手持技術輔助下“教、學、評”一體化的化學單元作業設計

鄭華　楊青　游宏　王楊薇子

作業是學生鞏固知識、提高思維能力的重要路徑，是課堂教學的延續。教師做好作業設計對促進“教、學、評”一體化有積極意義。《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱高中課標）明確提出：教師在化學教學與評價中應緊緊圍繞“發展學生化學學科核心素養”這一主旨，優化教學過程，注意發揮課堂練習和課后作業對于學生化學學科核心素養的診斷與發展功能，依據課程內容各主題的學業要求，精心編制或精選課堂練習和課后作業題，使“教、學、評”活動有機結合，同步實施，形成合力，有效促進學生化學學科核心素養的形成與發展。化學是一門以實驗為基礎的學科。化學教師在教學中科學應用手持技術，可以輔助改進一些傳統實驗，讓學生直觀感受宏觀現象背后的微觀變化，使枯燥的理論與直觀實驗結合，讓學生感受科技進步帶來的樂趣，也為作業形式多樣化提供技術支持。筆者以人教版《普通高中教科書 化學 選擇性必修1 化學反應原理》中的“水溶液中的離子反應與平衡”的單元作業設計為例，探索手持技術輔助下的化學單元課后作業設計思路和基本框架，以期減負增效，促進學生化學學科核心素養發展。

一、高中課標實施后的中學化學作業研究概述

高中課標實施后，教師進行作業設計要堅守“以學生發展為中心”的教育初衷，還要與時俱進，針對學生的心理特點，創新作業設計，培養符合社會需求的人才。莫秀慶提出，教師設計作業要精心選擇素材，將情境與問題結合，創設情境，引導學生在具體情境中解決實際問題。代吉年提出，教師要用好教材上的習題，精心挑選并將其設計成不同形式的作業，如參與社會實踐、實驗探究、撰寫研究報告等。韓富軍設計了單元作業設計的流程，指出教師組織單元作業宜以學習主題為單元、以教材章節為單元、以大概念為單元、以大項目為單元。黃彩芬認為，化學教師設計作業要有一定的層次性、整體性、多樣性、探究性、實踐性，要以培養學生的化學學科核心素養為基本原則，還指出發表在期刊上的論文多是分析課程標準或經驗總結之類，有一定的合理性，但是缺少實證研究。筆者在手持技術的支持下，結合作業設計案例，研究單元復習作業的整體設計思路與實施方法。

二、化學單元作業設計的原則

（一）落實化學學科核心素養培養要求

化學學科核心素養是指高中生在化學課堂教學以及作業實踐活動中逐漸習得的認知能力、思維能力、推理能力、創新能力與交流能力等主體發展能力，還包括高中生應該具有的知識基礎、文化視野、思想意識與道德品質等內在素養。高中課標明確指出：化學學業水平考試命題必須堅持以化學學科核心素養為導向，準確把握“素養”“情境”“問題”“知識”四個要素在命題中的定位與相互聯系，構建以化學學科核心素養為導向的命題框架。這為化學教師設計作業提供了思路：從真實情境中選取作業素材，將解決實際問題作為作業任務，發揮作業功能，引導學生遷移化學知識，提升化學學科核心素養。

（二）發揮作業的基本功能

作業是教學的輔助組織形式之一，可以幫助學生鞏固知識，拓寬解決問題的思路，為教師調整教學進度提供參考依據。美國學者庫柏（Cooper）將作業功能分為以下四類：幫助學生學習和理解課堂上學到的知識；提高學生的學習技能；培養學生的獨立性，增強責任感；增進家長與學校的聯系，讓家長參與到學校教育中。隨著科學技術快速發展，教育現代化不斷推進，顛覆了傳統的單一紙筆作業模式。新型作業模式強調學生主體對客體的建構，關注學生多元發展的需求與情感態度價值觀的學科指向，如開放性作業、研究性學習課題、分層次差異作業與彈性作業等。手持技術作為一種現代化的新型教育手段，具有實時性、準確性、便攜性、直觀性和綜合性的特點，已成為當今科學實驗探究與課堂教學最有力的教學工具之一。如何充分發揮手持技術的優勢，將其作為培養學生學科核心素養的有力工具，是一個值得深思與探討的問題。筆者在電導率傳感器、pH傳感器、CO傳感器等手持技術輔助下，完成水溶液中的離子反應與平衡的作業設計，引導學生深入理解離子間的反應和水溶液中的平衡問題，拓寬解決問題的思路和方法，完善作業的整體性、關聯性和進階性。

三、化學單元作業設計案例研究

（一）內容和目標的確定

教師設計單元復習的整體作業，要避免碎片化，可對單元或模塊內容進行整合，用一個主題串聯，以保持學生的學習興趣，提高作業完成的質量。筆者提煉高中化學“水溶液中離子反應與平衡”的大概念，并對作業進行結構化設計。大概念下水溶液單元知識架構如圖1所示。

物質在水溶液中的行為包含溶解、電離、反應與平衡等，電解質在溶液中的反應實質上是離子之間的反應，離子反應的背后蘊含更為本質、核心的思想是平衡移動結果。水溶液中的離子反應與平衡是化學反應調控在離子層面的應用，學生完成該作業可深化對復分解反應規律的理解。

筆者基于以上內容，依據高中課標要求，明確學生的學習目標：能分析水溶液中的粒子種類和來源，判斷水溶液中存在的平衡和離子反應；能應用勒夏特列原理或關系分析水溶液中平衡移動；能從情境中抽取問題，并靈活應用離子反應和平衡分析解決問題。

（二）作業設計的案例分析

基于“水溶液中的離子反應與平衡”教學內容和目標，對于化學單元復習作業，筆者從分析電解質的導電性、水解平衡和電離平衡、沉淀溶解平衡三個方面逐步展開設計。

1.探究電解質的導電性

該主題以分析電解質溶液導電性變化為中心，要求學生判斷溶液導電性改變與離子反應的關聯，同時深刻認識電解質電離的實質。筆者設計該作業目的有二：一是學生深入認識電解質導電的原理；二是學生通過溶液導電性變化，分析判斷離子反應，認識離子反應的實質。筆者通過創設情境將零散知識串聯，并針對主題的內容從不同角度展開設計，突出復習作業的整體性、關聯性和進階性等特點。作業設計案例見表1。

筆者設計此課時的作業，選定電解質導電主題，讓學生在分析導電性變化和應用電導率傳感器的過程中，既鞏固基礎知識，又實現對知識的遷移。筆者通過主題串聯碎片化知識使之系統化，引導學生分析推理、概括關聯、解釋說明，促進學生對化學認知活動經驗的累積，提升學生的分析與解決問題的能力和系統思維能力，發展學生的化學學科核心素養。

2.水解平衡和電離平衡

水解平衡和電離平衡是水溶液中離子平衡的重要內容，學生在分析解決問題時經常混淆這兩個平衡。筆者設計作業，確定緩沖溶液和人體中酸堿平衡原理分析的主題，引導學生從單一體系分析，過渡到復雜多體系的生活問題分析，主動尋找問題的主要因素，選擇合適的平衡進行問題的探究與解釋。對于以上主題作業，筆者分“聯系生活”“原理分析”“遷移應用”“學科整合”四個板塊設計，幫助學生構建學科思維，掌握研究問題的科學方法。主題作業聯系生活，有利于保持學生對作業的興趣和專注力，提高作業的實效性。作業設計案例見表2。

筆者設計以上作業，讓學生先從醋酸的電離平衡和醋酸鈉溶液中水解平衡，認識緩沖溶液的緩沖原理；再聯系生物學中人體血液中緩沖體系，從復雜的血液成分中，分析多微粒體系中的電離平衡和水解平衡問題，弄清水溶液中離子反應與平衡問題的分析思路。作業層層遞進，不僅能幫助學生鞏固提升已有知識，而且通過跨學科整合讓學生感受知識的價值，發展宏觀辨識與微觀探析的化學學科核心素養。

3.沉淀溶解平衡

對于沉淀溶解平衡這個主題，筆者分別選取教材素材（鍋爐中水垢問題）和項目任務（透析液配置問題）設計作業。筆者選取教材素材進行作業設計，目的是幫助學生鞏固沉淀溶解平衡的基礎知識，引導他們從定量角度理解沉淀的生成、轉化等問題。設計項目式作業，目的是體現化學課程的價值，讓學生真正做到學用合一，接受具有挑戰性的復雜任務，充分發揮主觀能動性，從社會發展角度思考、解決化學問題，提高學生的化學學科核心素養。作業案例見表3。

筆者設計沉淀溶解平衡作業，讓學生先鞏固基礎，再參與項目式作業，分析離子反應，利用關系分析的沉淀生成，鞏固水解平衡、電離平衡、溶解平衡及關系等知識，達成應用化學知識解決實際問題的目標。

（三）作業評價設計

有效的作業評價可以反饋教學目標的達成度，幫助教師適時調整教學重、難點，促進“教、學、評”的一致性。筆者開展的作業評價包括過程性評價和結果性評價。沉淀溶解平衡作業評價方案見表4。

作業的鞏固與診斷功能是為素養發展和學業水平的提升服務的。作業是否有效，需要評價和檢驗，即看學生完成作業后是否達成目標。作業評價的設計在整個作業設計中是不可或缺的。

（四）化學單元作業設計的思路

通過總結以上復習作業案例的設計經驗，筆者提出以促進化學學科核心素養發展為宗旨的化學單元作業設計思路（如圖2），以高中課標為指導依據，整合不同模塊內容，設計真實問題，幫助學生構建知識網絡，提高分析與解決問題的能力，培養動態思維和系統思維能力。

四、作業設計反思

（一）“教、學、評”一體化，提高學生化學學科核心素養

“教、學、評”是完整教學活動的三個方面，教學、學習與評價不僅具有一致性關系，而且是三位一體的關系。教是為了學生的“學”，評是為檢驗學生“是否學會了”。評價持續地鑲嵌在教與學的過程之中，為教學目標的達成和教學策略的改進提供了證據。教師進行教學評價，不僅要開展結果性評價，而且應該開展過程性評價，只有堅持全過程評價，才能有效地實現“教、學、評”的一致性，發揮作業應有的功能，使學生化學學科核心素養得以提高。

（二）應用手持技術豐富作業的呈現形式

教師在作業設計中融入手持技術支持下的實驗探究，將宏觀現象以微觀角度呈現，使作業呈現形式更加豐富，幫助學生在完成作業過程中深入理解知識，能夠提高學生的探究能力和創新能力，讓學生感受科技的發展帶來的學習多樣性，同時也能提高學生科學態度與社會責任方面的素養。

注：本文系國家新聞出版署出版融合發展（人教社）重點實驗室重點課題“信息化教學環境下基于虛擬實驗的化學學科工具對學生科學能力提升的研究”（編號：RJA0121011）的階段性研究成果。

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（作者鄭華、游宏、王楊薇子系北京市第九中學教師；楊青系人民教育出版社人教數字教育研究院高級研究員）

責任編輯：祝元志