基于SOLO分類評價的主題式化學教學設計

胡珺晶

摘要：依據新課標重視開展“素養為本”的教學，倡導真實問題情境創設的要求，根據學生思維、認知水平的差異，基于SOLO分類評價理論與主題式教學設計化學教學。以蘇教版（2020版））必修2“化學反應中的熱”的教學為例，通過創設“可燃冰”的主題情境，分析學生掌握相關知識后可能提升的SOLO思維層次，設計三個教學環節，將情境線、知識線、活動線、素養線貫穿課堂始終。引導學生在情境中學習化學知識，分析解決問題，感知化學與社會、生活、生產之間的密切聯系，達到進一步提升思維層次和學科素養的教學目的。

關鍵詞：主題式；SOLO分類理論；反應熱；教學設計

文章編號：1008-0546（2022）12-0041-05

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.12.011

學生通過必修1學習的經歷，已經逐步適應了高中的化學學習，具備了一定的化學核心素養，并且，在此過程中，逐漸養成不同的思維習慣、方式和水平。根據學生已有的知識基礎、思維水平以及化學素養因材施教，嘗試進行高中化學主題式教學設計，是一項值得思考、實踐及研究的課題。目前來說，以單一培養學生化學核心素養或提升思維層次為目標的教學設計屢見不鮮，但基于SOLO分類評價的主題式教學的相關教學設計還不多見。

高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）指出要重視開展“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，培養學生的創新精神和實踐能力。[1]

主題式教學指課堂教學以項目探究或問題解決形式統整書本知識與日常生活、工業生產及社會中的學科問題，以教學主題為樞紐，在系統內各要素間彼此聯系、相互作用、協調運行中，以達成學習主體心理結構的完善與自我實現的整體性教學。

英文“Structure of the Observed Learning Outcome”的意思是可以觀察的學習結果的結構，其縮寫為“SO-LO”。其特征是等級描述，即按照學生回答某問題時體現的思維水平分為五個層次[2]（見圖1）。教師可預設學生思維層次進行教學設計，也能根據學生生成的思維層次，掌握教學情況，調控課堂節奏。

本文以蘇教版必修2中“化學反應中的熱量”的教學為例，確定“可燃冰”（主要成分是甲烷）為主題，以逐步剖析“可燃冰”的能源價值為明線，以“化學反應中的熱量”為暗線，設置三個環節，即：感覺“熱”的存在、感知“熱”的表達、感受“熱”的價值來展開課堂教學。本節課中，通過“連線教材”“資料卡”“任務卡”“實驗探究”“‘舊聞鏈接”等多種學習活動的展開，引導學生主動思考，能透過社會新聞、實驗現象、生活經驗、已有知識，發現問題、分析問題、解決問題，實現宏、微結合，知道化學反應往往伴隨熱量變化的微觀解釋，能在證據推理的基礎上建構對“反應熱”的模型認知，最終將化學課程與日常生活、化工生產相結合，初步達成社會主義核心價值觀下化學學科育人的基本要求。

一、學情與教學內容分析

教學設計是指為了實現一定的教學目的，設計“教什么”和“怎么教”。[3]建構主義學習理論以學生為中心，強調學生對知識的主動探索、主動發現和對所學知識內在邏輯的主動建構。[4]為此，教學設計必須基于學情，學生才能在煥發新生機的化學課堂上親近、走進、感受化學學科的獨特魅力。

本節課是在我校的1-4C班教授的，而本班的學生組成為2021年常州市中考成績520-550分（即2018年省普高擴招前，這個分數段的大部分學生只能選擇職高）。課前，我對該班學生進行學前測試情況分析（見表1）。通過分析發現：高一學生認識能量的角度幾乎是與熱量相關聯，其認識大多是停留在初中化學所學的燃燒的基本條件（達到著火點）、燃燒是劇烈的發光發熱的氧化反應、物理學科中的動能和勢能。從表1可知，多數學生對于化學反應中的熱量方面的知識基本處于前結構水平以及單點結構水平。

從教材編排來看，《化學反應中的熱》是蘇教版（2020版）必修2專題6的第二單元，是銜接微觀結構與宏觀能量的橋梁。對于學生來說，需要從單純的物質轉化角度認識化學反應，拓展到能量轉化，形成多維度、多角度認識化學反應的觀念和能力?？v觀蘇教版必修2教材，筆者發現本節教材內容涉及到天然氣，蘇教版（2015版）必修2專題3第一單元亦提及“西氣東輸”“可燃冰”，人教版新舊版本的必修2均提及人均能耗、能源時代，以及《化學與技術》教材中提及“天然氣的利用”，故萌生創設以“可燃冰”展開主題式教學的創意。

如表2所示，在進行具體教學設計之前，針對教學內容進行思維層次劃分，便于教師在課堂教學中判斷學生的思維水平，針對此水平進行教學設計以期培養其認知能力、提升化學素養。與此同時，教師可在實施教學過程中，關注不同層次水平之間的橋梁搭建，讓學生可穩步進階發展。

二、教學目標分析

教學活動的中心是教學目標，課堂教學的實施與開展也應以教學目標的達成為依據。而評價目標則是以教學目標為基礎，通過多元方式、多種方法，對教學過程和結果進行測量、評估，進而為調整后續教學目標提供反饋信息的過程。教學目標和評價目標理應相輔相成，形成合力，共同促進教學。[2]

1．教學目標

（1）使學生了解化學能與熱能的相互轉化；知道熱化學方程式的含義，認識化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因；了解提高燃料的燃燒效率、合理利用化石燃料、開發高能清潔燃料的重要性。

（2）要讓學生學會運用宏觀與微觀相結合、定性與定量相結合的學科思想和方法尋找證據、推出合理結論，從而，更好地感知“化學反應中的熱”，并且感受其與化工生產、日常生活的關聯、匹配。

（3）通過實驗探究、交流討論和觀察思考等活動，讓學生體驗科學假設和實驗探究的過程，體悟真實、有用的化學。

2．評價目標

（1）創設“可燃冰的能源價值”為主題情境，通過師生對化學反應中的熱的分析，確定學生認知化學反應中的熱的水平，辨析學生的思維層次是否處于多點結構水平。

（2）為確定五組化學反應的熱效應，學生交流方案，分組實驗、分析現象、得出結論。通過這個過程，分析學生的思維層次，提升學生的實驗探究能力，培養學生的科學探究與創新意識。

（3）通過三個環節的實施，讓學生經歷從感覺“熱”的存在到感知“熱”的表達，繼而感受“熱”的價值的過程。使學生的思維層次由前結構逐步向單點結構、多點結構、關聯結構、抽象拓展結構發展。

三、教學過程

1．環節一：感覺“熱”的存在

【創設情境】展示人教版《必修2》新教材P34中的圖6-4。介紹隨著生產力發展和科技進步，人均耗能日益增長。這組數據告訴我們已經步人了“能源”時代。

【PPT】2019年江蘇省普通高中學業水平測試（化學）的第一道試題：近日，我國渤海探明超千億立方的天然氣田。天然氣的主要成分為？

【學生】甲烷。

【過渡】蘇教版（2015版）《必修2》第58頁“拓展視野”中向我們介紹了，為了解決“能源危機”，我國在2003年10月就完成了“西氣東輸”工程，同時，在我國的東海、南海海底已經發現天然氣（甲烷等）的水合物，它易燃燒，外形似冰，被稱為“可燃冰”?？扇急拈_采有助于解決人類面臨的能源危機。接下來，讓我們通過一段視頻對此做進一步了解。

【播放視頻】可燃冰的開采。

【提問】通過這段視頻，你能獲取的信息是什么？可燃冰的能源價值在于什么？

【學生】可做燃料。

【教師】在此過程中，化學能轉化成了哪些形式的能量呢？

【學生】熱能、光能。

【教師】根據你的已學知識和生活經驗，你還能說出哪些反應中能量轉化的方式或實例嗎？

【學生討論、回答】放電魚、螢火蟲、暖寶寶……

【過渡】經研究發現，化學反應伴隨著能量的變化，但總能量守恒。許多化學反應的能量變化主要表現為熱量的放出或吸收。

【任務卡】展示幾組化學方程式。這些化學方程式，想必，大家一定不陌生，但是，問題來了，在這些反應過程中，到底是放出熱量還是吸收熱量呢？請同學們依據實驗框里的試劑，自選實驗完成，注意觀察現象，并及時記錄在學案上。

【學生活動】討論方案、分組實驗。

【學生】匯報實驗內容以及實驗現象。

【實物展示】課前實驗——“天山雪蓮”。

【教師】大家通過剛剛的實驗，能否判斷出氫氧化鈉與鹽酸的反應是放熱還是吸熱呀？

【學生1】放熱。

【學生2】沒感覺。

【教師】大家判斷的結果不一致，這只能說明我們的手感溫度并不是非常靈敏。課前，老師利用傳感器測定了這個實驗過程中溫度的變化。

【PPT】利用傳感器測量25 mL，0.25 mol．L-1的鹽酸和25 mL，0.25 mol-L-1氫氧化鈉溶液反應過程中溫度的變化，見圖2。

【教師】從圖像上可以看出，這個反應是放出熱量還是吸收熱量？

【學生】放出熱量。

【講述】我們把有熱量放出的化學反應稱為放熱反應，把吸收熱量的化學反應稱為吸熱反應。

【任務卡】請大家交流討論，完成表3。

【教師】在完成任務卡的過程中，你還有沒有疑問？

【學生】如何判斷哪些是放熱反應哪些是吸熱反應？

【教師】這個往往根據已有知識和生活經驗。那么，有沒有同學能利用已有的生活經驗、所學知識結合剛剛完成的實驗嘗試歸納一下呢？

設計意圖：結合兩版教材、江蘇省學業水平測試真題及視頻資源創設主題情境，通過發放任務卡的形式，激發學生在分組實驗過程中提出有探究價值的問題，繼而引導學生能從問題及假設出發，依據探究目的，設計改進方案，運用DIS實驗進行探究。整個環節讓學生勤實踐、善合作、敢質疑、勇創新，逐步提高學生的思維水平，從前結構向關聯結構發展。

2．環節二：感知“熱”的表達

【過渡】我們常常用熱化學方程式來表示化學反應中吸收或放出的熱量。以可燃冰中的主要成分甲烷為例，我們來看一下。

【教師】請同學們思考，熱化學方程式與化學方程式的區別是什么？

【學生】交流討論。

【教師】你能從中小結出哪些值得我們關注的點呢？

【學生1】△H的數值與系數成正比。

【學生2】AH的大小與狀態有關。

【學生3】△H>0為吸熱反應，△H<0為放熱反應。

【學生4】熱化學方程式的系數可以是分數。

【學生5】熱化學方程式中必須標注物質的狀態。

【學生6】△H的單位是kj-mol-1。

設計意圖：學生的化學學科核心素養是在化學學習活動中形成和發展的，又是在化學學習活動中表現出來的。本環節圍繞與甲烷燃燒相關的三個熱化學方程式，教師引導學生開展小組交流討論，運用分析、比較、評價等方法，感知“熱”的表達，了解熱化學方程式與化學方程式的區別。教學活動與科學思維活動協調融合，既引發學生的思維進階，由單點結構向抽象拓展結構前進，又對發展學生宏觀辨識、模型認知等素養具有重要價值。

3．環節三：感受“熱”的價值

【舊聞鏈接】“舊”聞一：江蘇全省統一民用天然氣價（揚子晚報2004年6月10日）

截止到6月9日，南京已有近萬戶居民用戶用上天然氣，遲遲不肯露面的天然氣價格也浮出水面，6月9日，南京市物價局公布了該市天然氣銷售價格，其中居民生活用氣價格為2.20元/m3。而之前管道煤氣價格為1.10元/m3。

“舊”聞二：明起南京民用天然氣價漲至2.5元/m3【新華報業網（南京）2015年12月31日】

昨天，南京市物價局召開新聞發布會，備受關注的民用天然氣價格改革方案最終出爐。根據新的方案，2016年1月1日起，民用天然氣第一階梯價格從2.2元/m3上漲至2.5元/m3，漲幅較大。

【教師】根據這兩則“舊聞”，難道使用天然氣后，燃氣價格變貴了嗎？

【資料卡】燃燒熱：在101 kPa時，1 mol純物質完全燃燒生成穩定產物時所放出的熱量。見圖3。

【學生】通過計算得出結論：天然氣劃算。

【過渡】教材第14頁還提到了熱值，根據表中數據，應該是氫氣的熱值最高，那為何我們現在還要開采可燃冰呢？

【教材連線】人教版《化學與技術》：天然氣的綜合利用。

【教師】當然，同學們可以帶著這個問題課后繼續查找文獻，做進一步的思考和研究。為什么化學反應總伴隨能量的變化呢？

【學生】自主學習蘇教版必修2（2020版）教材12頁。

【過渡】今天這節課我們學習了化學反應中的熱，但是，在人類發展的歷史長河里，與之相關的“熱化學”卻是耗費了很多人很多年的研究。

【教師】介紹相關化學史。古今中外的科學家也好，今天課堂里的我們也罷，研究化學反應中的熱到底意義何在呢？

【PPT】化學反應中的熱在實際生活、生產中的用途。

設計意圖：依托“‘舊聞鏈接”提供樸實的情境素材，引發學生的高水平問題，驅動學生進行高水平思維，應用化學認識思路解決情境下的化學問題。本環節還結合相關化學史實介紹了化學反應中的熱在實際生活、生產中的用途。這樣的設計，使學生在情境中有任務、有持續性、有深度思考內容地學習，同時也能體現“宏觀→微觀→宏觀”的學科思想和“生活→化學→社會”的學科價值。

四、教后反思

著名教育家呂叔湘先生說過，成功的教師之所以成功，是因為他把課教活。本節課施教班級的學生整體化學基礎較為薄弱且思維層次參差不齊，因此，在“化學反應中的熱”的教學中，基于學生共性和個性的特點，關注因材施教，探析學生的認知水平，了解學生的核心素養，具有非常重要的實踐意義。本節課基于SOLO分類評價理論，創設主題情境、整合教材內容、優化教學環節，增強實驗功能，讓學生能辨識化學反應中的能量轉化形式，可舉例說明化學能與熱能的相互轉化，會解釋化學變化中能量變化的本質，能用熱化學方程式表達反應中的能量變化及運用反應焓變合理選擇和利用化學反應。這樣的教學設計相對于傳統意義上的教學設計來說，邏輯性更強、針對性更強、思維性更強。不僅調動學生學習的積極性，達到師生共同參與完成教學任務的目的，還能培養學生應用化學認識視角和思路去思考、分析、解決問題的能力，提升其化學學科的核心素養。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部．普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[s].北京：人民教育出版社，2020．

[2]尤林穎，謝永榮．基于SOLO分類評價與核心素養的化學教學設計——以人教版必修l“金屬的化學性質”為例[J]．化學教學，2019（3）：50-55.

[3] 曾珊．優化教學設計，構建有效課堂[J]．教書育人，2013 （11）：64-65.

[4] 陳風江．基于素養立意下的硫酸的性質主題式教學設計與實施[J]．化學教與學，2019（1）：73-75.