基于學(xué)科素養(yǎng)取向的教學(xué)實踐

周玉燕

摘要：以“弱電解質(zhì)的電離”為例，闡述了利用手持技術(shù)解決抽象概念建立過程的可能性。利用該實驗手段探究了醋酸稀釋過程導(dǎo)電率變化的區(qū)別，醋酸的電離平衡建立的微觀過程，從而對醋酸的電離進行了宏觀表征、微觀表征、符號表征和曲線表征。探討了如何在四重表征的教學(xué)模式下，通過化學(xué)概念建構(gòu)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，并對學(xué)生在學(xué)前和學(xué)后進行了測評，對其關(guān)于電離平衡觀念的建立進行了比較。

關(guān)鍵詞：弱電解質(zhì)的電離；四重表征；核心素養(yǎng)；手持技術(shù)

文章編號：1008-0546（2018）11-0033-03 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.11.010

一、研究的背景

《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)（2017）》指出了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”、“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”5個方面。

多重表征理論（Mufti-Representation）指執(zhí)教者將間接經(jīng)驗通過多種信息渠道表達出來，讓學(xué)習(xí)者自行將新信息和已掌握的知識做關(guān)聯(lián)，從而重新組織認(rèn)知結(jié)構(gòu)并逐步形成新的概念 [1]，執(zhí)教者通常將其應(yīng)用于化學(xué)概念的教學(xué)中。錢揚義、畢華林、黃婕等學(xué)者在經(jīng)歷了大量教學(xué)實踐工作后提出了四重表征教學(xué)模式（Tetra-Representation Teachingodel） [2，3 ]。教學(xué)工作者通常將其應(yīng)用于引導(dǎo)學(xué)生從本質(zhì)上建構(gòu)化學(xué)概念、反應(yīng)本質(zhì)及原理的教學(xué)過程。

二、“弱電解質(zhì)的電離”的教學(xué)設(shè)計和實施

化學(xué)概念是指將化學(xué)現(xiàn)象、化學(xué)事實經(jīng)過比較、綜合、分析、歸納、類比等方法抽象出來的理性知識，它是剝離現(xiàn)象的一種高級的思維形態(tài)，反映了化學(xué)現(xiàn)象及事實的本質(zhì) [5]。目前中學(xué)現(xiàn)行使用的三個版本的教材，關(guān)于弱電解質(zhì)電離過程的建立的描述都只是停留在一個較為模糊化的過程，并沒有采用實驗手段來獲取弱電解質(zhì)的電離存在平衡的事實或證據(jù)，讓學(xué)生能夠“看到”“弱電解的電離平衡建立的過程”。因此“弱電解的電離”的概念在這三個版本的教材中，不論對于教師的教學(xué)還是學(xué)生的學(xué)習(xí)都是一個難點。

筆者曾有幸在一節(jié)省級公開課中，嘗試?yán)檬殖旨夹g(shù)將醋酸的電離平衡設(shè)計成實驗，探索了在四重表征的教學(xué)模式下如何在化學(xué)概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

1.“四重表征”教學(xué)模式下建構(gòu)學(xué)科核心素養(yǎng)

（1）環(huán)節(jié)1：創(chuàng)設(shè)生活情景→宏觀表征

教師：某“養(yǎng)生廣告”告訴我們：酸性體質(zhì)的人易生病，所以我們必須攝入某種保健品來調(diào)節(jié)體內(nèi)酸性物質(zhì)，從而使我們具有健康的“堿性體質(zhì)”。眾所周知，“山西人愛吃醋，家家有個醋葫蘆”，那么山西人豈不是病倒了一大片？今天這節(jié)課，我們就以山西人最喜愛的“醋”入手，揭秘“養(yǎng)生廣告”的真相。當(dāng)你將醋酸溶于水后，除了聞到酸味，還看到什么了嗎？那么是否說明醋酸在水里沒有任何變化呢？

學(xué)生陷入沉思。

教師：這節(jié)課，我們將借助手持技術(shù)，一起探究醋酸溶于水到底發(fā)生了什么變化。是否會真的影響人的體質(zhì)的酸堿性。

設(shè)計意圖：化學(xué)知識來源于生活情境和實踐，并且為我們的生活服務(wù)。具有一定感性經(jīng)驗的情境創(chuàng)設(shè)既有利于學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)化學(xué)的神秘之處，又有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而以主人公的態(tài)度進入學(xué)習(xí)者的角色，從化學(xué)的視角認(rèn)識和解決問題。將“酸性體質(zhì)或堿性體質(zhì)”之說作為一個“情景脈絡(luò)”，讓學(xué)生扮演“科普工作者”探秘“養(yǎng)生廣告”的真實性。實現(xiàn)“宏觀表征”從而培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)精神與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

（2）環(huán)節(jié)2：宏觀表征→微觀表征→曲線表征

教師：動畫演示醋酸溶于水的過程。從動畫演示過程中，可以看出醋酸在水中以醋酸根、氫離子和醋酸分子的形式存在。這個過程我們看不見任何的明顯現(xiàn)象，該如何驗證醋酸溶于水形成了醋酸根和氫離子呢？

教師：介紹電導(dǎo)率傳感器裝置（圖1）。播放預(yù)先錄制的實驗視頻，得到的醋酸的電導(dǎo)率隨溶液體積的變化曲線（圖2）。曲線變化的原因是什么呢？

學(xué)生：陷入思考。

設(shè)計意圖：對于醋酸的電導(dǎo)率隨著溶液體積的變化曲線，學(xué)生在高一的習(xí)題中早就耳熟能詳了，但是他們對于這條曲線是怎么通過實驗得出的，并不清楚。筆者在這里通過手持技術(shù)展示這個實驗過程，意于啟發(fā)學(xué)生從微觀角度探索醋酸溶于水可能發(fā)生哪些變化，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)；使學(xué)生認(rèn)識到這條曲線并不是憑空捏造的，是基于一定的實驗得出的，使學(xué)生認(rèn)識到實驗結(jié)論是通過證據(jù)推理得到，從而培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理”的核心素養(yǎng)。

（3）環(huán)節(jié)3：宏觀表征→微觀表征→曲線表征

教師：圖2中曲線上的每一點導(dǎo)電率都在不斷地變化，你要如何證明其中一點電導(dǎo)率的具體變化情況？

學(xué)生甲：將醋酸滴加到水中，測其導(dǎo)電率的變化。

學(xué)生乙：醋酸的體積和水的體積必須測出。

師生：共同完成實驗，得出醋酸溶于水建立電離平衡過程的曲線（如圖3所示）。

設(shè)計意圖：此環(huán)節(jié)是本節(jié)課的亮點之一，也是突破難點的環(huán)節(jié)。學(xué)生在環(huán)節(jié)2中獲得“手持技術(shù)”這個新信息，在環(huán)節(jié)3中能夠利用這個新信息加以應(yīng)用：一直連續(xù)變化的曲線，怎么讓它停下來呢？筆者適時給出了提示，降低了難度，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建了弱電解質(zhì)溶于水的電離平衡的建立過程的模型，培養(yǎng)了學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。

（4）環(huán)節(jié)4：符號表征

師生：分析曲線變化的原因。

學(xué)生：用化學(xué)用語表示醋酸電離平衡過程。

CH3COOH[?]CH3COO-+H+

教師：醋酸電離的程度如何呢？

學(xué)生：測H+的濃度。

教師：能否用類似化學(xué)平衡常數(shù)來表示醋酸電離平衡的程度呢？

學(xué)生：根據(jù)實驗所得的數(shù)據(jù)完成電離平衡常數(shù)的演算。

設(shè)計意圖：學(xué)生在建構(gòu)了宏觀表征、微觀表征、曲線表征的基礎(chǔ)上進行思考：醋酸電離的程度用什么物理量表征呢？該如何從定量的角度去表征醋酸的電離程度？進而引發(fā)學(xué)生思考“這個物理量怎么測量得到？”，學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康倪M行實驗設(shè)計，對所得的曲線進行加工并獲得結(jié)論，培養(yǎng)了學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”和“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)平衡常數(shù)入手，進行模型認(rèn)知的應(yīng)用，使學(xué)生的思維完成從定性分析到定量分析的轉(zhuǎn)換，培養(yǎng)學(xué)生基于證據(jù)進行分析推理的學(xué)科核心素養(yǎng)。

（5）環(huán)節(jié)5：構(gòu)建“四重表征”之間的聯(lián)系

教師：請你們用剛才所學(xué)的知識揭秘“養(yǎng)生廣告”的真實面目。

學(xué)生：結(jié)合“四重表征”的教學(xué)思維導(dǎo)圖，小結(jié)本節(jié)課的知識要點。

設(shè)計意圖：學(xué)生將“可逆反應(yīng)的平衡移動原理”的模型，遷移應(yīng)用至“弱電解質(zhì)電離平衡的移動”判斷“酸性體質(zhì)或堿性體質(zhì)”之說的真實性，激發(fā)學(xué)生運用所學(xué)的化學(xué)原理去分析生活中的“養(yǎng)生謠言”，從而培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)精神與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

2.學(xué)生課后的評價反饋

我們通過在學(xué)習(xí)前后分發(fā)給學(xué)生同一份問卷，檢測學(xué)生對于電離平衡觀念的看法，以此作為對比來檢驗本節(jié)課所用的教學(xué)模式對于核心素養(yǎng)觀念的效果。分發(fā)58份問卷，收回52份問卷，問卷調(diào)查有效。從圖4、圖5的數(shù)據(jù)表明教學(xué)效果是令人滿意的。

3.結(jié)論

關(guān)于“弱電解質(zhì)的電離”的教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計很多。為了更好地落實“化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)”，筆者對概念原理的教學(xué)模式做了新的探索。從學(xué)生熟悉的真實的生活情境出發(fā)，在化學(xué)反應(yīng)原理的概念教學(xué)中利用手持技術(shù)采取“四重表征”的教學(xué)模式，通過提出不同的問題實現(xiàn)了學(xué)生在不同的表征之間進行轉(zhuǎn)化，這樣有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)抽象概念過程中對概念整體的理解和把握。手持技術(shù)的利用更是使學(xué)生實現(xiàn)了定性實驗向定量實驗的轉(zhuǎn)變——曲線表征，可以給予學(xué)生更廣闊的邏輯思維空間和判斷依據(jù)，是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的強有力的手段之一。

參考文獻

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