核心素養(yǎng)視角下高中化學(xué)“學(xué)生活動”設(shè)計案例分析

周波

[摘要]簡要概括了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)與學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的關(guān)系，提出了核心素養(yǎng)指導(dǎo)下的“學(xué)生活動”設(shè)計思路，總結(jié)了落實核心素養(yǎng)的教學(xué)方法。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng);學(xué)生活動;化學(xué)反應(yīng)速率;影響因素

[中圖分類號]G633.8? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A? [文章編號]1674-6058（2020）02-0058-03

學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)是指學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。從心理學(xué)的角度來講，教學(xué)活動應(yīng)遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，研究學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)和學(xué)習(xí)方法，而不是一味地強(qiáng)調(diào)知識的系統(tǒng)性、權(quán)威性和完整性。只有突出學(xué)生的主體性才能真正落實學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。什么樣的活動可以突出學(xué)生的主體性？什么樣的設(shè)計才能彰顯學(xué)科核心素養(yǎng)？什么樣的教學(xué)才能落實學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)？我們嘗試在“學(xué)生活動”設(shè)計中尋找答案。

一、核心素養(yǎng)指導(dǎo)下的“學(xué)生活動”設(shè)計思路

“學(xué)生活動”是一種基于情境，通過問題引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并促進(jìn)學(xué)生合作探究的教學(xué)活動模式，它的設(shè)計思路如下：

學(xué)科核心素養(yǎng)引領(lǐng)整個“學(xué)生活動”的設(shè)計、實施和評價，它是活動設(shè)計的方向，也是目標(biāo);教師解讀教材、設(shè)計活動從這里出發(fā)，學(xué)生研讀信息和探究真理以此為核心，最后的評價與反饋也將回歸此處。教師解讀標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計活動、學(xué)生合作探究實施活動、師生共同評價反饋活動，三個環(huán)節(jié)相互銜接、相輔相成?；趩栴}的“學(xué)生活動”，學(xué)生是中心，素養(yǎng)是目的，教師是組織者和激勵者。以學(xué)科核心素養(yǎng)為綱領(lǐng)的各項活動最終的目的都指向?qū)W生發(fā)展核心素養(yǎng)，都是為學(xué)生形成終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的關(guān)鍵能力和必備品格而服務(wù)的。

二、《影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素》“學(xué)生活動”設(shè)計

1.學(xué)情分析

在必修課中，學(xué)生通過實例和實驗初步了解了化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素，為掌握“化學(xué)反應(yīng)速率”的概念及表示方法，認(rèn)識濃度、壓強(qiáng)、溫度和催化劑等對化學(xué)反應(yīng)速率的影響打下了知識基礎(chǔ)。在選修教材的緒言中，學(xué)生認(rèn)識了概念模型是學(xué)習(xí)和研究化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)，初步了解了“有效碰撞模型”“活化分子與活化能”等概念模型，為解釋外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響提供了理論基礎(chǔ)。學(xué)生還在本章《化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡》第一節(jié)的學(xué)習(xí)中掌握了一些測定化學(xué)反應(yīng)速率的方法，為本節(jié)的實驗探究奠定了實踐基礎(chǔ)。

2.目標(biāo)解讀

證據(jù)推理：舉例描述各種外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，學(xué)會收集各種證據(jù)的方法，認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率可以調(diào)控。

微觀探析：能從微觀層面解釋外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，能運用“活化分子”理論模型解釋外界條件的改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

變化觀念：認(rèn)識到影響化學(xué)反應(yīng)速率的根本原因是反應(yīng)物本身，即“內(nèi)因”，不同的外界條件能改變化學(xué)反應(yīng)速率，即外因，能從內(nèi)因和外因的角度分析化學(xué)反應(yīng)速率。

實驗探究：能依據(jù)探究目的設(shè)計探究方案，進(jìn)行實驗探究;能根據(jù)探究目的選擇恰當(dāng)?shù)奶骄糠椒?，如控制變量法?/p>

科學(xué)精神：通過體會反應(yīng)條件在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重大作用，贊賞化學(xué)對社會發(fā)展的重大貢獻(xiàn)。

3.“學(xué)生活動”與設(shè)計意圖

（1）在情境中建立變化觀念

情境一：回顧不同金屬與水反應(yīng)的情況，并回答相關(guān)問題。

結(jié)論：物質(zhì)間能否發(fā)生反應(yīng)是由物質(zhì)本身的性質(zhì)決定的，對于能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，影響化學(xué)反應(yīng)速率的根本原因是??? ，我們稱之為“內(nèi)因”。

情境二：H₂和O₂在不同條件下的反應(yīng)情況對比。

結(jié)論：物質(zhì)之間反應(yīng)的內(nèi)因已經(jīng)具備，但化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率還受反應(yīng)進(jìn)行時所處的??? 的影響，我們稱之為“外因”。

設(shè)計意圖：通過比較活潑性不同的金屬與水反應(yīng)的反應(yīng)條件及難易程度，引導(dǎo)學(xué)生思考影響化學(xué)反應(yīng)速率的根本原因。通過對比不同條件下氫氣與氧氣的反應(yīng)情況，啟發(fā)學(xué)生琢磨外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。學(xué)科素養(yǎng)是在人與情境的互動中形成的，該活動從學(xué)生熟悉的情境入手，設(shè)置懸念，引導(dǎo)學(xué)生多角度研究物質(zhì)的變化，激勵學(xué)生探尋現(xiàn)象背后的規(guī)律，探索紛繁的化學(xué)反應(yīng)背后的規(guī)律。

（2）在實驗中培養(yǎng)探究能力

實驗?zāi)康模浩渌麠l件不變時，改變H₂C₂O₄溶液的濃度，探究濃度對KMnO₄與H₂C₂O₄反應(yīng)的反應(yīng)速率的影響。

實驗原理：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O

自變量與因變量：

①研究的變量（自變量）：????? ;

②控制的不變量： ???;

③因變量（一般選擇易于測量的物理量）：??? 。

實驗過程：

①實驗裝置、藥品與實驗操作（略）。

②記錄、處理實驗數(shù)據(jù)。

實驗現(xiàn)象、結(jié)論及解釋：

①實驗現(xiàn)象：??? ;

②實驗結(jié)論：??? ;

③解釋結(jié)論：??? 。

設(shè)計意圖：影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有很多，為了探究某一因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響及影響程度，學(xué)生需要掌握“控制變量法”這一重要的科學(xué)探究方法。圍繞“探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響”這一目的展開探究，明確“H₂C₂O₄溶液的濃度”這一自變量，控制好“KM-nO₄（H+）溶液的濃度、體積、溫度”“H₂C₂O₄溶液的體積、溫度”等不變量，準(zhǔn)確記錄“速率”這一因變量，把握好“三量”，學(xué)生也就掌握了控制變量法。同時通過活動培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，提升學(xué)生加工實驗信息的能力，加強(qiáng)學(xué)生的交流合作能力。實驗探究的目的就是讓學(xué)生運用科學(xué)的思維方式分析問題并解決問題，拿到一把通向自然科學(xué)大門的金鑰匙。

（3）在活動中構(gòu)建模型認(rèn)知

環(huán)節(jié)一：回顧有效碰撞模型

環(huán)節(jié)二：運用有效碰撞模型解釋

①對于有氣體參加反應(yīng)的體系，其他條件相同時，增大壓強(qiáng)，相當(dāng)于? 反應(yīng)容器的容積，反應(yīng)物濃度? ，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目? ，活化分子百分?jǐn)?shù)? ，反應(yīng)速率? 。

②對于有氣體參加反應(yīng)的體系，其他條件相同時，減小壓強(qiáng)，相當(dāng)于? 反應(yīng)容器的容積，反應(yīng)物濃度? ，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目? ，活化分子百分?jǐn)?shù)? ，反應(yīng)速率? 。

設(shè)計意圖：“概念模型法”是一種科學(xué)研究方法，是學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)。環(huán)節(jié)一是讓學(xué)生重溫緒言中的有效碰撞理論，有效提取原有知識;環(huán)節(jié)二將模型圖形化、形象化、直觀化，讓學(xué)生自主分析“單位體積內(nèi)活化分子數(shù)”及“活化分子百分?jǐn)?shù)”的變化情況，并得出相應(yīng)的結(jié)論。指導(dǎo)學(xué)生用活化分子概念模型來解釋“壓強(qiáng)影響化學(xué)反應(yīng)速率”這一化學(xué)現(xiàn)象，預(yù)測可能的變化，幫助學(xué)生建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架。

（4）在探究中培養(yǎng)創(chuàng)新意識

限選試劑和儀器：0.1 mol/L KMnO₄溶液、0.1 mol/L H₂C₂O₄溶液、0.1 mol/L H₂SO₄溶液、MnSO₄、蒸餾水;試管、10 mL量筒、100 mL量筒、溫度計、恒溫水浴槽（可控制溫度）、秒表等。

實驗?zāi)康模禾骄繙囟?、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

實驗原理：

2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MSO₄+10CO₂↑+8H₂O

實驗方案：

①明確自變量是什么，因變量是什么，需要控制的不變量有哪些。

②設(shè)計實驗方案，擬定實驗表格，完整體現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)[列出能直接讀取數(shù)據(jù)的相關(guān)物理量及需擬定的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)用字母表示;表中V（溶液）表示所配制溶液的體積]。

③實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論（略）。

④用有效碰撞模型解釋實驗結(jié)論。

設(shè)計意圖：在教學(xué)活動中，要盡量避免知識和方法的簡單重復(fù)，應(yīng)設(shè)計問題讓學(xué)生在新的情境中運用知識。實驗前學(xué)生已經(jīng)了解了控制變量法的基本原理，掌握了控制變量法的一般步驟，為本次自主探究積累了實踐經(jīng)驗。學(xué)生也能夠運用概念模型解釋壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，為本次自主探究提供了理論基礎(chǔ)。在探究溫度和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響的活動中，繼續(xù)按照前面的方式進(jìn)行也未嘗不可，只是這樣一來，學(xué)生的學(xué)習(xí)就會是被動的，學(xué)生學(xué)到的知識就是靜態(tài)的，學(xué)生的能力也會是僵化的，這種簡單的復(fù)制和運用無法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，也難以形成核心素養(yǎng)。而該探究實驗只給出探究目的和限選試劑、儀器，讓學(xué)生根據(jù)探究原理自主設(shè)計探究方案，獨立完成實驗操作，同學(xué)間互相分享實驗現(xiàn)象、交流實驗結(jié)論，不僅讓已學(xué)知識和方法有了新的增長點，還提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，促進(jìn)了學(xué)生間的交流與合作。唯有如此，我們的教學(xué)才是創(chuàng)造性的勞動，學(xué)生的創(chuàng)新意識才會萌芽。

三、教學(xué)反思

首先，“學(xué)生活動”設(shè)計的對象必須是人。學(xué)科知識是形成學(xué)科素養(yǎng)的載體，學(xué)科活動是形成學(xué)科素養(yǎng)的渠道。教師教學(xué)觀念最大的改變就是把“教知識”轉(zhuǎn)化成“通過知識來教”。將“教在學(xué)前，師在生上”轉(zhuǎn)變成“學(xué)在教前，師在生中”，突出了學(xué)習(xí)的主體性，但這并不代表教師的作用減弱了，相反對教師的要求更高了。教師不僅要科學(xué)地把握學(xué)科知識系統(tǒng)，還要從心理學(xué)和教育學(xué)的高度了解學(xué)生的發(fā)展需求，并融洽兩者的關(guān)系。針對學(xué)生的現(xiàn)狀和需求，設(shè)計活動運用知識，通過活動提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)，是“學(xué)生活動”設(shè)計的中心思想。

其次，“學(xué)生活動”設(shè)計的關(guān)鍵之處是問題和情境。問題是活動的最佳切入點：問題帶來的懸念能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;問題帶來的啟發(fā)能引領(lǐng)學(xué)生洞察現(xiàn)象背后的本質(zhì);問題帶來的靈感能使學(xué)生欣喜若狂;問題帶來的交流能讓學(xué)生的思維碰撞出火花。在學(xué)生活動設(shè)計過程中，教師的設(shè)問要站在學(xué)生的角度，想學(xué)生之所想、問學(xué)生之不會問。情境是聯(lián)系學(xué)科知識與生活的橋梁。把真實情境中的問題與學(xué)科知識有機(jī)結(jié)合設(shè)計成“學(xué)生活動”，讓學(xué)生在原有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上展開探究，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)科認(rèn)同感，促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)。學(xué)生用學(xué)到的學(xué)科知識去解決生活中的問題，提高了學(xué)科獲得感，素養(yǎng)養(yǎng)成自然水到渠成。

最后，“學(xué)生活動”設(shè)計的落腳點是教學(xué)評價?！皩W(xué)生活動”設(shè)計的指導(dǎo)思想、目的以及過程都要指向?qū)W生發(fā)展核心素養(yǎng)，但我們在實施以“學(xué)生活動”為中心的教學(xué)模式中，苦于找不到具有可操作性的教學(xué)評價。學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)從框架到課堂仍有一定的距離，評價如何同教學(xué)保持良好的一致性？形成性評價如何形成？這些問題都亟須我們廣大教育工作者去做進(jìn)一步的思考。