素養為本的課堂教學的探索

徐軍 戴衛東

摘要：課堂是落實新課標理念的主陣地，落實新課標理念的理想課堂究竟是怎樣的？2018年11月江蘇省成功舉辦了化學優質競賽課，對新課標背景下的課堂教學進行了展示。作者對以“鐵及其重要化合物”為主要內容的同課異構的九節課落實新課標所采取的措施、策略進行了分析、比較、研究，以便在今后的教學中借鑒和學習。

關鍵詞：核心素養;情境;教學設計;實驗

文章編號：1008-0546（2019）12-0029-05 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.12.009

《普通高中化學課程標準（2017版）》明確指出：重視開展“素養為本”的教學。倡導真實問題情境的創設，開展以化學實驗為主的多種探究活動，重視教學內容的結構化設計，激發學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉變，培養他們的創新精神和實踐能力。由此可見，創設情境、化學實驗是落實新課程理念的重要手段。傳統課堂，創設情境只是點綴，主要目的是導入新課、激發學習興趣，創設了情境，有問題提出，卻沒有問題的解決，有時首尾不能呼應;實驗的內容僅僅是書本上的演示實驗，教材中規定的必做實驗，即使創新一些實驗，也停留在以驗證某一結論為目的，完全沒有明確的培養學生的核心素養的宗旨。新課程理念下的實驗已經不僅僅局限于書本的實驗，也不單單是某個實驗的創新，而是設計實驗，用實驗情境為線索貫穿整節課的核心知識。

“鐵及其重要化合物”內容出現在蘇教版《化學1》專題三第二單元第二節。課標對本節課所要達到的最基本學習要求為：結合真實情境中的應用實例或通過實驗探究，了解鐵及其重要化合物的主要性質，了解這些物質在生產、生活中的應用。學生必做鐵及其化合物性質的實驗。課程標準對本課題要求屬于“了解”層次。課標在情境素材建議中建議用補鐵劑;實驗室中硫酸亞鐵的保存與使用;印刷電路板的制作;打印機（或復印件）使用的墨粉中鐵的氧化物（利用磁性性質）;菠菜中鐵元素的檢驗。2018年江蘇省選取“鐵及其化合物”作優質競賽課內容，有其重要的意義，本節課屬元素化合物的內容，元素化合物是中學化學的核心內容，是學習化學理論的載體，就這一課題，展示了九節課，在新課標剛剛頒布之機，這九節課為新課標理念在課堂上的落實提供了典例，筆者帶著學習的態度，對其進行研究，得出如下結論。

一、教學設計的創新

元素化合物知識與生產、生活結合比較緊密，情境的設置也較容易，新課標對該節課建議了5種情境素材，但如何用情景素材為線索貫穿整節課，是教學設計的難點。基礎知識是落實核心素養的基石，通過實驗驗證或探究某一問題落實基礎知識，相對來說還是比較容易的，但學生得到的是零碎的、關聯性不強、不成體系的知識，在實驗過程中如何構建知識體系，是教學設計的另一難點。研究9節競賽課，課堂設計的結構驚人的相似，由四個部分組成：設計主題情境，觀察現象，提出問題，分析問題，明確探究方案;實驗探究，建構知識體系;主題情境再現，完成探究任務;實踐運用，感受知識價值。

1.設計主題情境，實施主題探究

9節競賽課的主題情境（圖1）分別是：PPT展示鵝卵石及成分圖片;激光打印機墨粉和兩種不同激光打印機墨粉的打印效果;治療缺鐵性貧血藥物富馬酸亞鐵;魔術展示“啤酒”變“紅酒”、“紅酒”變“白酒”;觀看視頻“玩磁流體玩具”;展示“食品包裝袋中脫氧劑”、視頻播放介紹食品脫氧劑;實物展示一雀巢脆谷樂麥片、視頻播放央視節目“麥片中有鐵是真的嗎？”;PPT展示兩盆水培、土培葉片顏色不同的綠蘿;PFF展示帶有黃葉的綠蘿。觀察情境中的現象，提出相應的問題，分析需解決的問題，明確探究方案。提出的問題分別是：根據信息提示，探究鵝卵石中是否有氧化鐵？探究打印墨粉中鐵磁性物質的成份？合成富馬酸亞鐵所需的FeSO4溶液應該如何配制、富馬酸亞鐵中添加維c的目的又是什么？結合課本內容，揭秘魔術？探究自制磁性固體顆粒物質R的成分？探究食品脫氧劑的成分、工作原理和氧化后的成分？觀看視頻尋找綠蘿失綠的原因，探究植物營養液中鐵元素的成份？探究綠蘿黃葉病的原因？

設置的情境是生產、生活中的實例，大多數都是學生看得見、摸得著的，有的甚至是學生親身經歷的，這些經驗及形成的化學思維轉化成情境素材，讓學生在熟悉的生活情境中感受化學學習的重要性，引導學生從真實的情境中發現問題，有針對性地展開討論，提出解決問題的思路，從而使學生認知水平逐漸得到提高。

2.實驗探究，建構知識體系

要使情境中的問題得以解決，必然過渡到本節課的核心知識的學習。由于Fe³⁺、Fe²⁺的性質是學生陌生的，因而自然地過渡到以落實基礎知識“Fe³⁺、Fe²⁺的性質、檢驗及相互轉化”為教學目標，以“鐵及其化合物”的價類圖知識建構為線索，用實驗探究，使學生掌握Fe²⁺、Fe³⁺的主要性質和Fe²⁺、Fe³⁺的鑒別和相互轉化等新知識。完成知識的建構，必然重新回到課始未完成的探究任務上來，實行知識的遷移，完善探究方案，感知知識的運用價值，使問題在實驗探究中圓滿解決。構建的知識體系有線形（圖2）和網絡形（圖3），線形的知識點條理清晰，但互相關聯不強，網絡形的知識點相互交叉，知識點綜合性強，兩者各有優缺點，用哪種方法，不僅與課的結構有關，更與學生的基礎和接受能力有關。

3.主題情境再現，完成探究任務

創設問題情境的目的就是為了揭示學習目標與學生原有認知水平之間的矛盾，并使學生認識到解決這個矛盾的必要性，使學生處于“自欲求而未得，口欲言而不能”的狀態，從而激發學生的構建認知結構需求，學生用新建構的知識解決情境中的化學問題，使科學學習落到了基本科學素養的教育層面。通過學生重新設計方案、實驗探究、小組討論等活動中的表現，運用提問、點評等方式，營造師生互動的激情氛圍，通過信息加工、討論交流、實驗體驗、歸納提升等途徑，讓學生學會發現問題、提出問題、解決問題的方法，促進學生化學學習能力的形成和發展。例如：圖4是學生通過討論形成的探究脫氧劑的成分實驗方案，圖5是學生通過查閱資料，對比歸納形成的合成Fe3O4制磁流體的實驗方案。

4.實踐運用，感受知識價值

從情境中問題的提出、分析、解決，幫助學生建立利用化學知識分析解決生產、生活中問題的思維模型（圖6）。在思維建模的過程中，培養了化學學科的元素觀、轉化觀及化學價值觀等，實現了對學科觀念的建構。為了凸顯化學知識的應用價值，在課的尾聲，一方面聯系生產生活實際展示物質的重要用途（圖7）;另一方面提出新的探究問題，學以致用，同時也體現“教、學、評”的一致性的新課程理念。例如：設計實驗檢驗菠菜中的鐵元素，缺鐵性貧血癥的患者在服用補鐵劑時為什么要同時服用維生素c？比較一代、二代、三代補鐵劑的優缺點，指出當前補鐵劑研究的方向，讓學生體會到化學為人類社會做出的巨大貢獻，滲透鞏固提升學生的化學核心素養。傳統的課堂常常以試題的訓練作為課的結束，訓練的目的是檢測三維目標達成度，新課程是以發展學生核心素養為目標的靈動的課堂，知識是生成的，它是課堂上發展學生思維的載體。

二、實驗設計的創新

教學理念的更新，必然帶來教學方法的變革，旨在發展學生素養的課堂，必然是探究的課堂，實驗必然成為探究的手段。傳統課堂的實驗內容一般直接取材于教材上的實驗，且以演示實驗為主。新課程理念的課堂實驗，必然要打破時間和空間的限制，以學生分組實驗、探究實驗為主，不受教材固有實驗內容的影響，只要是我們能做的、能為教學內容服務、有利于培養學生的核心素養的實驗，在空間、時間允許的條件下，都可能成為我們的實驗對象。分析9節課，不得不為9位老師獨具匠心的實驗驚嘆。

1.巧妙的設計，加深對實驗原理的理解

對于“Fe³⁺的檢驗”，教材中用[信息提示]的方式給出答案，內容為：在含有Fe³⁺溶液中加入硫氰化鉀（KSCN）溶液，溶液變成血紅色，而在含有Fe²⁺的溶液中加入硫氰化鉀溶液，溶液不變色。因此，化學上常用硫氰化鉀溶液檢驗溶液中是否存在Fe³⁺。書本上雖然提供了Fe³⁺的檢驗方法，但學生會產生認知沖突，為什么不能用NaOH溶液檢驗？教者是如何突破這一難點的？以鵝卵石作情境教學的教師設計為例：

操作步驟：

（1）向點滴板①孔中滴加2滴鵝卵石浸取液，再滴加3滴KSCN溶液，觀察實驗現象。

（2）向點滴板②孔中滴加2滴鵝卵石浸取液，再滴加3滴NaOH溶液，觀察實驗現象。

（3）向點滴板③孔中滴加2滴濃FeCl3溶液，再滴加3滴NaOH，觀察實驗現象。

學生按照要求做實驗，觀察實驗現象并且填寫表1。

②孔、③孔中通過控制變量形成對比實驗，同時給學生帶來理論與實驗現象的認知沖突，讓學生很容易就能明白KSCN溶液是檢驗Fe³⁺的最靈敏的試劑。

教材中用鐵粉、銅片探究Fe³⁺的氧化性，對Fe³⁺的濃度有一定的要求，實驗才有明顯的現象，但教者設計成如圖8所示的實驗，現象明顯，同時也啟示學生化學反應存在可逆現象。

探究打印機（或復印機）使用的墨粉中鐵的氧化物，用酸溶解墨粉，取浸后的溶液，為了消除炭粉對實驗的影響，設計了如圖9的簡易過濾操作，把脫脂棉卷成和試管徑大小差不多的團，輕壓到試管內，取上層清液。與書本中過濾操作相比，這樣操作簡單，拓展了學生對過濾操作的理解。

2.引入新型實驗技術，揭示實驗現象的本質

溶液中Fe2+與O2、脫氧劑吸收O2的反應是緩慢的氧化過程，用傳統的實驗手段很難觀察到反應的發生。通過手持技術的使用，學生能清楚地體會到反應的發生。

裝置如圖10用手持技術驗證溶液中Fe²⁺能被空氣中的氧氣氧化，實驗前后數據的變化證明反應的真實性（溶解氧傳感器：測定溶液中溶解氧的含量（mg/L）;氧氣傳感器：測定相對密封環境中空氣中氧氣的百分含量;PH傳感器：測定溶液中PH值）。

用圖11壓力傳感器探究試管中脫氧劑吸收氧氣。電腦數據顯示，試管上方空氣的壓強不斷減小，從而證實脫氧劑有脫氧能力。

數字化實驗放大了實驗現象，學生能清晰地體驗到實驗的真實性，觀察到微觀“量”的變化帶來的宏觀實驗現象的變化，更有效地發展了學生宏觀辨識和微觀探析的核心素養。

三、反思

1.對實驗教學的看法

每位老師教學內容都涉及到溶液中Fe²⁺與O2、脫氧劑吸收O2的反應，反應緩慢，實驗現象不明顯，無法用常規手段進行實驗驗證，有2位老師用數字化實驗進行了驗證。代表江蘇省最高級別的賽課，不可能沒有數字化工具，在課堂上是否引用先進的實驗手段進行探究，值得廣大教育工作者深思。現代傳感技術與傳統實驗方法的磨合期，很多學校對實驗儀器和實驗手段都進行了不同程度的更新，可惜在平時課堂上很少見到它們的身影。

在實驗原理的分析上，也存在一些不足：有一位老師探究Fe3O4溶于酸的浸取液中存在Fe²⁺、Fe³⁺，雖然教者建立了檢驗Fe²⁺、Fe³⁺的思維模型，但是在講為何要用KSCN檢驗Fe³⁺時，沒有做用NaOH和KSCN檢驗Fe³⁺對比實驗，而直接說Fe³⁺溶液濃度稀時，用KSCN檢驗，這樣告知式的教學不利于發展學生的思維。分組實驗：向FeCl3溶液中加NaOH溶液，有學生一開始看到淺綠色沉淀，教者置之不理，說有同學看到的應是白色沉淀，白色沉淀瞬間被空氣中氧氣氧化成淺綠色了，果真如此嗎？學生看到淺綠色沉淀一點不假，向FeCl2溶液中加NaOH溶液，溶液中過量的Fe²⁺被生成的Fe（OH）2膠體所吸附，淺綠色是Fe²⁺的顏色，學生看到淺綠色沉淀也就理所當然了，解決的辦法是向濃NaOH溶液中加少量FeCl2溶液（如圖12）。可見我們中學教師加強自身化學素養的必要性。

2.教學設計的評價

9節課的整體構思是讓學生“從生活走進化學、用實驗探究化學、用化學視角關注生產生活”，基于化學學科觀念和新課程的理念的教學設計，有著一明一暗的兩條線，明線是情境線，暗線是知識線，這樣可促進課堂由“知識傳遞為主”向“學生認知發展為主”的轉變，注重基于“學習任務”開展“素養為本”的教學。傳統課堂主要是“知識點詮釋性”教學，實驗大多數是驗證知識點，目的是促進學生更好理解，雖然也創設教學情境，但主要是導人新課，激發學生的學習興趣，學生雖然形成了知識面，但得到的是與事實不關聯的知識或形成抽象的概念，在缺乏情境背景的教學環境下，學生獲得的往往是不易檢索的“惰性知識”，這樣的知識是難于喚醒和遷移應用的。教師進行的是沒有學科味道，沒有學科思維的教學，更談不上對培養學生的核心素養的追求。

四、結語

9位教師的課堂教學模式基本相同，設計主題式情境，在情境的脈絡中主動運用知識去理解、分析解決真實的問題，教學情境成為了知識建構的載體。現在擺在我們面前的是如何創設情境，這個情境要區別于傳統意義的情境，它貫穿課堂的始終，不斷地激發、推動、維持、強化、和調動學生的認知活動。這個情境同時將核心知識巧妙地融人情境之中，學生的學習熱情激發了，主動參與的意識強烈了，知識體系在學生的思維被激活、有強烈的求知欲的情況下建構起來了，問題的解決讓學生的思維走向深入。9位教師的課堂教學模式為我們提供了范例，同時也為我們帶來了深思——如何構建旨在發展學生核心素養的課堂。