例談“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計策略

摘要： 基于發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，結(jié)合自身課堂教學(xué)實踐的具體案例，從構(gòu)建教學(xué)主線、精選情境素材、問題引領(lǐng)活動、設(shè)計創(chuàng)新實驗和重視內(nèi)容結(jié)構(gòu)化等五個層面開展“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計策略的探討。

關(guān)鍵詞： 素養(yǎng)為本; 教學(xué)設(shè)計; 化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng); 設(shè)計策略

文章編號： 1005-6629（2021）02-0043-05

中圖分類號： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》要求教師積極開展“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)實踐，主動探索“素養(yǎng)為本”的有效課堂教學(xué)模式和策略。學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在學(xué)科學(xué)習(xí)過程中所蘊(yùn)育的內(nèi)在修養(yǎng)（必備品格）與外發(fā)力量（關(guān)鍵能力）綜合作用的結(jié)果，學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展依靠學(xué)生本身的內(nèi)源性學(xué)習(xí)力，即學(xué)生主動探究、自主建構(gòu)知識的過程是前提[1]。這需要教師深入挖掘教材顯性知識背后學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，在指向核心素養(yǎng)培養(yǎng)的目標(biāo)指引下，創(chuàng)造性地設(shè)計教學(xué)方法和實踐過程。

1? 構(gòu)建教學(xué)主線，促進(jìn)學(xué)生整體認(rèn)知

“主線”是主要線索的簡稱，是事物發(fā)展的線索。“教學(xué)主線”是指教師依據(jù)課程內(nèi)容的特點和課程目標(biāo)的要求，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)整合和建構(gòu)的媒介。它使課堂教學(xué)內(nèi)容之間建立清晰的邏輯關(guān)系，彼此融通共生，由此生成完整的知識鏈、價值鏈和意義鏈，是課堂教學(xué)設(shè)計的內(nèi)核，能讓整節(jié)課在教學(xué)環(huán)節(jié)上層層遞進(jìn)，環(huán)環(huán)相扣，首尾呼應(yīng)。“教學(xué)主線”可以圍繞某一教學(xué)單元形成核心知識鏈，也可以始于一種情感，形成情感發(fā)展鏈，也可以源于歷史發(fā)展脈絡(luò)，形成社會進(jìn)步鏈。“教學(xué)主線”不僅可以取某個視點單獨成線，而且可以構(gòu)建兩條甚至更多主線服務(wù)于教學(xué)，甚至可以細(xì)化成不同的暗線，體現(xiàn)課堂結(jié)構(gòu)的清晰程度。一般建議設(shè)計主暗線，主線為“主題線”，暗線為“任務(wù)線”。具體案例如表1所示。

如在“沉淀溶解平衡在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用”課例中通過播放“銅礦污水淘金減少重金屬污染”的新聞視頻，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀看視頻，提取與化學(xué)有關(guān)的關(guān)鍵信息。師生共同提煉本節(jié)課的任務(wù)： 怎樣使含銅污水變成達(dá)標(biāo)水？具體過程如下：

任務(wù)一： 尋找轉(zhuǎn)化方法： Cu2+轉(zhuǎn)化為Cu（OH）2

[問題1]怎樣使銅礦污水成為達(dá)標(biāo)水？

[教師]展示資料（見表2）。

[學(xué)生]根據(jù)資料信息和已有知識提出解決方案： 通過加堿的方法除去Cu2+。

[實驗1]向裝有10mL含Cu2+的酸性污水的小燒杯中，加入氫氧化鈣粉末適量，攪拌，加水至40mL，再攪拌，靜置。

[學(xué)生]小組完成實驗，匯報實驗現(xiàn)象： 產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，藍(lán)色溶液變成無色。

[問題2]pH=7的水中c（Cu2+）達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)了嗎？怎樣定量分析這個問題？

任務(wù)二： 檢驗沉淀完全： Ksp的應(yīng)用

[學(xué)生]利用溶度積常數(shù)Ksp[Cu（OH）2]定量計算出pH=7時c（Cu2+）=2.2×10-6mol·L-1>1×10-7mol·L-1。

[教師]追問怎樣做才能使銅礦污水中的c（Cu2+）達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)？

[學(xué)生]小組討論，提出兩種解決方案： 提高堿性或改變溫度。

任務(wù)三： 尋求再轉(zhuǎn)化方法： Cu（OH）2轉(zhuǎn)化為CuS

[教師]引導(dǎo)學(xué)生分析Ksp的影響因素，基于常見難溶性銅的化合物溶度積常數(shù)（見表3）探尋新的解決方案： 將Cu2+轉(zhuǎn)化為CuS。

[實驗2]取實驗1中含銅廢水的上層清液1～2mL，靜置后加入1～2滴Na2S溶液，觀察現(xiàn)象。

[學(xué)生]完成實驗，展示成果，交流匯報。

[教師]展示市場常見硫化物的價格： Na2S固體2300元/噸，ZnS（閃鋅礦）1800元/噸，F(xiàn)eS（硫化亞鐵礦）320元/噸。

[學(xué)生]沉浸在解決問題的喜悅之中，卻又發(fā)現(xiàn)了成本問題。

[實驗3]向含銅廢水中加入少許FeS粉末，振蕩，觀察現(xiàn)象。

[學(xué)生]帶著疑惑完成實驗，嘗試定量分析FeS[Ksp（FeS）=6.4×10-19]與上層清液中低濃度的Cu2+反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CuS的可行性。學(xué)生從定性實驗轉(zhuǎn)到理論分析和定量計算，驗證了可行性，解開了心中的疑惑。

由此可見，本節(jié)課緊緊圍繞教學(xué)主線“銅礦污水如何轉(zhuǎn)化為達(dá)標(biāo)水”和暗線“尋找轉(zhuǎn)化方法”“檢驗沉淀完全”“尋求再轉(zhuǎn)化方法”，讓課堂脈絡(luò)清晰，層層推進(jìn)，精彩紛呈，師生好比沿著一條精美的旅游專線，遨游于知識的海洋。這樣的課堂教學(xué)設(shè)計不僅能促使學(xué)生形成嚴(yán)密的邏輯思維，而且有利于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容形成整體認(rèn)知。

2? 精選情境素材，發(fā)展學(xué)生關(guān)鍵能力

情境能促進(jìn)學(xué)生知識的掌握和思維能力的發(fā)展，為知識理解的精深化提供豐富的語境。情境蘊(yùn)含著知識遷移與運(yùn)用的觸發(fā)條件，是教學(xué)活動和素養(yǎng)培育場[2]。知識轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)離不開情境，精選主題情境素材，構(gòu)建真實問題情境中學(xué)習(xí)的認(rèn)識路徑，是知識通往素養(yǎng)的必然要求。在核心素養(yǎng)的各項要素的研究中，一般均強(qiáng)調(diào)如何將其運(yùn)用于新的情境和未來發(fā)展中。為適應(yīng)信息時代和知識社會的需求，核心素養(yǎng)指向解決復(fù)雜問題和適應(yīng)不可預(yù)測的情境的能力[3]。所以，教學(xué)中創(chuàng)設(shè)一個真實的、有意義的教學(xué)情境尤為重要，其中最常見的就是“生活情境”或者“實驗情境”（見表4）。

如在“SO2的性質(zhì)與用途”課例中，以“干紅葡萄酒中含微量SO2的標(biāo)簽”創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)生思考： 葡萄酒中為什么要含有微量的SO2？與SO2的哪些性質(zhì)有關(guān)？SO2還有哪些性質(zhì)？結(jié)合已有研究元素化合物的方法，如何開展SO2的性質(zhì)研究？在這一系列問題的驅(qū)動下，學(xué)生基于物質(zhì)類別和元素化合價的角度開展實驗探究SO2的性質(zhì)，并將SO2的性質(zhì)與在葡萄酒中的作用進(jìn)行關(guān)聯(lián)。另外，通過“SO2形成酸雨過程的圖片”創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)生認(rèn)識什么是酸雨？酸雨有哪些危害？為什么會產(chǎn)生酸雨？如何進(jìn)行酸雨的防治？引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識體系的同時突出元素化合物特有的STSE教育價值，認(rèn)識科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任之間的關(guān)系。這樣的設(shè)計能有效驅(qū)動學(xué)生在真實情境下進(jìn)行問題解決，開展分類與概括、推理與論證、模型與解釋、符號與表征等具有學(xué)科特質(zhì)的學(xué)習(xí)活動，發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵能力。

3? 問題引領(lǐng)活動，發(fā)展學(xué)生高階思維

教學(xué)活動的設(shè)計應(yīng)該指向?qū)W生學(xué)習(xí)能力的進(jìn)階。基于問題解決的學(xué)習(xí)活動是實現(xiàn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的重要路徑。實踐表明，基于真實情境下的“問題串”更能引發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。“問題串”是指教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生已有的經(jīng)驗和水平，圍繞一定教學(xué)目標(biāo)，將學(xué)科內(nèi)容按照一定的邏輯順序精心設(shè)計的一系列問題。“善教者，必善問”。教師圍繞一系列“問題串”，通過學(xué)生的回答和反饋，繼續(xù)提出新問題，引導(dǎo)學(xué)生對知識進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生在知識技能水平和素養(yǎng)提升兩個方面同時發(fā)展。按照布魯姆認(rèn)知水平分類法可將問題分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造等。實際教學(xué)中，教師可根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，合理設(shè)置不同水平類型的“問題串”（見表5）。

上述教學(xué)案例都表明“問題串”驅(qū)動下的課堂教學(xué)不再平鋪直敘，而是充滿著懸念、爭辯和活力。高中生已經(jīng)具有較強(qiáng)的邏輯判斷和抽象思維能力，他們更希望通過自己的主動探究、推理論證和綜合分析獲得知識。因此，教學(xué)中教師不能一味地向?qū)W生傳授或灌輸知識，只有精心設(shè)計有價值的“問題串”，才能有效地發(fā)展學(xué)生的高階思維，提升他們分析問題和解決問題的能力，形成研究和解決問題的基本思路。

4? 設(shè)計創(chuàng)新實驗，培養(yǎng)探究創(chuàng)新意識

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實驗作為認(rèn)識物質(zhì)及其變化規(guī)律的手段，具有重要的認(rèn)識論和方法論功能。創(chuàng)新是以實驗為手段的科學(xué)探究的一個重要特征[4]，通過創(chuàng)新實驗不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能激發(fā)學(xué)生的探究欲望和創(chuàng)新意識，成為提升學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的載體。教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)有些實驗設(shè)計比較單一，難以滿足學(xué)生思維活躍、敢于挑戰(zhàn)以及對新事物充滿好奇心和自我創(chuàng)新的需求。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷革新和技術(shù)手段的不斷進(jìn)步，加上人工智能的普及等諸多因素為實驗的創(chuàng)新設(shè)計創(chuàng)設(shè)了有利條件。因此，教師要認(rèn)真挖掘?qū)嶒灲虒W(xué)的功能與價值，積極開發(fā)創(chuàng)新實驗。有關(guān)教學(xué)案例如表6所示。

Na2CO3與鹽酸反應(yīng)將注射器中的稀鹽酸緩慢擠壓到滴有酚酞的Na2CO3溶液中，觀察到氣泡從無到有，由少到多，有助于學(xué)生理解該反應(yīng)的過程。

金屬的吸氧/析氫腐蝕先創(chuàng)設(shè)鐵粉腐蝕的中性和酸性環(huán)境，再連接壓強(qiáng)傳感器，讀出壓強(qiáng)值。

固液分離用脫脂棉制作簡易、快速過濾器，適用于少量的固液分離實驗。

SO2、 Cl2等有毒氣體的性質(zhì)實驗課前用注射器收集好氣體，課上可以完成氣體顏色、狀態(tài)、溶解性等物理性質(zhì)鑒定，還可以利用點滴板完成微量化的性質(zhì)實驗。

教師可根據(jù)不同的實驗內(nèi)容和特點，將有些陳舊的效果不佳的實驗進(jìn)行趣味化、微型化、綠色化和數(shù)字化改進(jìn)，盡量安排分組實驗和探究實驗，給予學(xué)生在實驗中動手動腦的機(jī)會，培養(yǎng)他們敢于質(zhì)疑、大膽創(chuàng)新的意識，促進(jìn)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)的真正落實。

5? 重視內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，外顯學(xué)生思維路徑

學(xué)科核心素養(yǎng)的培育不是空中樓閣，需要以學(xué)科內(nèi)容的學(xué)習(xí)為載體，讓學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中建立起系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的認(rèn)識，形成具有內(nèi)在邏輯關(guān)系的知識結(jié)構(gòu)和具有統(tǒng)攝性的學(xué)科基本認(rèn)識[5]，促進(jìn)化學(xué)學(xué)科知識向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化。內(nèi)容結(jié)構(gòu)化主要有： 基于知識關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化、基于認(rèn)識思路的結(jié)構(gòu)化和基于核心觀念的結(jié)構(gòu)化。例如，在“鐵及其化合物”的教學(xué)中可以構(gòu)建“價類圖”（見圖1）[6]，以促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)轉(zhuǎn)化知識的結(jié)構(gòu)化和認(rèn)識思路的結(jié)構(gòu)化。

當(dāng)然，學(xué)科內(nèi)容結(jié)構(gòu)化要遵循一定的方法和原則，不僅要做到重點突出、科學(xué)合理，而且要給學(xué)生以美的享受，促進(jìn)他們形成認(rèn)識的程序、線路或思維框架。所以，于一節(jié)課而言，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的學(xué)情和教學(xué)內(nèi)容的特點，努力做到“胸有丘壑，落墨生輝”。在教學(xué)過程中，教師還要鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生積極參與學(xué)科內(nèi)容結(jié)構(gòu)化的設(shè)計，這有助于培養(yǎng)學(xué)生思維的邏輯性、深刻性、創(chuàng)造性和批判性，實現(xiàn)學(xué)生思維品質(zhì)的提升和真正意義上的高效學(xué)習(xí)。

“看似尋常最奇崛，成如容易卻艱辛”。每一節(jié)優(yōu)秀課例的教學(xué)設(shè)計背后都凝聚著教師的辛勤汗水與智慧，需要教師不斷地努力學(xué)習(xí)、反思與提升，以及對教學(xué)素材的精心收集、積累與加工，同時也離不開團(tuán)隊成員間的團(tuán)結(jié)協(xié)作。當(dāng)前，基于“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)設(shè)計應(yīng)思考“培養(yǎng)什么樣的人，如何培養(yǎng)人”的問題，著眼于發(fā)展學(xué)生的思維、構(gòu)建學(xué)科觀念，立足于課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的每一個細(xì)節(jié)，不斷嘗試，精心打磨、提煉和總結(jié)。只有這樣，核心素養(yǎng)的培育才能真正落地。

參考文獻(xiàn)：

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[6]張麗華. “素養(yǎng)為本”的元素化合物知識教學(xué)——以“鐵及其重要化合物”為例[J]. 化學(xué)教學(xué)， 2019， （8）： 61.