“素養為本”的化學教學設計策略

閆銀權

摘要：以“氧化劑和還原劑”的教學設計與教學為例，建構“素養為本”的化學教學設計思路。形成了創設真實的問題情境，引導學生開展探究式、問題解決式學習，進行“教、學、評”一體化設計的教學設計，實踐證實較好地達成了素養目標。

關鍵詞：素養為本;化學教學;氧化劑和還原劑;氧化還原反應

文章編號：1008-0546（2021）03-0051-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.012

化學課程標準（2017年版）提出化學是落實立德樹人根本任務、發展素質教育、弘揚科學精神、提升學生核心素養的重要載體[1]。開展“素養為本”的化學教學是發展學生核心素養的主要途徑，筆者經過自身的教學探索，建構了“素養為本”的化學教學設計的一般思路與策略。現以“氧化劑和還原劑”[2]的教學設計與實施為例，加以闡明。

一、“素養為本”的化學教學設計

1.“素養為本”的化學教學設計思路

化學學科核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析”等5方面[3]，體現了化學學科的思想、觀念和價值追求。如圖1是開展素養為本的化學教學設計的基本思路。首先，教師認真研究課程標準相關內容和教材編寫意圖，挖掘課題內容對學生核心素養發展的價值。其次，結合學生具體情況，確定適宜的學習目標與評價目標。第三，以引導學生運用化學思維方式分析和解決問題為思路，精心設計與目標相應的學習任務、活動，真實情境，引領問題。同時各環節嵌人診斷學生核心素養發展的學習評價策略。

2.“素養為本”的化學教學設計策略

（1）解析課標、教材，挖掘素養價值

深度解析課程標準，研究教材內容，挖掘教學內容所承載的素養發展價值是教學設計的起點，也是重點。只有找準素養發展方向，才能更有效地發揮課堂教學的教育教學功能。

氧化還原反應是高中化學課程的核心概念，從化合價角度豐富學生的化學學科觀念。氧化還原反應是預測、研究物質化學性質及實現物質轉化的重要方法，在生產、生活等各方面具有廣泛的應用，因此具有重要的學科價值和社會價值。本課題共2課時，本案例為第2課時。基于課標及教材確定本課時核心素養發展目標見表1。

（2）基于核心素養、制定學習目標與評價目標

化學學科核心素養是化學學科課程目標，課時學習目標是課程目標拆解的一部分。基于核心素養制定學習目標必須明確“為何而學”，即核心素養價值;明確如何學，即學習方式;明確學得如何，即評價目標。由此設計本節課的學習目標和評價目標如表2所示。

（3）精心設計學習任務和活動、轉變學生學習方式

學習任務和學習活動的設計是整個教學設計中最為關鍵的步驟，因為學生是通過學習活動完成學習任務而獲取知識、形成科學觀念、提高核心素養的。國務院辦公廳發布了《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》[國辦發[2019]29號]，提出課堂教學要“積極探索基于情境、問題導向的互動式、啟發式、探究式等課堂教學川認真開展驗證性實驗和探究性實驗教學”。《意見》為“素養為本”的課堂教學活動的設計與實施指明了方向（見表3）。

（4）創設真實情境、設計富有價值的問題

素養目標的達成，是學生在真實情境中通過解決真實問題實現的。教學中通過真實情境載體，設計或引導學生提出真實的、有探究價值的問題，在探究解決真實問題的過程中不斷深化學習、真正體會知識的應用價值，感悟學科思想方法，增強學科意識，達到學科的育人價值。“氧化劑和氧化劑”具體設計見課堂教學。

（5）嵌入學習評價，促進素養達成

化學學科核心素養的發展水平和化學學業質量標準是化學學習評價的重要依據。評價標準應從“標準答案”轉向“評價標準”。標準答案評價往往停留在表征知識“是什么”的具體字句上，評價標準評價則對學生的思維方式、認識思路、科學探究等學科能力，及價值概念發展作框架式分析，是學習評價的關鍵[4]。將學習評價嵌入到教與學的各個環節，充分發揮學習評價對學生素養達成的診斷與促進作用，及調節課堂教學節奏的手段作用。設計如表3所示。

二、“素養為本”的課堂教學—“氧化劑和還原劑”

任務一：實驗探究、認識氧化劑和還原劑

活動1：提出問題、開展實驗探究

引入：自然界、生活生產中氧化還原反應時刻都在發生著，幾乎發生在地球的每個角落。

[演示實驗]展示漂白液，手拿一塊有色紙條，向其噴灑漂白液。問：“同學們，觀察到了什么？想到了什么？你想做什么？”

學生：有色紙條褪色了，我想知道紙條為什么褪色？是什么物質使它褪色？我想通過做實驗來探個究竟。

資料1、日常生活中人們常用漂白劑除去衣服上的污漬（或有色物質），如次氯酸鈉溶液就是一種常用的漂白劑。漂白過程：C10-+污漬分子→Cl-+氧化的污漬分子。

資料2、鐵是人體必需微量元素中含量最多的一種。琥珀酸亞鐵（Fez+易被氧化）片是一種補鐵劑，維生素C與本品同服，有利于本品吸收。

教師：由以上資料你獲得了哪些信息？能否設計實驗方案實現你想做的？

學生：由資料1可知，漂白過程發生了氧化還原反應，其中ClO-被還原了，污漬分子被氧化了。

學生：由資料2可知，琥珀酸亞鐵補鐵片所含鐵為+2價，長時間放置易被氧化;我認為應該是亞鐵氧化后可被維生素C還原，所以有利于吸收。我想通過實驗驗證這一假設。

學生：結合資料1、2，向漂白液中加維生素C反應后，再噴灑到有色紙條，可以驗證褪色是否與氧化還原反應有關并探究維生素C的性質。同樣的方法可驗證亞鐵是否被氧化。

教師評價：大家能將實驗與資料聯系，對信息進行準確提取，并提出了自己的預測以及實驗方案，很好。請分組實驗，回答現象、得出結論（提示：Fe"遇KSCN溶液變紅）。

實驗1：取1mL漂白液于試管中，加少量維生素C，將混合液噴灑到有色紙條。現象及結論：有色布條未褪色，證明加維生素C后不再具有漂白性，維生素C將次氯酸鈉還原了。

實驗2：將琥珀酸亞鐵的外衣剝掉，研成粉末溶于水，取上層清液少量于一支試管中，滴加幾滴KSCN溶液，觀察現象。再向溶液中加少量維生素C粉末，振蕩。現象及結論：溶液先變紅（見圖2），說明琥珀酸亞鐵可能變質了。后紅色退去，證明維生素C還原了鐵，證實了預測。學生互評、教師評價。

教師引導：在實驗1的反應中維生素C起什么作用？次氯酸鈉又起什么作用？

學生討論并得出氧化劑等概念及其關系，如圖3所示。

活動2：建構氧化還原反應概念關系圖

教師：下面的任務是我們從事理論化學家的工作，我們一起來整理有關氧化還原反應的相關概念，建構其關系圖。

教師引導學生從宏觀、微觀角度回答、補充，建構關系圖4。

教師：氧化和還原是一個既對立又統一的整體，是對立統一關系，非常重要的哲學原理。它啟示我們，只要確定其中一方面，另一方面也就容易得出了。

列舉氧化劑和還原劑：學生從單質及化合物中元素所處的價態的角度舉例。

教師點評;結合Vc介紹生活中抗氧化劑、消毒劑的應用。

任務二、解決實際問題

活動3：探究性質、設計酒駕測試方案

我們知道酒后駕車對社會的危害很大，致命的交通事故中很大一部分是酒駕造成的。那么如何測試酒駕呢？請同學們結合資料3，利用所給的試劑設計實驗（說出依據）檢測酒精。

資料3：酒中含有乙醇，乙醇具有還原性，一種揮發性的液體，酒后人體呼出的氣體中就會含有乙醇，其含量與血液中的乙醇含量成正比（試劑：95%乙醇、2%K2Cr2O7溶液、70%H2SO4溶液等）。

學生熱烈討論后搶答：根據生活中乙醇可以燃燒生成二氧化碳和水，可知氧氣是氧化劑，乙醇則為還原劑。分析K2Cr2O7中心元素Cr為+6價處于高價態，應該具有氧化性，所以我的方案是向K2Cr2O7溶液中滴加乙醇，觀察顏色的變化……

教師及時點評：大家能從反應事實推理乙醇具有還原性，從化合價分析K2C42O7具有氧化性，認識思路和分析角度很好。

實驗3：取約2mL2%K2Cr2O7溶液于一支試管中，加等體積70%H2SO4溶液，再滴加5滴95%乙醇，振蕩觀察現象。

現象：溶液由橙色變為藍綠色（見圖5）。結論：可以用2%K2Cr2O7酸性溶液檢測酒精。

學生討論測酒駕方案、形成結論：根據pH試紙測試原理，將濾紙在一定濃度的K2Cr2O7酸性溶液中浸泡、干燥做成試紙，取不同含量的乙醇溶液加熱蒸發，將蒸氣通過試紙，記錄試紙顏色變化，做成比色卡。測酒駕時，駕駛員向試紙吹氣，試紙變色，與比色卡顏色對比，讀出相應的酒精含量，這樣就可測試是否酒駕以及喝酒的量。

教師評價：能類比pH試紙原理，思路很好，與實際檢測方法相近。介紹實際檢測方法，如圖6所示[5]（課下探討：對比2種方法的優缺點）。

活動4：汽車尾氣處理

教師：汽車尾氣是大氣污染的主要污染源之一，汽車發動機在工作過程中燃料不完全燃燒會產生有毒的CO，而在發動機的高溫高壓條件下，空氣中的N2和O2會產生有害的氮氧化物（如NO）。如何將有毒氣體轉化為無毒的、可參與大氣循環的氣體而防止污染呢？請利用氧化還原反應原理分析。

學生思考、回答：根據氧化還原反應原理，轉化應為CO→CO2，NO→N2，化合價有升有降，組合配平則為2CO+2NO=2CO2+N2。

學生互評，教師點評，學會了解決問題的新視角、新方法。

教師：談談本節課你的收獲與疑惑。學生交流，教師課堂小結（略）。

三、總結與反思

本節課學生表現積極，課堂氣氛活躍，學習效果很好。課后對學生進行了訪談，訪談中學生認為本節課作為課堂的主體，真實地體驗了科學探究過程。“我感覺非常棒”學生說，“原來化學這么有用”一語道破天機。已有的教學設計[6][7]中，基本思路是從化合價判斷氧化劑和還原劑，并進行實驗驗證。本課設計是基于核心素養發展，聯系STSE，開展真實情境的探究式學習。學生獲得的不僅是知識結論，更是化學學科思想與方法，科學探究能力等的形成與發展。“素養為本”的化學教學設計要指向學生核心素養發展，強化以下幾方面。

1.注重真實問題情境的創設

本案例學生是在真實問題情境中開展學習的，觀察演示實驗后老師提出3個問題，激發了學習興趣，變讓我學為我要學;基于資料1、2提出問題，資料與日常生活、健康密切相關，學生既熟悉又想了解，探究欲望強烈;酒駕檢測和汽車尾氣處理也是生活中備受關注的公眾事件。學生在綜合運用所學知識解釋和解決真實問題的過程中，不僅獲取知識、形成技能，而且感受到化學對社會的價值，形成了科學態度與社會責任。

2.開展問題解決式、探究式學習

學生化學學科核心素養的發展是一個自我建構、不斷提升的過程。本案例在問題引領下，學生根據資料等提取信息、設計實驗、完成實驗、分析現象、得出結論，進行了完整的科學探究，并探究解決了社會問題。學生通過實驗探究解決問題的過程，提高了學生的科學探究能力、問題解決能力等，提升了學生的創新精神和實踐能力。

3.進行“教、學、評”一體化設計

本案例從設計到實施始終注重學生核心素養的診斷與發展。如“由以上資料你獲得了哪些信息？能否設計實驗方案實現你想做的？”這一問題診斷學生知識的關聯性水平，能否結合已有知識提取關鍵信息并與自己想做的實驗聯系起來，發展學生實驗設計能力及證據推理能力。要通過問題回答、課堂表現、學生互評、教師點評等方式使“教、學、評”有機結合起來，促進學生核心素養的全面發展。

參考文獻

[1][3]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社2018，1，3-5

[2]宋心琦.普通高中課程標準實驗教科書化學1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007.30-33

[4]李潤洲.指向學科核心素養的教學變革[J].教育科學研究，2019（9）：5-10+23

[5]菲利普（Phillips，J.S.）等.王祖浩等譯.科學發現者.化學概念與應用.下冊[M].杭州：浙江教育出版社，2008：587-589

[6]黃文軍，陳謙明.促進認識發展的教學思考與實踐——以“氧化劑和還原劑”教學為例[J].中學化學教學參考，2018（13）：20-22

[7]徐振峰.“氧化劑和還原劑”教學設計[J].中學化學教學參考，2018（4）：48-49