發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的化學(xué)教學(xué)實(shí)踐

呂建勛

摘 要：隨著高中新一輪課程改革，按照化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)提出的學(xué)科觀念、學(xué)科思維、學(xué)科實(shí)踐和學(xué)科價(jià)值，以高中氧化還原反應(yīng)為例，采用項(xiàng)目教學(xué)方式，利用信息化手段，強(qiáng)化學(xué)科融合，建構(gòu)高中化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)由學(xué)科本位向發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的育人本位的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：學(xué)科素養(yǎng);項(xiàng)目式教學(xué);信息化;深度學(xué)習(xí);學(xué)科融合

基于核心素養(yǎng)的高中新一輪課程改革，指明化學(xué)課程教學(xué)應(yīng)該按照《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出的學(xué)科觀念、學(xué)科思維、學(xué)科實(shí)踐和學(xué)科價(jià)值建構(gòu)高中化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)[1]，探索以實(shí)際生產(chǎn)生活為材料，以學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨，精心組織教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程，創(chuàng)建真實(shí)問題情境，采用精準(zhǔn)教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)由學(xué)科本位轉(zhuǎn)向發(fā)展學(xué)生素養(yǎng)的育人本位。

一、采用項(xiàng)目式教學(xué)方式，設(shè)置真實(shí)情境——問題培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力

2017年版化學(xué)新課標(biāo)提倡教師在學(xué)科教學(xué)過程中應(yīng)該努力培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、探究學(xué)習(xí)能力和合作學(xué)習(xí)能力，倡導(dǎo)教師主動(dòng)探索“素養(yǎng)為本”的教學(xué)模式和策略，實(shí)現(xiàn)從“知識(shí)”向“素養(yǎng)”的育人本位的轉(zhuǎn)向。采用項(xiàng)目式教學(xué)方式，設(shè)置“真實(shí)情境——問題”教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考并相互討論，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)科知識(shí)學(xué)會(huì)認(rèn)知與思考，共同尋找解決問題的最佳方法和途徑，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，增加學(xué)生之間合作意識(shí)，使課堂任務(wù)既能圓滿完成，又能建構(gòu)解決真實(shí)問題情境。

筆者在實(shí)施魯教版普通高中教科書必修1第2章第3節(jié)“氧化還原反應(yīng)”一課教學(xué)時(shí)，從展示生活中銅及其化合物的系列反應(yīng)真實(shí)情境出發(fā)，讓學(xué)生經(jīng)歷六個(gè)挑戰(zhàn)性任務(wù)及活動(dòng)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)的視角從得失氧角度轉(zhuǎn)化到宏觀層面的化合價(jià)升降，通過問題設(shè)置、問題討論、實(shí)驗(yàn)探究、交流研討等環(huán)節(jié)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)達(dá)到微觀層面的電子轉(zhuǎn)移這個(gè)頂峰，并深刻認(rèn)識(shí)電子轉(zhuǎn)移是氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。通過問題的產(chǎn)生、問題的剖析和問題解決，將學(xué)生從理論認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化到實(shí)際應(yīng)用，不斷提升學(xué)生的能力水平，建構(gòu)學(xué)生用化學(xué)的視角發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的思路。

下面談?wù)劰P者是如何通過設(shè)計(jì)任務(wù)或活動(dòng)達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力的。

第一項(xiàng)任務(wù)或活動(dòng)：“多媒體展示銅及其化合物的系列反應(yīng)。[活動(dòng)1]分別寫出相應(yīng)的四個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)方程式：1.加熱條件下銅與氧氣的反應(yīng);2.往灼熱的氧化銅通入氫氣;3.鐵與硫酸銅溶液發(fā)生置換反應(yīng)[2];4.氫氧化銅與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)。[任務(wù)1]判斷上述反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)?！蓖ㄟ^創(chuàng)造真實(shí)情境，引發(fā)學(xué)生對氧化還原反應(yīng)的關(guān)注，本項(xiàng)任務(wù)嘗試旨在讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)氧化還原的特征。

第二項(xiàng)任務(wù)或活動(dòng)：“[任務(wù)2]標(biāo)出反應(yīng)前后各元素的化合價(jià)。[活動(dòng)2]交流討論：1.在上述四個(gè)反應(yīng)中，銅元素的化合價(jià)是否都發(fā)生了變化？2.前三個(gè)反應(yīng)與第四個(gè)反應(yīng)的特征有何不同？3.前三個(gè)反應(yīng)與后一個(gè)反應(yīng)有何不同？4.含有銅元素的物質(zhì)在這些反應(yīng)中各表現(xiàn)出什么性質(zhì)？[3]”該活動(dòng)項(xiàng)目引導(dǎo)學(xué)生從化合價(jià)的角度認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)[4]，學(xué)生在相互交流討論中發(fā)現(xiàn)，很多氧化還原反應(yīng)并沒有氧氣或氧元素參與，可見根據(jù)反應(yīng)是否得失氧進(jìn)行判斷氧化還原反應(yīng)的方法是不科學(xué)的。學(xué)生在重新尋找問題的解決方法時(shí)又發(fā)現(xiàn)一個(gè)共同點(diǎn)：如果是氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)過程中肯定有元素的化合價(jià)發(fā)生了變化。通過這種遞進(jìn)式的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生逐漸認(rèn)識(shí)到如果反應(yīng)過程中元素的化合價(jià)發(fā)生變化，即為氧化還原反應(yīng)，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。

第三項(xiàng)任務(wù)或活動(dòng)：“[任務(wù)3]閱讀課本64頁第三段有關(guān)氧化還原反應(yīng)的內(nèi)容。[活動(dòng)3]運(yùn)用所學(xué)從化合價(jià)的變化角度分析鐵與硫酸銅反應(yīng)過程中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)?！比蝿?wù)3的目的是培養(yǎng)學(xué)生閱讀理解能力[5]，通過學(xué)生的閱讀認(rèn)識(shí)氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、被氧化和被還原等概念，同時(shí)能遷移運(yùn)用于活動(dòng)3。由于學(xué)生的知識(shí)、技能、學(xué)科素養(yǎng)不同，學(xué)生在討論過程中會(huì)給出不同的答案，有合理的，有不合理的，甚至有很多離奇的。當(dāng)然有不少學(xué)生通過閱讀，能通過分析反應(yīng)前后元素化合價(jià)的變化，正確判斷氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。學(xué)生分析如下：由于鐵元素的化合價(jià)由0價(jià)升到+2價(jià)，所以鐵發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵元素被氧化，而硫酸銅中銅元素的化合價(jià)由+2價(jià)降到0價(jià)，判斷反應(yīng)中硫酸銅發(fā)生還原反應(yīng)，銅元素被還原[6];由于學(xué)生的能力水平各不相同，表現(xiàn)在閱讀能力、概念理解、信息的獲取能力和語言敘述能力的不同，因此，學(xué)生的結(jié)論各不相同，甚至張冠李戴。教師在活動(dòng)中應(yīng)注意引導(dǎo)，多加鼓勵(lì)，增強(qiáng)學(xué)生參與解決問題的信心。通過活動(dòng)3學(xué)生的自學(xué)能力和真實(shí)情境下解決問題的能力得到提高，學(xué)生的語言水平也得到加強(qiáng)。

第四項(xiàng)任務(wù)或活動(dòng)：“[活動(dòng)4]利用鐵與硫酸銅溶液構(gòu)成的原電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。[任務(wù)4]交流研討，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象你能認(rèn)識(shí)到鐵與硫酸銅反應(yīng)的本質(zhì)是什么嗎？”通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)、鐵片變細(xì)、碳棒有紅色物質(zhì)析出和溶液藍(lán)色變淺等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生對此進(jìn)行小組研究討論，最終得出下列分析：鐵片變細(xì)、碳棒有紅色物質(zhì)析出和溶液藍(lán)色變淺說明鐵與硫酸銅反應(yīng)生成了銅和硫酸亞鐵;根據(jù)電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)方向判斷電子由鐵片流向碳棒，實(shí)驗(yàn)說明反應(yīng)過程中鐵失去電子生成二價(jià)鐵，鐵元素的化合價(jià)升高，硫酸銅溶液中銅離子得到電子變成單質(zhì)銅，銅元素的化合價(jià)降低。通過該活動(dòng)學(xué)生認(rèn)識(shí)到鐵與硫酸銅反應(yīng)的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移。該活動(dòng)利用實(shí)驗(yàn)設(shè)置問題情境，激發(fā)學(xué)生對問題刨根問底的欲望，培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)的思維模式。

第五項(xiàng)任務(wù)：“[任務(wù)5]根據(jù)元素化合價(jià)變化交流討論：鈉與氯氣反應(yīng)、鐵與硫酸銅反應(yīng)電子的轉(zhuǎn)移?！比蝿?wù)5通過學(xué)生對鈉與氯氣反應(yīng)及鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)的電子的轉(zhuǎn)移分析，加深學(xué)生對氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移的理解，并建構(gòu)氧化還原反應(yīng)中物質(zhì)所含元素化合價(jià)升高（降低）與其相應(yīng)原子失去（得到）電子的關(guān)系，知道氧化劑（還原劑）是指反應(yīng)物在過程中有元素得到（失去）電子化合價(jià)降低（升高）的物質(zhì)，體現(xiàn)該元素的氧化性（還原性）[7]。隨著項(xiàng)目任務(wù)的逐漸深入，建立了氧化還原體系中氧化劑、還原劑、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)和化合價(jià)升降與電子得失之間的推論關(guān)系，構(gòu)建了學(xué)生分析氧化還原反應(yīng)的模型，使教學(xué)從讓學(xué)生“認(rèn)知”轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學(xué)生“解決問題”的核心素養(yǎng)能力，提升了學(xué)生證據(jù)推理和模型認(rèn)知的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)能力[8]。

第六項(xiàng)任務(wù)：“[任務(wù)6]歸納總結(jié)今天學(xué)習(xí)內(nèi)容。”通過該項(xiàng)目活動(dòng)提高學(xué)生總結(jié)提煉能力、有效溝通和學(xué)術(shù)表達(dá)能力，同時(shí)通過該任務(wù)使碎片的知識(shí)清晰化、整體化，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的獲得感。

項(xiàng)目式教學(xué)利用項(xiàng)目活動(dòng)和課題任務(wù)驅(qū)動(dòng)，通過教學(xué)流程設(shè)計(jì)和實(shí)踐，讓學(xué)生利用中學(xué)化學(xué)大概念，從學(xué)生最近發(fā)展區(qū)出發(fā)，利用情境問題，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)學(xué)生參與問題探究的興趣，自發(fā)參與其中，設(shè)置項(xiàng)目任務(wù)一環(huán)緊扣一環(huán)，由淺入深，隨著活動(dòng)的進(jìn)行，問題得到解決，最終再將獨(dú)立的、零散的知識(shí)進(jìn)行歸納重整，形成清晰的有效整體，有效促進(jìn)學(xué)生對知識(shí)進(jìn)行內(nèi)化與整合，提高學(xué)生的知識(shí)遷移能力。學(xué)生在這種方式中獲得獨(dú)立思考的時(shí)間，同時(shí)得到組織語言能力的機(jī)會(huì)，在自信中學(xué)會(huì)了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的模式，化學(xué)核心素養(yǎng)得到發(fā)展。

二、采用小組合作方式，學(xué)生角色從“我”轉(zhuǎn)變到“我們”，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神

新課標(biāo)提倡教師在教學(xué)過程中積極創(chuàng)設(shè)益于學(xué)生身心發(fā)展，有益于學(xué)生科學(xué)研討的情境，并積極引導(dǎo)學(xué)生通過協(xié)作和探究共同完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)任務(wù)。這里的協(xié)作主要是指教師和學(xué)生之間，學(xué)生和學(xué)生之間的相互合作。以“認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)”為主題的項(xiàng)目式課堂教學(xué)，教師在教學(xué)過程中將六人分成一小組，組織學(xué)生以小組為單位對項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行集體分析探討、歸納總結(jié)，小組成員發(fā)揮各自作用，積極參與項(xiàng)目活動(dòng)，共同尋找問題、分析問題、解決問題。事實(shí)證明，在教學(xué)過程中不管是交流研討氧化還原反應(yīng)的判斷方法，還是分析銅及化合物四個(gè)反應(yīng)的元素化合價(jià)變化;不管實(shí)驗(yàn)探究氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)，還是定義氧化劑、還原劑、氧化反應(yīng)和還原反應(yīng);不管從元素化合價(jià)這個(gè)宏觀層面認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)，還是從電子得失轉(zhuǎn)移這個(gè)微觀層面辨識(shí)氧化還原反應(yīng)，團(tuán)隊(duì)合作下完成的效果比個(gè)人獨(dú)立完成得好。事實(shí)證明小組合作方式，讓學(xué)生從以往獨(dú)立的學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變成為集體活動(dòng)的組織者和參與者，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生角色從“我”到“我們”的轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主角，體現(xiàn)參與價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神，體現(xiàn)了化學(xué)課程有助于學(xué)生形成未來發(fā)展需要的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。

三、利用實(shí)驗(yàn)探究手段、教育信息化手段，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)

科學(xué)探究是人類了解自然，解疑釋惑的重要手段和方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的突破口，利用實(shí)驗(yàn)探究手段，增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)探究意識(shí)，使學(xué)習(xí)深度融合。在課堂教學(xué)中，利用“鐵與硫酸銅溶液構(gòu)成的原電池”進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)探究，創(chuàng)造真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境，激發(fā)了學(xué)生探究的興趣，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變化，發(fā)現(xiàn)問題，提出假設(shè)，并進(jìn)行分析研討，最終得出電子轉(zhuǎn)移是氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)的結(jié)論，通過實(shí)驗(yàn)將抽象問題具體化，方便問題的解決，促進(jìn)了學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

現(xiàn)代教育技術(shù)日益完善，教育信息化手段日漸成熟，合理利用現(xiàn)代信息技術(shù)，為化學(xué)教學(xué)創(chuàng)設(shè)更多真實(shí)學(xué)習(xí)情境，提供有用素材，不但能激發(fā)學(xué)生對化學(xué)知識(shí)的興趣，而且能使學(xué)習(xí)更方便、更深入。筆者在氧化還原反應(yīng)教學(xué)過程中運(yùn)用多媒體技術(shù)展示了金屬冶煉、廚房中的鐵鍋出現(xiàn)紅棕色的斑跡、化學(xué)電池和被氧化蘋果等素材，形象生動(dòng)地讓學(xué)生體會(huì)到反應(yīng)就在身邊，增強(qiáng)學(xué)生對日常生活中的氧化還原反應(yīng)的感性認(rèn)識(shí)。為了更方便探究氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，筆者還通過制作FLASH動(dòng)畫“鈉和氯氣生成氯化鈉”和“鐵與硫酸銅溶液構(gòu)成的原電池原理”，使抽象過程具體化，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生對微觀世界的探知，豐富學(xué)生的知識(shí)面，拓展思維深度，形成化學(xué)學(xué)科觀念。

四、通過跨學(xué)科教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)發(fā)展的綜合能力

科學(xué)知識(shí)不是獨(dú)立于某一學(xué)科，要實(shí)現(xiàn)知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化和飛躍，關(guān)鍵是要認(rèn)真分析科學(xué)知識(shí)具有的價(jià)值，在教育過程中要挖掘和發(fā)揮學(xué)科知識(shí)的價(jià)值，必須通過跨學(xué)科教學(xué)，學(xué)生獲得認(rèn)識(shí)價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值、信息價(jià)值和情感價(jià)值，才能建構(gòu)完整的價(jià)值體系。教學(xué)案例“認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)”教學(xué)正是將氧化還原反應(yīng)構(gòu)建在化學(xué)、歷史、生物和物理等不同領(lǐng)域，并利用相關(guān)學(xué)科的概念做知識(shí)鋪墊，通過搭建知識(shí)橋梁，整合關(guān)聯(lián)學(xué)科知識(shí)，以項(xiàng)目和任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行合作探究，培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀，幫助學(xué)生在面對現(xiàn)實(shí)生活情境時(shí)，嘗試運(yùn)用跨學(xué)科理念，去分析問題、提出問題和解決問題，實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科教學(xué)從學(xué)科和知識(shí)本位向發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的育人本位轉(zhuǎn)變。

五、項(xiàng)目教學(xué)反思和改進(jìn)

本章以“認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)”為項(xiàng)目任務(wù)，以銅及其化合物四個(gè)反應(yīng)探究為主線，沿著探究物質(zhì)性質(zhì)的思路和方法，先讓學(xué)生通過分析四個(gè)反應(yīng)前后元素化合價(jià)變化，尋找氧化還原反應(yīng)的特征。再通過實(shí)驗(yàn)探究產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，建立透過現(xiàn)象分析本質(zhì)的思維方式，最終在真實(shí)任務(wù)情境下，建構(gòu)學(xué)生分析問題、解決問題過程的思維模型，并利用方法導(dǎo)引進(jìn)行模型的應(yīng)用，達(dá)到內(nèi)化知識(shí)，外顯思維的目的。

為了落實(shí)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”核心素養(yǎng)，筆者努力在項(xiàng)目教學(xué)中開展有學(xué)生參與的問題分析和實(shí)驗(yàn)探究，但對學(xué)生而言，由于思考時(shí)間有限，所以在獨(dú)立思考問題、回答問題及拓展思維受限，同時(shí)因?yàn)榛卮饐栴}或完成項(xiàng)目任務(wù)時(shí)需要花費(fèi)較多時(shí)間，使教學(xué)任務(wù)無法及時(shí)完成，因此可以通過設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)學(xué)案，讓學(xué)生對項(xiàng)目任務(wù)或活動(dòng)有所準(zhǔn)備，提高教學(xué)的針對性和有效性。

結(jié)束語

為培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，教師需要深度領(lǐng)會(huì)新課程標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)制訂教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際，采用合適的教學(xué)方式。項(xiàng)目式教學(xué)通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)學(xué)習(xí)情境，設(shè)置任務(wù)或活動(dòng)，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究、交流研討、歸納總結(jié)等方式，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，拓展學(xué)生學(xué)習(xí)途徑，讓學(xué)生真正領(lǐng)悟化學(xué)學(xué)科思想觀念，使學(xué)生進(jìn)入深度學(xué)習(xí)，真正落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)。

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