例談“素養為本”的化學教學設計策略

摘要： 基于發展學生化學學科核心素養的要求，結合自身課堂教學實踐的具體案例，從構建教學主線、精選情境素材、問題引領活動、設計創新實驗和重視內容結構化等五個層面開展“素養為本”的化學教學設計策略的探討。

關鍵詞： 素養為本; 教學設計; 化學學科核心素養; 設計策略

文章編號： 1005-6629（2021）02-0043-05

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

《普通高中化學課程標準（2017年版）》要求教師積極開展“素養為本”的課堂教學實踐，主動探索“素養為本”的有效課堂教學模式和策略。學科核心素養是學生在學科學習過程中所蘊育的內在修養（必備品格）與外發力量（關鍵能力）綜合作用的結果，學科核心素養的發展依靠學生本身的內源性學習力，即學生主動探究、自主建構知識的過程是前提[1]。這需要教師深入挖掘教材顯性知識背后學科核心素養的內涵，在指向核心素養培養的目標指引下，創造性地設計教學方法和實踐過程。

1? 構建教學主線，促進學生整體認知

“主線”是主要線索的簡稱，是事物發展的線索。“教學主線”是指教師依據課程內容的特點和課程目標的要求，將教學內容進行有機整合和建構的媒介。它使課堂教學內容之間建立清晰的邏輯關系，彼此融通共生，由此生成完整的知識鏈、價值鏈和意義鏈，是課堂教學設計的內核，能讓整節課在教學環節上層層遞進，環環相扣，首尾呼應。“教學主線”可以圍繞某一教學單元形成核心知識鏈，也可以始于一種情感，形成情感發展鏈，也可以源于歷史發展脈絡，形成社會進步鏈。“教學主線”不僅可以取某個視點單獨成線，而且可以構建兩條甚至更多主線服務于教學，甚至可以細化成不同的暗線，體現課堂結構的清晰程度。一般建議設計主暗線，主線為“主題線”，暗線為“任務線”。具體案例如表1所示。

如在“沉淀溶解平衡在工業生產中的應用”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，引導學生認真觀看視頻，提取與化學有關的關鍵信息。師生共同提煉本節課的任務： 怎樣使含銅污水變成達標水？具體過程如下：

任務一： 尋找轉化方法： Cu2+轉化為Cu（OH）2

[問題1]怎樣使銅礦污水成為達標水？

[教師]展示資料（見表2）。

[學生]根據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。

[學生]小組完成實驗，匯報實驗現象： 產生藍色沉淀，藍色溶液變成無色。

[問題2]pH=7的水中c（Cu2+）達到排放標準了嗎？怎樣定量分析這個問題？

任務二： 檢驗沉淀完全： Ksp的應用

[學生]利用溶度積常數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+）達到排放標準？

[學生]小組討論，提出兩種解決方案： 提高堿性或改變溫度。

任務三： 尋求再轉化方法： Cu（OH）2轉化為CuS

[教師]引導學生分析Ksp的影響因素，基于常見難溶性銅的化合物溶度積常數（見表3）探尋新的解決方案： 將Cu2+轉化為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，觀察現象。

[學生]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，FeS（硫化亞鐵礦）320元/噸。

[學生]沉浸在解決問題的喜悅之中，卻又發現了成本問題。

[實驗3]向含銅廢水中加入少許FeS粉末，振蕩，觀察現象。

[學生]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+反應轉化為CuS的可行性。學生從定性實驗轉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，本節課緊緊圍繞教學主線“銅礦污水如何轉化為達標水”和暗線“尋找轉化方法”“檢驗沉淀完全”“尋求再轉化方法”，讓課堂脈絡清晰，層層推進，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。這樣的課堂教學設計不僅能促使學生形成嚴密的邏輯思維，而且有利于學生對教學內容形成整體認知。

2? 精選情境素材，發展學生關鍵能力

情境能促進學生知識的掌握和思維能力的發展，為知識理解的精深化提供豐富的語境。情境蘊含著知識遷移與運用的觸發條件，是教學活動和素養培育場[2]。知識轉化為素養離不開情境，精選主題情境素材，構建真實問題情境中學習的認識路徑，是知識通往素養的必然要求。在核心素養的各項要素的研究中，一般均強調如何將其運用于新的情境和未來發展中。為適應信息時代和知識社會的需求，核心素養指向解決復雜問題和適應不可預測的情境的能力[3]。所以，教學中創設一個真實的、有意義的教學情境尤為重要，其中最常見的就是“生活情境”或者“實驗情境”（見表4）。

如在“SO2的性質與用途”課例中，以“干紅葡萄酒中含微量SO2的標簽”創設情境，引發學生思考： 葡萄酒中為什么要含有微量的SO2？與SO2的哪些性質有關？SO2還有哪些性質？結合已有研究元素化合物的方法，如何開展SO2的性質研究？在這一系列問題的驅動下，學生基于物質類別和元素化合價的角度開展實驗探究SO2的性質，并將SO2的性質與在葡萄酒中的作用進行關聯。另外，通過“SO2形成酸雨過程的圖片”創設情境，引發學生認識什么是酸雨？酸雨有哪些危害？為什么會產生酸雨？如何進行酸雨的防治？引導學生建構知識體系的同時突出元素化合物特有的STSE教育價值，認識科學態度與社會責任之間的關系。這樣的設計能有效驅動學生在真實情境下進行問題解決，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科特質的學習活動，發展學生的關鍵能力。

3? 問題引領活動，發展學生高階思維

教學活動的設計應該指向學生學習能力的進階。基于問題解決的學習活動是實現學生學科核心素養發展的重要路徑。實踐表明，基于真實情境下的“問題串”更能引發學生深度學習的發生。“問題串”是指教師根據教學內容和學生已有的經驗和水平，圍繞一定教學目標，將學科內容按照一定的邏輯順序精心設計的一系列問題。“善教者，必善問”。教師圍繞一系列“問題串”，通過學生的回答和反饋，繼續提出新問題，引導學生對知識進行深度學習，幫助學生在知識技能水平和素養提升兩個方面同時發展。按照布魯姆認知水平分類法可將問題分為記憶、理解、應用、分析、評價、創造等。實際教學中，教師可根據不同的教學內容和教學目標，合理設置不同水平類型的“問題串”（見表5）。

上述教學案例都表明“問題串”驅動下的課堂教學不再平鋪直敘，而是充滿著懸念、爭辯和活力。高中生已經具有較強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，教學中教師不能一味地向學生傳授或灌輸知識，只有精心設計有價值的“問題串”，才能有效地發展學生的高階思維，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? 設計創新實驗，培養探究創新意識

化學是一門以實驗為基礎的學科，化學實驗作為認識物質及其變化規律的手段，具有重要的認識論和方法論功能。創新是以實驗為手段的科學探究的一個重要特征[4]，通過創新實驗不僅可以激發學生的學習興趣，而且能激發學生的探究欲望和創新意識，成為提升學生化學學科核心素養的載體。教學實踐中發現有些實驗設計比較單一，難以滿足學生思維活躍、敢于挑戰以及對新事物充滿好奇心和自我創新的需求。隨著現代技術的不斷革新和技術手段的不斷進步，加上人工智能的普及等諸多因素為實驗的創新設計創設了有利條件。因此，教師要認真挖掘實驗教學的功能與價值，積極開發創新實驗。有關教學案例如表6所示。

Na2CO3與鹽酸反應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，有助于學生理解該反應的過程。

金屬的吸氧/析氫腐蝕先創設鐵粉腐蝕的中性和酸性環境，再連接壓強傳感器，讀出壓強值。

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、溶解性等物理性質鑒定，還可以利用點滴板完成微量化的性質實驗。

教師可根據不同的實驗內容和特點，將有些陳舊的效果不佳的實驗進行趣味化、微型化、綠色化和數字化改進，盡量安排分組實驗和探究實驗，給予學生在實驗中動手動腦的機會，培養他們敢于質疑、大膽創新的意識，促進學生“科學探究與創新意識”素養的真正落實。

5? 重視內容結構化，外顯學生思維路徑

學科核心素養的培育不是空中樓閣，需要以學科內容的學習為載體，讓學生在化學學習過程中建立起系統化、結構化的認識，形成具有內在邏輯關系的知識結構和具有統攝性的學科基本認識[5]，促進化學學科知識向化學學科核心素養的轉化。內容結構化主要有： 基于知識關聯的結構化、基于認識思路的結構化和基于核心觀念的結構化。例如，在“鐵及其化合物”的教學中可以構建“價類圖”（見圖1）[6]，以促進學生認識物質轉化知識的結構化和認識思路的結構化。

當然，學科內容結構化要遵循一定的方法和原則，不僅要做到重點突出、科學合理，而且要給學生以美的享受，促進他們形成認識的程序、線路或思維框架。所以，于一節課而言，教師應結合學生的學情和教學內容的特點，努力做到“胸有丘壑，落墨生輝”。在教學過程中，教師還要鼓勵和引導學生積極參與學科內容結構化的設計，這有助于培養學生思維的邏輯性、深刻性、創造性和批判性，實現學生思維品質的提升和真正意義上的高效學習。

“看似尋常最奇崛，成如容易卻艱辛”。每一節優秀課例的教學設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習、反思與提升，以及對教學素材的精心收集、積累與加工，同時也離不開團隊成員間的團結協作。當前，基于“素養為本”的課堂教學設計應思考“培養什么樣的人，如何培養人”的問題，著眼于發展學生的思維、構建學科觀念，立足于課堂教學環節的每一個細節，不斷嘗試，精心打磨、提煉和總結。只有這樣，核心素養的培育才能真正落地。

參考文獻：

[1]楊玉琴， 倪娟. 學科核心素養視域下的教學目標： 科學研制與準確表達[J]. 化學教學， 2019， （3）： 1～7.

[2]江合佩. 走向真實情境的化學教學研究[M]. 福州： 福建教育出版社， 2020： 11～12.

[3]楊玉琴， 趙華. 核心素養視域下的初中化學專題復習課教學策略[J]. 化學教學， 2018， （6）： 41～42.

[4][5]楊梓生， 吳菊華. 化學學科核心素養研究及實踐培育[M]. 上海： 上海教育出版社， 2020： 59， 157.

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