學科核心素養引領下的教學設計探索

丁燁

摘要：以“氧化還原反應（第一課時）”一課為抓手，在精準把握課程標準的基礎上，充分發揮教學內的教育功能，確立“宏觀辨識與微觀探析”、“證據推理”為本課重點培育的核心素養。依托課前測試深入了解學生原有認知水平，課內以問題為導向、學生活動為主線，課后發揮后測的評價功能，就如何有效落實學科核心素養進行了教學探索。

關鍵詞：氧化還原反應;核心素養;學生活動

文章編號：1008-0546（2019）06-0060-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.06.017

探索適合學生的教育，實現從“知識本位”向“素養為重”的課堂轉型，是深化課程改革，提升教育教學質量的應然選擇。如何充分發揮教學內容的教育功能、如何在有限的課時內有效培養學生化學學科核心素養？筆者帶著這兩個問題以“氧化還原反應（第一課時，滬教版）”為課題進行了教學探索。

一、課前研究

1.精準把握課程標準，充分發揮教學內容的教育功能，確立課堂中重點培育的核心素養

“氧化還原反應”是高中化學課程中的核心概念，它不僅是十分重要的一種化學反應類型，而且在生產、生活等各個方面具有廣泛的應用，這一概念在具有重要的學科價值和社會價值的同時，又含有較為豐富的學科核心素養發展價值。要培育核心素養，首先要求教師要充分挖掘教學內容可培育的核心素養，要精準地分析、把握學科基本要求和課程標準。在仔細研讀《上海市高中化學學科教學基本要求（試驗本）》中關于“氧化還原反應”的學習內容、學習水平以及具體要求的前提下，結合《普通高中化學課程標準（2017年版）》中提出的“氧化還原反應本質的探究、氧化還原理論建立的史料，日常生活中的氧化還原反應等要求，就“氧化還原反應（第一課時）”的教學內容提出了如下可培育的學科核心素養（表1）。

“氧化還原反應（第一課時）”的主要教學任務是完成學生對氧化還原反應本質的認識進階，從基于元素的得失氧角度，到基于元素化合價升降角度，最終到基于電子轉移的角度，來逐步深入地認識氧化還原反應。學生的這一“從元素到微粒”的認識角度的轉變實質正是從宏觀現象到微觀變化的探究方式的轉變，同時這個認知過程與氧化還原理論的發展史亦是高度吻合的，因此本節課將聚焦核心素養“宏觀辨識與微觀探析”。讓學生深刻地認識到宏觀與微觀相結合是研究化學的科學方法之一，化學不同于其他自然科學之處是不僅從宏觀上對物質的變化進行觀察與描述，更重要的是從微觀結構上對其進行解釋，以深刻把握物質變化的本質規律。

如何證實氧化還原反應的本質是電子轉移，這個論證過程是教學難點。高一學生的證據意識比較薄弱，如何為理論尋找強有力的事實證據，如何理論論證與實驗論證相結合以提高論證水平，這都是學生迫切需要發展的重要能力，因此將“證據推理”定為本節課另一個需要重點培育的核心素養。

雖然“模型認知”與“宏觀一微觀一符號三重表征”在本節課中未列為重點培育的素養，事實上上述兩點貫穿于整個氧化還原反應單元的始終，其價值不言而喻。“分類思想”“對立統一思想”及“科學態度與社會責任”等核心素養隨著課堂教學活動的展開，于無聲息中落地生根。

2.依托課前測試，深入了解學生原有認知水平，明確認知起點與障礙點

氧化還原反應的初步知識在九年級時已學習，但高一學生水平參差不齊，筆者在課前對所授的高一的4個班級學生，共計176人進行了課前測試。前測包括兩部分內容，一是用語言文字、符號或圖示等形式描述“氧化反應”“還原反應”“氧化還原反應”3個基本概念，二是列舉了4個化學反應方程式（超出初中的得失氧判斷要求），判斷是否為氧化還原反應，講述判斷的理由。前測的目的不僅是關注學生關于“氧化還原”已有的知識經驗，更是想診斷出學生已有的認知及發展水平，包括認識角度和認識思路，從而確立學生的認知起點與障礙點，確定需提升的接近學生最近發展區的關鍵能力。

前測結果如圖1、2所示，從中發現學生在認知上存在以下幾點不足：（1）表征方式單一。學生對概念理解越深，越能夠運用多種表征方式（語言的、符號的、圖示的）來進行解釋，而在前測1的概念描述中，100%的學生選擇了語言文字描述。（2）概念內化能力不足，不能夠主動進行概念的認知加工。前測1中63%的學生已經知曉從化合價的角度來描述氧化還原反應，但在前測2中能運用化合價判斷的只有37%，其中完全正確的為19%。（3）認知思路混亂，思辨能力不足，對于多種判斷方法的交叉運用較為凌亂。46%的學生運用了兩種及以上的判斷方法，出現了用反應類型、反應是否有單質參加或生成等判斷的視角。

二、教學環節設計舉例

1.導入環節：借助課前測試結果，以問題為導向，引入新課

本課將前測餅狀圖作為課堂的導入，學生分小組分析7-8份前測2，將出現的錯誤判斷或理由匯總，歸納錯誤類型。學生歸納得出以下幾種主要錯誤類型：（1）氧化反應、還原反應與化合價升降之問的關系錯誤;（2）化合價計算錯誤;（3）用得失氧來判斷不含有氧元素的反應;（4）從四大基本反應類型角度來判斷，但判斷錯誤;（5）從反應有無單質參加或生成的角度來判斷。針對上述錯誤，教師以問題為導向（見表2），以學生已知作為生長點，進行氧化還原反應知識的深化。

設計意圖：以問題為引導，學生通過小組討論、互糾錯誤，歸納與思辨能力得以提升。問題1、2理清了四大基本反應與氧化還原反應之間的交叉關系，明確了上述兩種判斷視角存在一定的適用范圍，有很大的不確定性和局限性。針對問題3，考慮到學生的認知水平，列舉了放熱、吸熱、離子、非離子4類反應的具體方程式，以幫助學生直觀地發現反應分類標準應該具備普遍性、直觀性即特征明顯，或者能體現反應本質等特性。

通過問題的層層深入，不僅解決了學生關于“氧化還原”已有知識經驗的不足，也讓學生能站在一定的思維高度，從不同視角對紛繁復雜的化學變化進行分類研究，對分類思想有所感悟。

2.探究反應本質的教學環節：依托學生活動，突破難點，落實素養

（1）學生活動1：氧化還原反應中化合價變化的原因分析

具體任務：結合問題觀看視頻，對比分析氯化鈉與氯化氫形成過程中化合價變化的原因。問題1：用化合價升降的觀點分析方程式：2Na+CI2→2NaCI，H2+CI2→2HCI。問題2：氯化鈉與氯化氫形成過程中化合價變化的原因是什么？兩者原理一致嗎？問題3：氧化還原反應的本質是什么？

設計意圖：用熟悉的方程式鞏固所學知識的同時引發新的思考，以問題驅動，激發求知欲，讓學生帶著好奇觀看小視頻。視頻中將原子擬人化，知識情境化，增強視頻的吸引力，同時降低微觀探究的難度。“H原子，你愿意拿出一個電子共用嗎？”“c1原子，你愿意拿出一個電子共用嗎？”“Yes，I do！”在氫原子與氯原子的一問一答中，學生能從微觀視角主動思考，分析化合價升降與電子轉移兩者之間的邏輯關系，從而自主建構科學的、定義性的氧化還原概念。

（2）學生活動2：實驗驗證電子轉移過程

具體任務：結合zn與稀H2SO4的反應原理，討論回答問題1、2，按照活動單上所列具體實驗步驟，分小組完成實驗，記錄實驗現象。問題1：分析zn+H2SO4→ZnSO4+H2↑反應中元素化合價升降及電子轉移情況。問題2：如何將上述反應中的電子的轉移檢測出來？問題3：如何將反應中的電子轉移情況表示出來呢？

設計意圖：活動2從分析化合價入手到電子轉移再過渡到通過靈敏電流計指針的偏轉將微觀電子的轉移呈現出來（圖3），最后學習用符號表征的方式規范表達電子轉移情況。思維上螺旋上升，完成從宏觀到微觀到符號的三重表征方式的過渡，遵循學生的認知發展規律。同時通過學生實驗豐富學習體驗，感受微觀粒子的客觀存在，為活動1的結論提供實驗證據，強化學生的證據意識。活動2將知識、問題、情境、實踐等要素編織在一起，通過實驗操作、結果表達、交流合作等，豐富了學習經歷，產生高效的學習效果。

（3）學生活動3：自主構建氧化還原反應相關概念

具體任務：小組成員將寫有“氧化反應”“失電子”“被還原”“化合價升高”等10張圖片，按概念內部邏輯關系搭建氧化還原反應相關概念圖。

設計意圖：通過多重概念的成對出現（成對概念的圖片底色一致），形成對立統一的哲學觀念。學生通過手動搭建相關概念關系圖（見圖4），便于理清多重概念之間的內部邏輯關系，主動修正并完善氧化還原反應的知識體系，搭建初步的模型框架，為完整的氧化還原反應模型構建做好鋪墊。

從微觀變化的角度來尋找宏觀現象的原因，為理論尋求事實支撐，這樣的思維高度對于高一的學生而言尚未形成，探究存在一定的困難。這就要求教師重新審視自身對核心概念的理解，為學生思維的進階搭設可觸及的、合理的平臺。本課依托3個學生活動的展開，經歷理論分析與實驗驗證過程，完成概念的自主構建。最后教師帶領學生一起回顧氧化還原理論的發展史，體驗由淺入深、由表及里認識事物的過程，而這個過程與學生的認知發展過程正是一致的。

3.板書環節：突出重點字眼，促進長時記憶生成

設計意圖：在板書設計上（圖5），左側“表象、特征、本質”的依次排布暗含了本課的認知進階，突顯了學生的認知過程;右側借助CuO與H2的氧化還原反應將重要知識點對比呈現，有助于學生清晰梳理概念，有利于氧化還原認知模型的構建;中間的“宏觀、微觀”與“特征、本質”相呼應，“成對出現、對立統一”與右側成對概念相對照，將本課涉及的核心素養的重要字眼放在板書最中央的位置，強調其重要性，給學生以強烈的視覺和思維的刺激，促進學生長時記憶的生成。

三、學后評價

課后就“用語言文字、符號或圖示等形式描述氧化反應、還原反應、氧化還原反應3個基本概念”的問題，筆者通過對學生的再次測試進行即時學習效果評價。本次后測結果中關于“氧化反應”的描述，部分學生作答情況如圖6。

較之前測，后測中大部分的學生采用了語言、符號或圖示相結合的表征方式，形式多樣;內容上更為豐富、生動，傾向于用具體的元素或從電子的微觀視角來闡述概念，更趨于概念的本質。可見學生在概念表征的形態與數量上有了明顯的進步，對概念本質的理解得以深化，學科核心素養得以培養。課后大部分學生表示想進一步深入學習氧化還原理論，部分同學受“水果中富含的維生素C具有抗衰老、抗氧化的功效;鮮榨蘋果汁與久置蘋果汁的顏色對比”等課堂情境素材啟發，想以“果汁中維生素C含量的測定”、“鮮榨蘋果汁的保存”等氧化還原相關內容進行課題研究，對于學科的興趣也是上了一個新臺階。

四、教學反思

教學目標的落實、學科核心素養的培育需要學生活動作為基石。在本課的核心素養的培育過程中，豐富的學生活動起到了關鍵性的作用。氧化還原反應概念的理解、構建等思維活動都離不開學生活動。核心素養是實踐活動的成果，能力是在活動中形成和發展的，實踐活動對于關鍵能力的養育是必不可少的。前期的學生活動設計要精準，活動要有明確的指向性，有前期的問題鋪墊，學生才能有有意義的發現。在具備了一定知識基礎的前提下，可以采取開放式活動設計，讓學生經歷認知上的沖突，從而體驗困惑、發現到興奮的學習經歷，有梯度、有廣度、形式多樣的活動為核心素養的養成搭建了良好的平臺。

學科核心素養雖然被冠以“學科”二字，并不意味著它只有純學科的內容。在教學中以日常生活中所能接觸到的有關氧化還原的相關案例為素材，選用熟悉的生活現象或提供必要的背景知識等，都可以增強學科的“生活味”，增強理論的“真實感”。真正地激發學生的“認識與理解的需要”，有效克服學習理論知識的潛在心理障礙，做到知識、情境、實踐與素養之間的相互促進。