培育核心素養背景下比賽課堂的教學研究

江意意

筆者于2022年11月中旬參加“寧波市第十六屆高中化學教壇新秀”比賽，在緊鑼密鼓中完成了人教版必修1專題三“研究與實踐：食品中的鐵元素檢驗”的課堂教學。從選課內容上來看，“研究與實踐”是應核心素養發展與診斷需要而產生的新增欄目，為教學參與者設定了真實的問題情境，以項目化學習為載體，多對學生的思維能力、認知過程和表達能力有較高要求。而“食品中的鐵元素檢驗”為實驗探究類項目，研究目的雖明確，但是實驗材料如何選取、教學重難點如何把握，教師參考用書無明確指導意見，平時的教學過程中也較易一帶而過甚至無視，可供參考的教學實踐經驗和可查閱的文獻極其有限，再加上48小時備課和實驗素材選取以及學生實驗準備等多重壓力，對參賽者提出了不小的挑戰。

一、 準備階段

(一)實驗準備，霧里看花

1. 實驗素材的選取

市面上含鐵的物質極多，從生鮮食材到各種保健食品，在綜合比較藻類、菠菜、豬肝以及黑木耳等常見的“補鐵圣品”后，基于原材料處理相對簡單，色素干擾較少的原則，菠菜和黑木耳從中脫穎而出，在以一種物質的不同處理方法比較為切入點和以不同物質一種處理方法的比較為主線兩種方案中選擇了后者，設計了黑木耳“鐵證”探尋的課堂實驗主題。

2. 處理方式的確定

在翻閱了大量資料后，參考市場食品檢測的常見方法：Ⅰ. 溶解法：水溶；酸溶；堿溶。Ⅱ. 熔融法：酸熔融；堿熔融；燒結法。Ⅲ. 消解法：主要針對有機試樣，有濕法灰化和干法灰化。試樣的處理要求：Ⅰ. 必須完全；Ⅱ. 不應有損失；Ⅲ. 不應引入雜質。結合鐵及其化合物的相關性質、高中實驗室的可操作性和教學重難點，預設了實驗方案的課堂生成可能性：Ⅰ. 水溶→過濾→檢驗→現象→結論；Ⅱ. 灼燒→酸溶(鹽酸、硝酸)→過濾→檢驗→現象→結論。

3. 檢驗方法的比較

經過實驗檢驗和文獻查閱，三種檢測方法(表1)在檢驗的靈敏度上存在差異，但如何進一步與課堂設計無縫銜接仍需精心設計。

表1 檢驗方法列表

(二)目標生成，舉棋不定

1. 教材分析

“研究與實踐”已設置研究目的、研究任務和結果與討論三個環節。明確指出以通過化學實驗的方法檢驗食品中的鐵元素，體驗實驗研究的一般過程和化學知識在實際中的應用為研究目的。但從教材編排來看，前有鐵及其化合物性質及轉化的理論學習，幫助學生建構元素知識與學科概念的認知模型，后有“實驗活動2：鐵及其化合物的性質”旨在診斷并發展學生的科學探究與創新意識。顯然，筆者需要進一步挖掘基于鐵元素檢驗的更深層次的探究價值和基于實驗方案中原材料處理方法的實驗模型。

2. 學情分析

從物質層面來看，學生已經初步掌握用觀察顏色法和加堿沉淀法來檢驗Fe2+、Fe3+，但對不同檢驗方案的優缺點并沒有清晰的認知。經過鈉、氯及其化合物的學習初步掌握了典型活潑金屬和活潑非金屬的基本性質以及物質之間相互轉化的基本規律。從學科概念上來講，學生已經學習了氧化還原、離子反應等化學基本概念，一定程度上建構了物質認知的微觀視角和具備一定的符號表征能力。從實驗方法的層面分析，學生已經了解了過濾、結晶等常見的物質分離與提純的方法，初步具備分析問題、解決問題和實驗探究的能力，但僅限于理想模型，缺少實踐認知。

(三)設計雛形及困惑

(1)從內容上看，教學的重難點是鐵離子的檢驗和實驗方案的設計，尤其是原材料的處理。但是前有理論學習架構鐵及其化合物的認知模型，鐵元素檢驗的知識體系極易流于已有知識的簡單重復堆砌，模糊本節內容的編排意圖；原材料的處理方式屬于學生學習的空白領域，如何組織教學內容，設計教學任務，將復雜問題肢解為可攻克的子任務逐一突破，需要實踐調整。

(2)從設計層次上看，檢驗的升級和操作的改進雙線并行，但如何讓兩條設計在保持相對獨立清晰的基礎上層層遞進完成最終教學目標有待教學嘗試。暫定通過四個教學任務完成對鐵元素檢驗過程中物質變化的認知，構建價類二維圖并以原材料的預處理方式的調整為重點確定實驗方案的一般過程。

(3)硝酸的功能雖然教材中有明確指向，但僅限于定性檢測，他的功能還有繼續深入探討的價值嗎？可以被替代嗎？若要進一步挖掘，那么方向和依據又在何方？

二、 磨課階段

(一)第一次磨課

第一次備課教學思路如表2所示。

表2 第一次上課教學思路

1. 優點

通過三組實驗對照(表3)完成基于檢驗靈敏度升級的鐵元素檢驗方法的改進設計，從實驗事實出發，激發學生的學習興趣，引發學生的認知沖突，充分調動學生的積極性和參與度，課堂反饋較好。

表3 演示對比實驗現象對照表

2. 缺點與思考

①課堂容量過大，導致完成度較低，活動4無法充分開展，活動1在后續教學中無任何功能，且部分內容與原材料處理過程中的物質轉化有重復。在充分研判教材編排和課堂重難點后，舍去活動1。

②主次不夠明確，導致課堂主線不夠突出，時間分配不均衡，眉毛胡子一把抓，反而沖淡了教學亮點，無法按時完成教學任務。在充分研判教學目標和學情后，舍去活動2。

③硝酸的功能價值一直困擾于心，而教學過程中三種不同濃度氯化鐵溶液的顏色差異為筆者提供方向，在查閱大量資料及實驗對比后，基于發展學生從定性和定量結合上收集證據、推出合理結論的素養要求，嘗試將鐵元素的檢驗從單一的定性檢驗調整為從定性到半定量再到定量檢驗的設計層次。而在半定量和定量檢驗中，硝酸不可取代的功能價值則可以得到充分論證。

(二)第二次磨課

第二次備課教學思路如表4所示。

表4 第二次上課教學思路

1. 優點

從設計思路的架構上看，在靈敏度升級的基礎上，進一步以準確度提升為導向，提出(目視)比色法和色度法，初步彌補學生光有理論模型，缺少實踐體驗的認知缺陷，體會化學知識在實際中的應用，發展該欄目設置的功能和素養取向。從學生的活動設計上看，在保留知識性和邏輯性的基礎上，充分利用實驗的學科優勢，發展學生觀察、比較實驗現象，推理、分析矛盾原因的能力，調動學生的積極性，點燃課堂氣氛。

2. 缺點與思考

①課堂生成缺少有效反饋：對部分學生提出的“為什么要用更靈敏的方法來檢驗，不能對鐵元素進行濃縮嗎？”以及“不可以用更長時間更高溫度的浸泡來提取原料中的鐵元素嗎？”等問題沒有進行及時且有效的回應。基于學生對食品中鐵元素的形式及含量認知不清，執教班級具體認知情況不明朗的情況下，筆者設計了調查問卷，以此摸排認知情況(元素分布、微量元素及存在形式)，并借此拉近與學生的距離，消除陌生感；備課階段，多做預設多問為什么，資料準備更詳盡充實，課堂生成才能更游刃有余。

②板書設計缺少邏輯層次：板書設計只體現了知識性，卻沒有展示整堂課的邏輯層次，缺少設計感。有設計感的板書一方面可以幫助學生梳理課堂重難點，另一方面也可以將課堂邏輯充分外顯，體現理科的思維之美。

(三)課堂設計生成

1. 教學重難點

基于靈敏性和準確度提升的鐵元素檢驗方法的學習；基于準確性的原材料處理方法的學習和實驗方案設計一般步驟。見圖1、圖2。

圖1 鐵元素檢驗模型圖

圖2 原材料處理模型

2. 教學思路

經過重新調整后的教學思路如表5。

表5 第三次上課教學思路

3. 板書設計

板書設計清晰明了地反映了整堂課的設計思路，具體內容如圖3。

圖3 尋找“鐵證”——黑木耳中鐵元素檢驗板書設計

三、 備課感悟

(一)平時多積累，戰時少慌張

積累實驗素材，積累情境素材，積累不同課型的優秀架構模式。把教學思考分散到日常教學的每節課，充分挖掘教材欄目設置，教材內容編排的功能性和價值取向，充分體會教材內容表達的準確性和嚴謹性，在高強度的限時備課過程中才能有的放矢，事半功倍。

(二)集體備課激發思維風暴，實驗理論雙線并行挖掘學科內涵

以核心素養為指揮棒，以教學任務為載體，以化學知識為工具，逐一擊破教學重難點。但部分教學內容、教學重難點的確定并不能一蹴而就，充分的資料搜集和集體備課所帶來的頭腦風暴將充分論證“真理越辯越明”。像實驗類研究課程，學生實驗是重要的教學任務，整個集體的力量固然強大，但是備課教師需明確實驗需求，才能最大程度提高準備效率，避免無效損耗。以挖掘思維之美為目標，以發展創新意識為導向，以回饋社會為責任。不過分追求所謂亮點，不拘泥于課堂預設，尊重學生的不可預估性和創造性，這就要求執教教師有扎實的知識儲備和充分的課前準備。