結(jié)構(gòu)觀統(tǒng)攝下高三一輪復(fù)習(xí)單元作業(yè)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

王西宇 李婉清 郭肖連

(1.廣東省深圳市第二十二高級(jí)中學(xué);2廣東省深圳市深圳大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)中學(xué);3.海南師范大學(xué))

一、問題的提出

我國對(duì)于創(chuàng)新型人才的要求逐漸提高,這對(duì)于培育學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)也提出了更大挑戰(zhàn)。作業(yè)作為教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一,現(xiàn)大多依賴于教輔資料,作業(yè)類型較為單一,效果不佳,且高三學(xué)生存在時(shí)間緊,作業(yè)多,休息少等問題,故學(xué)生希望能夠在一輪復(fù)習(xí)中得到高效的能力提升并遠(yuǎn)離“題海戰(zhàn)術(shù)”。基于《教育部關(guān)于做好2021年普通高校招生工作的通知》中提出“引導(dǎo)學(xué)生減少死記硬背和機(jī)械刷題”的教學(xué)改革趨勢,化學(xué)作業(yè)改革需要從學(xué)科知識(shí)的培養(yǎng)轉(zhuǎn)換為學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng),并建立化學(xué)基本觀念。

化學(xué)學(xué)科的專屬性在于學(xué)生需要建立宏觀與微觀之間的聯(lián)系,而化學(xué)結(jié)構(gòu)觀傾向于從物質(zhì)的組成、性質(zhì)、變化規(guī)律及空間構(gòu)型等角度進(jìn)行定義,與化學(xué)作為一門在微粒層面上研究物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)及其用途的科學(xué)這一學(xué)科定義具有高度一致性?！敖Y(jié)構(gòu)觀”作為宏觀與微觀認(rèn)識(shí)之間的橋梁,需要有目的地培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)結(jié)構(gòu)觀,建立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的學(xué)科思想,解決化學(xué)學(xué)科本質(zhì)問題,從而促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

傳統(tǒng)作業(yè)存在主題專屬性不明顯,無法較系統(tǒng)地外顯化學(xué)學(xué)科基本觀念等問題,可能會(huì)忽視學(xué)生在認(rèn)知范圍、思維模式的個(gè)體性差異,對(duì)于在課堂中培養(yǎng)的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)無法有效地落實(shí)和評(píng)價(jià),會(huì)導(dǎo)致學(xué)生逐漸喪失學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣?！敖Y(jié)構(gòu)觀”的相關(guān)研究大多聚焦于理論研究、水平測查、教學(xué)設(shè)計(jì)研究,圍繞“結(jié)構(gòu)觀”開展作業(yè)設(shè)計(jì)的研究較少,因此有必要開展高三復(fù)習(xí)課作業(yè)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究。對(duì)于學(xué)生而言能發(fā)展學(xué)科能力,培養(yǎng)學(xué)習(xí)熱情;對(duì)于教師而言能加強(qiáng)作業(yè)設(shè)計(jì)能力,增進(jìn)自身對(duì)化學(xué)學(xué)科本原性與結(jié)構(gòu)化的理解。

二、作業(yè)設(shè)計(jì)思路與步驟

(一)作業(yè)設(shè)計(jì)思路

以學(xué)科觀念、化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)、高考評(píng)價(jià)體系、學(xué)業(yè)質(zhì)量要求、教學(xué)評(píng)一體化為理論指導(dǎo)思想,參照“確立學(xué)科觀念—確定設(shè)計(jì)對(duì)象—制定作業(yè)目標(biāo)—設(shè)計(jì)測試任務(wù)—開展診斷評(píng)價(jià)—分析目標(biāo)達(dá)成—優(yōu)化試題效度”為步驟設(shè)計(jì)高三一輪復(fù)習(xí)作業(yè)(具體如圖1所示)。

圖1 結(jié)構(gòu)觀視域下的作業(yè)設(shè)計(jì)流程圖

(二)作業(yè)設(shè)計(jì)步驟

1.確立學(xué)科觀念

一方面基于作業(yè)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀,以及“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”這一具有化學(xué)學(xué)科思想的典型特點(diǎn);另一方面,物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)貫穿高中多本教材,可以將關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)進(jìn)行整合,建立知識(shí)框架,促進(jìn)學(xué)生觀念的結(jié)構(gòu)化與認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化。于是確立“結(jié)構(gòu)觀”作為作業(yè)設(shè)計(jì)的核心思想。

通過梳理高中化學(xué)人教版5本教材中關(guān)于“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”的相關(guān)知識(shí),結(jié)合新課標(biāo)中關(guān)于“結(jié)構(gòu)”的具體表述,再搜索了結(jié)構(gòu)觀的相關(guān)文獻(xiàn),得到結(jié)構(gòu)觀的內(nèi)涵:(1)物質(zhì)由不同微粒構(gòu)成(結(jié)構(gòu)構(gòu)成觀);(2)微粒通過微粒間一種或多種相互作用聚集成物質(zhì)(結(jié)構(gòu)作用觀);(3)某些微粒具有一定的空間構(gòu)型(空間結(jié)構(gòu)觀);(4)可以通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)、儀器分析、模型等手段表征物質(zhì)結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)表征觀);(5)元素在元素周期表中的位置、原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)間的關(guān)系,物質(zhì)結(jié)構(gòu)(微粒種類、化學(xué)鍵、官能團(tuán))與物質(zhì)性質(zhì)間的關(guān)系(結(jié)構(gòu)性質(zhì)觀)。

2.確定設(shè)計(jì)對(duì)象

本作業(yè)的設(shè)計(jì)對(duì)象為高三平行班的學(xué)生共93人。這些學(xué)生的學(xué)業(yè)水平成績相當(dāng),男女學(xué)生比例相當(dāng),且都處于高三一輪復(fù)習(xí)的初期階段,他們關(guān)于高中階段物質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)還未進(jìn)行深入的思考與總結(jié),未形成結(jié)構(gòu)觀的整體脈絡(luò)。因此,選擇他們?yōu)槭y對(duì)象一方面可以診斷課后教學(xué)的具體效果,另一方面通過試題講解也可以幫助他們厘清“結(jié)構(gòu)”知識(shí)在高考中的具體呈現(xiàn),便于在后續(xù)教學(xué)中形成知識(shí)與觀念的結(jié)構(gòu)化。

3.制定作業(yè)目標(biāo)

首先依據(jù)結(jié)構(gòu)觀的內(nèi)涵,梳理了學(xué)業(yè)質(zhì)量水平中關(guān)于“結(jié)構(gòu)”的表述,其次匹配了結(jié)構(gòu)觀對(duì)應(yīng)的高考必備知識(shí)考點(diǎn)(具體如表1所示),最后結(jié)合學(xué)業(yè)質(zhì)量水平高低、SOLO分類水平、具體測試內(nèi)容三方面一起形成作業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)(具體如表2所示)。

表1 結(jié)構(gòu)觀內(nèi)涵及對(duì)應(yīng)的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平與高考必備知識(shí)細(xì)目

續(xù)表

表2 結(jié)構(gòu)觀作業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)

4.設(shè)計(jì)測試任務(wù)

基于高考必備知識(shí)細(xì)目的梳理,一共有19個(gè)典型考點(diǎn),故一共設(shè)置19道試題。不僅如此,考慮到常規(guī)作業(yè)設(shè)計(jì)的模式化,遂將內(nèi)容與形式相匹配,設(shè)計(jì)二段式、填空題、選擇題、判斷題、簡述題、思維導(dǎo)圖等任務(wù)形式多樣的作業(yè)。其次,既需要考慮學(xué)生在一輪復(fù)習(xí)的整體水平,又需兼顧廣東卷高考試題的引領(lǐng)作用,故在作業(yè)設(shè)計(jì)中呈現(xiàn)約60%的基礎(chǔ)題,重視基礎(chǔ)知識(shí)的掌握;約25%的中檔題,培養(yǎng)學(xué)生的近遷移能力;約15%的難題,重視知識(shí)整合與遠(yuǎn)遷移能力的培養(yǎng),同時(shí)也供能力較強(qiáng)的同學(xué)使用。且在所有題目中依據(jù)難度梯度,設(shè)置25%的高考真題或者高考真題節(jié)選部分,使學(xué)生體會(huì)高考試題的具體考向。具體試題見第三部分:作業(yè)設(shè)計(jì)樣例。

5.開展診斷評(píng)價(jià)

在教學(xué)后期開展終結(jié)性評(píng)價(jià),需關(guān)注化學(xué)知識(shí)的邏輯性,使其與學(xué)生認(rèn)知、心理發(fā)展順序等相符;此外開展評(píng)價(jià)過程中,一定要關(guān)注知識(shí)梯度設(shè)計(jì)以及難點(diǎn)的分散,從而控制好學(xué)生學(xué)習(xí)的水平層次。

6.分析目標(biāo)達(dá)成

基于診斷結(jié)果,可以分析學(xué)生對(duì)應(yīng)能力水平的達(dá)成情況,分析一些典型錯(cuò)誤的產(chǎn)生原因,也可以據(jù)此指導(dǎo)下一階段的教學(xué)。具體分析見第四部分:作業(yè)測試結(jié)果。

7.優(yōu)化試題效度

可以依據(jù)學(xué)生測試情況、Rasch模型檢驗(yàn)、專家評(píng)定等多個(gè)方法檢驗(yàn)所測試題的效度,合理調(diào)整作業(yè)的結(jié)構(gòu)、容量與難度。

三、作業(yè)設(shè)計(jì)樣例

【結(jié)構(gòu)構(gòu)成觀】

1.(基礎(chǔ)題)物質(zhì)可由分子、原子、離子構(gòu)成,下列物質(zhì)的微觀構(gòu)成情況與其他三者不同的是

( )

A.CO2B.NH3C.金剛石 D.Ar

2.(基礎(chǔ)題)基態(tài)Cr原子的價(jià)層電子排布式為________。

3.(中檔題)高分子化合物在材料領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,寫出以下高分子的單體。

①含有手性碳;②含有三個(gè)甲基;③含有苯環(huán)。

【結(jié)構(gòu)作用觀】

5.(基礎(chǔ)題)下列說法不正確的是

( )

A.π鍵由兩個(gè)p軌道以“肩并肩”的形式重疊形成

B.通過π鍵連接的原子或原子團(tuán)可繞鍵軸旋轉(zhuǎn)

C.σ鍵和π鍵的強(qiáng)度不同

D.乙烷分子中的共價(jià)鍵全為σ鍵而乙烯分子中含σ鍵和π鍵

6.(基礎(chǔ)題)[Cu(H2O)4]SO4中存在的微粒間相互作用不包括

( )

A.離子鍵 B.配位鍵

C.非極性共價(jià)鍵 D.極性共價(jià)鍵

【結(jié)構(gòu)空間觀】

7.(基礎(chǔ)題)簡述順反異構(gòu)產(chǎn)生的條件。

8.(基礎(chǔ)題)繪制s軌道與p軌道電子的電子云輪廓圖。

10.(難題)銠摻雜SrTiO3形成的催化劑,在光催化CO2還原反應(yīng)中有很高的催化效率。SrTiO3的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

①其中Sr2+位于晶胞的體心,則Ti4+所處的位置為晶胞的________(填“頂角”或“棱心”);每個(gè)Ti4+周圍緊鄰的O2-共有________個(gè)。

②當(dāng)有1%的Ti4+被Rh3+替代后,晶體中會(huì)失去部分O2-產(chǎn)生缺陷,此時(shí)平均每個(gè)晶胞所含O2-數(shù)目為________(保留三位小數(shù))。

【結(jié)構(gòu)表征觀】

11.(基礎(chǔ)題)寫出或畫出乙烯的球棍模型________、空間填充模型________、結(jié)構(gòu)式________、結(jié)構(gòu)簡式________、鍵線式________、實(shí)驗(yàn)式________。

12.(中檔題)我國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的人工合成。有關(guān)物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程示意如下:

下列說法不正確的是

( )

A.反應(yīng)①中分解H2O制備H2需從外界吸收能量

B.反應(yīng)②中CO2→CH3OH,碳原子的雜化方式發(fā)生了變化

C.核磁共振、X射線衍射等技術(shù)可檢測合成淀粉與天然淀粉的結(jié)構(gòu)組成是否一致

D.C6→淀粉的過程中只涉及O—H鍵的斷裂和形成

13.(2023年全國乙卷節(jié)選,難題)奧培米芬(化合物J)是一種雌激素受體調(diào)節(jié)劑,以下是一種合成路線(部分反應(yīng)條件已簡化)。

F的核磁共振氫譜顯示為兩組峰,峰面積比為1∶1,其結(jié)構(gòu)簡式為________。

【結(jié)構(gòu)性質(zhì)觀】

14.(基礎(chǔ)題)判斷下列關(guān)于堿金屬元素相關(guān)說法是否正確。

A.堿金屬單質(zhì)的顏色均為銀白色

( )

B.隨核電荷數(shù)增加,堿金屬單質(zhì)熔、沸點(diǎn)逐漸降低

( )

C.隨核電荷數(shù)增加,堿金屬單質(zhì)的密度逐漸升高

( )

D.隨核電荷數(shù)增加,堿金屬元素原子的電子層逐漸增多,原子半徑逐漸增大

( )

E.隨核電荷數(shù)增加,原子核對(duì)最外層電子的引力逐漸減弱,原子失去最外層電子的能力逐漸增強(qiáng)

( )

F.隨核電荷數(shù)增加,堿金屬元素的金屬性逐漸增強(qiáng),堿金屬單質(zhì)的還原性逐漸減弱

( )

G.隨核電荷數(shù)增加,堿金屬與水反應(yīng)越劇烈,堿金屬單質(zhì)在空氣中燃燒生成的氧化物種類愈發(fā)復(fù)雜

( )

15.(基礎(chǔ)題)(不定項(xiàng))下列因果關(guān)系表達(dá)錯(cuò)誤的是

( )

A.因?yàn)殒I角AsH3>NH3,因此沸點(diǎn)高低順序?yàn)锳sH3>NH3

B.因?yàn)镃-C鍵間的鍵能大小順序?yàn)镃2H4

C.鍵長:C—C碳化硅>硅單質(zhì)

序號(hào)結(jié)構(gòu)特征可反應(yīng)的試劑反應(yīng)形成的新結(jié)構(gòu)反應(yīng)類型①—CHCH—H2—CH2—CH2—加成反應(yīng)②氧化反應(yīng)③

18.(基礎(chǔ)題)列舉蛋白質(zhì)能發(fā)生的典型物理變化與化學(xué)變化。

19.(2023年湖南卷節(jié)選,中檔題)下列物質(zhì)的酸性由大到小的順序是________(寫標(biāo)號(hào))。

四、作業(yè)測試結(jié)果

對(duì)高三年級(jí)的2個(gè)平行班,共93人進(jìn)行測評(píng),把試題的內(nèi)容按照結(jié)構(gòu)觀的內(nèi)涵進(jìn)行分類,具體結(jié)果如表3所示。

表3 測試結(jié)果

學(xué)生在結(jié)構(gòu)構(gòu)成觀水平上正確率較高,對(duì)于典型物質(zhì)結(jié)構(gòu)能做到宏觀與微觀層面的辨識(shí)與記憶,能較準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)原子的微觀結(jié)構(gòu),能正確書寫出簡單高分子化合物的單體與鏈節(jié)。對(duì)于縮聚型的高分子空白率較高,而且對(duì)于限定條件下有機(jī)物同分異構(gòu)體的數(shù)目推斷錯(cuò)誤率較高,說明學(xué)生可能比較畏懼此類題目,教師可以在二輪復(fù)習(xí)的課程中循序漸進(jìn),從簡單題開始訓(xùn)練,加強(qiáng)學(xué)生的自信心,引導(dǎo)學(xué)生在后續(xù)考試中合理調(diào)整做題順序,將難題和推導(dǎo)量較大的題目置于中檔題之后。

學(xué)生在結(jié)構(gòu)作用觀水平上正確率也較高,對(duì)有機(jī)物中碳的成鍵規(guī)律這一知識(shí)鮮有學(xué)生答錯(cuò),并且大部分學(xué)生能夠識(shí)別出微粒間的多種相互作用力,說明學(xué)生對(duì)成鍵本質(zhì)有較深入的認(rèn)識(shí),可以在二輪復(fù)習(xí)中增大此部分內(nèi)容的試題難度,培養(yǎng)學(xué)生的復(fù)雜推理與遠(yuǎn)遷移能力。

學(xué)生在結(jié)構(gòu)表征觀水平上正確率較低,大部分同學(xué)能正確識(shí)別出物質(zhì)的相關(guān)模型、化學(xué)符號(hào)等表征方式。但對(duì)儀器分析的物質(zhì)結(jié)構(gòu)表征方法掌握程度不好,這可能由于此內(nèi)容往往與有機(jī)合成路線、同分異構(gòu)體等內(nèi)容相關(guān),學(xué)生需要結(jié)合多種信息進(jìn)行推斷,并且發(fā)現(xiàn)學(xué)生較難應(yīng)對(duì)涉及多個(gè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)綜合變化的試題。因此,教師可以在二輪復(fù)習(xí)課中對(duì)此類問題進(jìn)行歸納整理、總結(jié)方法。

學(xué)生在結(jié)構(gòu)性質(zhì)觀上處于中等偏上水平,但仍有較大提升空間。由學(xué)生的典型錯(cuò)誤和課后調(diào)查可知,學(xué)生主要的錯(cuò)因一方面在于對(duì)一些概念存在迷思概念,譬如認(rèn)為電負(fù)性遞變規(guī)律與第一電離能遞變規(guī)律一致,未能從微觀本質(zhì)上理解兩個(gè)性質(zhì)的區(qū)別;另一方面在于對(duì)基團(tuán)間相互影響的試題,思緒較為混亂,不知從哪里切入。因此,教師在后續(xù)教學(xué)中可以在作業(yè)測評(píng)后多找學(xué)生訪談,了解學(xué)生的障礙點(diǎn),幫助學(xué)生建立解決此類問題的一般認(rèn)識(shí)思路。

五、啟示與建議

結(jié)合作業(yè)設(shè)計(jì)過程與學(xué)生測評(píng)結(jié)果,為高三一輪復(fù)習(xí)作業(yè)設(shè)計(jì)與教學(xué)提供相應(yīng)建議:

(一)精讀課程標(biāo)準(zhǔn),抓住高考考向

做好高三一輪復(fù)習(xí)作業(yè)設(shè)計(jì),教師首先需要認(rèn)真鉆研課程標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)主題的內(nèi)容要求與學(xué)業(yè)要求,其次需要梳理出對(duì)應(yīng)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)業(yè)質(zhì)量要求,結(jié)合化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)水平、高考評(píng)價(jià)體系中的“一核四層四翼”,把握教學(xué)及作業(yè)設(shè)計(jì)方向。譬如,可以將學(xué)業(yè)質(zhì)量要求、化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)水平、高考評(píng)價(jià)體系中關(guān)于作業(yè)設(shè)計(jì)主題的內(nèi)容進(jìn)行羅列,通過梳理高考考點(diǎn),進(jìn)一步確定學(xué)生需要在作業(yè)中達(dá)到何種水平,這對(duì)高考備考有著較強(qiáng)的指導(dǎo)意義,避免作業(yè)布置與設(shè)計(jì)中的隨意性與盲目性。

(二)精挑作業(yè)素材,創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境

隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)及化學(xué)學(xué)科的發(fā)展,作業(yè)素材與問題情境不僅要與時(shí)俱進(jìn),關(guān)注化學(xué)中的熱點(diǎn)問題,更需要深挖生產(chǎn)生活中的化學(xué)問題。教師也可以通過設(shè)置項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等任務(wù),達(dá)到學(xué)科育人的價(jià)值。尤其在高三階段,作業(yè)內(nèi)容中應(yīng)該重視學(xué)生的已有基礎(chǔ)與當(dāng)前的復(fù)習(xí)進(jìn)度,合理設(shè)置模擬題、高考題、原創(chuàng)題的比例,調(diào)節(jié)作業(yè)難度,設(shè)置多樣化的作業(yè),提高作業(yè)的效度,促使學(xué)生能厘清認(rèn)識(shí)該類問題的思路,掌握方法。

(三)精析反饋情況,改進(jìn)后續(xù)教學(xué)

教師要對(duì)照學(xué)生試題的作答情況,分析學(xué)生能力的到達(dá)情況,以此判定教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況,結(jié)合學(xué)生課后訪談的反饋情況分析當(dāng)前教學(xué)問題,明確教學(xué)改進(jìn)方向。譬如,一方面可以根據(jù)學(xué)生的典型錯(cuò)誤進(jìn)行分析與討論,或用開展專題課的方法指導(dǎo)課程,幫助學(xué)生厘清迷思概念;另一方面,可以在課后指導(dǎo)學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖,梳理知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系,使學(xué)生在以后的復(fù)習(xí)中有抓手、有依據(jù)。