基于證據(jù)推理形成探究結(jié)論，并運(yùn)用多種方式準(zhǔn)確地表達(dá)探究結(jié)果。”而關(guān)于本節(jié)課涉及到的主要研究對(duì)象，在2016年《江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測(cè)試（必修）說明》中明確指出：“了解鈉等金屬及其重要化合物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例，通過對(duì)鈉等金屬及其重要化合物性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究，增強(qiáng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，發(fā)展科學(xué)探究能力；”“比較碳酸鈉、碳酸氫鈉的溶解性、熱穩(wěn)定性、與酸的反應(yīng)；”“學(xué)會(huì)鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉的方法”等。endprint

碳酸鈉、碳酸氫鈉是高中學(xué)生熟悉的兩種重要物質(zhì)，在日常生活中也很普遍。筆者從一種抗酸藥——碳酸氫鈉片的外包裝說明文字中找到了一些靈感。對(duì)于其中有一些信息，學(xué)生可以理解并解釋，可是關(guān)于其必須保存在干燥處，學(xué)生沒法根據(jù)已有知識(shí)來解釋。從教學(xué)評(píng)的一致性考慮，可以結(jié)合前述考題所考查的核心素養(yǎng)和學(xué)科能力，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，展開科學(xué)探究。在探究中鞏固對(duì)碳酸鈉、碳酸氫鈉兩種主要物質(zhì)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化的認(rèn)知，同時(shí)在相關(guān)定性、定量的探究中鞏固物質(zhì)鑒別、檢驗(yàn)的知識(shí)以及化學(xué)計(jì)算和化學(xué)表征的技能，提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)能力，增強(qiáng)合作意識(shí)。

三、活動(dòng)設(shè)計(jì)。核心素養(yǎng)融于真實(shí)探究

如何借助問題與情境的創(chuàng)設(shè)，構(gòu)建自主有序、真實(shí)有效的教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、技能、方法等認(rèn)知發(fā)展，從而有助于學(xué)生核心素養(yǎng)的形成，筆者分別從情境素材線、學(xué)生活動(dòng)線、知識(shí)邏輯線、認(rèn)知發(fā)展線等四條主線架構(gòu)了整節(jié)課的教學(xué)環(huán)節(jié)，并在不同的環(huán)節(jié)中有意識(shí)地滲透核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

教學(xué)片斷：在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定久置碳酸氫鈉樣品中碳酸氫鈉、碳酸鈉含量的環(huán)節(jié)。學(xué)生經(jīng)過小組討論，分組匯報(bào)了以下一些方案。

方案一：稱取一定質(zhì)量的碳酸氫鈉與碳酸鈉的混合物樣品m₁，充分加熱至恒重并稱取質(zhì)量m₂。根據(jù)碳酸氫鈉受熱分解的原理可知，加熱前后的固體質(zhì)量差（m₁-m₂）是反應(yīng)生成的二氧化碳和水的質(zhì)量之和，可以由此計(jì)算出樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量。計(jì)算思路：

當(dāng)筆者問大家以上三個(gè)方案，哪一個(gè)比較好？理由是什么？同學(xué)們相互評(píng)價(jià)，思維活躍，以下是學(xué)生發(fā)言節(jié)選：

學(xué)生1：我認(rèn)為方案一比較簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)計(jì)算也比較方便。

學(xué)生2：方案一其實(shí)并不簡(jiǎn)單，需要加熱且時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)過程中要不斷“加熱——冷卻——稱重”，直至恒重，比較費(fèi)時(shí)。

學(xué)生3：方案二，氣體體積不準(zhǔn)確，涉及到實(shí)際溫度與標(biāo)準(zhǔn)狀況的換算，而且如果用注射器收集生成的氣體，注射器活塞的阻力也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性。

學(xué)生4：我覺得方案三好，簡(jiǎn)便快速。

在這一教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生們思維發(fā)散，依托碳酸氫鈉、碳酸鈉的性質(zhì)，回憶搜索了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方案和計(jì)算思路，經(jīng)過交流匯總，把常用的熱重法、氣化法（體積、質(zhì)量）都想到了，是一個(gè)理論思辨，邏輯推理的過程。而在方案交流、互評(píng)質(zhì)疑中，氛圍民主開放，學(xué)生們?cè)趦A聽、質(zhì)疑中，強(qiáng)化了化學(xué)實(shí)驗(yàn)觀，經(jīng)歷了“理論——實(shí)踐——理論”的思維構(gòu)建，培養(yǎng)了科學(xué)探究的創(chuàng)新實(shí)踐精神。

回顧整節(jié)課，筆者以一瓶抗酸藥碳酸氫鈉片的保存方法作為一個(gè)認(rèn)知沖突引出本節(jié)課，又以“如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證久置的碳酸氫鈉片已經(jīng)發(fā)生分解？”“如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定久置碳酸氫鈉樣品中碳酸氫鈉、碳酸鈉的含量？”兩個(gè)問題貫穿整節(jié)課。在整個(gè)科學(xué)探究教學(xué)中教師不是把單一結(jié)論傳授給學(xué)生，而是結(jié)合知識(shí)產(chǎn)生的情境引領(lǐng)學(xué)生一起理解科學(xué)知識(shí)。筆者作為教師發(fā)揮的作用就是呈現(xiàn)、引導(dǎo)、啟發(fā)、巡查、指導(dǎo)、評(píng)價(jià)。而學(xué)生圍繞教師提出的問題，提出假設(shè)、收集和整理證據(jù)、運(yùn)用邏輯思維和批判思維，做出推理與解釋，所有活動(dòng)都是和深層次的腦力思維活動(dòng)緊密結(jié)合的，學(xué)生的活動(dòng)充分體現(xiàn)了自主性、合作性、探究性、科學(xué)性。在這節(jié)聯(lián)系生活實(shí)際的真實(shí)探究中，有意識(shí)地培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)知識(shí)再現(xiàn)與辨認(rèn)能力、圖文信息獲取和加工能力、用化學(xué)視角分析解決問題的能力、化學(xué)思維能力以及實(shí)驗(yàn)探究能力等學(xué)科核心素養(yǎng)，效果較好。endprint