“素養(yǎng)為本”的線卜高巾化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)的有效性探析

【摘 要】本文以人教版高中化學(xué)必修 1《硫酸》教學(xué)為例，探討“素養(yǎng)為本”的線上高中化學(xué)教學(xué)有效性問(wèn)題，比較線上和線下教學(xué)的優(yōu)劣，闡明線上教學(xué)（一個(gè)課時(shí)）的時(shí)間和內(nèi)容的分配問(wèn)題，闡述線上教學(xué)課程內(nèi)容的有效性設(shè)計(jì)，提出教學(xué)設(shè)計(jì)要以提高學(xué)科能力為導(dǎo)向，注重核心知識(shí)與學(xué)科素養(yǎng)結(jié)合。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 線上教學(xué) 學(xué)習(xí)效率 智適教學(xué) ? ?發(fā)展空間 多維度數(shù)據(jù)

【中圖分類號(hào)】G ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2020）02B-0109-03

2020 年的春節(jié)是在抗擊新冠狀病毒中度過(guò)的，各行各業(yè)的民眾，包括普通民眾都在盡自己最大的能力配合國(guó)家打好這場(chǎng)戰(zhàn)役。隨著抗疫形勢(shì)的不斷變化，許多行業(yè)延長(zhǎng)假期推遲上班時(shí)間，因此高中畢業(yè)班的復(fù)習(xí)也受到一定影響。由此教育主管部門(mén)提出停課不停學(xué)的主張，要求學(xué)校開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)活動(dòng)。教師也因此要為線上教學(xué)做好充分準(zhǔn)備。本文就如何有效地進(jìn)行“素養(yǎng)為本”的線上高中化學(xué)教學(xué)，從四個(gè)方面展開(kāi)探究。

一、線上和線下教學(xué)的優(yōu)劣比較

目前，在學(xué)校體系中主要使用的是線下的集體面授式教學(xué)，大多使用一對(duì)多的方式;教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)大多使用一對(duì)一或者一對(duì)少的面授方式。這幾年逐步有一些教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)開(kāi)始研發(fā) AI 智適線上教學(xué)，希望用人工智能的方法，讓系統(tǒng)去模擬一個(gè)優(yōu)秀的特級(jí)教師給每一個(gè)孩子帶來(lái)個(gè)性化的一對(duì)一教學(xué)體驗(yàn)。

谷歌在這個(gè)領(lǐng)域中做了一定研究，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，選取某個(gè)學(xué)齡段的學(xué)生進(jìn)行分組比較，發(fā)現(xiàn) AI 老師教的班級(jí)提分效果優(yōu)于真人老師所教班級(jí)。筆者對(duì)某品牌 AI 智適教育在當(dāng)?shù)厥褂玫玫降慕虒W(xué)結(jié)果進(jìn)行分析，將目前本地線上線下的教學(xué)比較列表，如表 1 所示。

綜上分析可見(jiàn)，學(xué)校線下的常規(guī)教學(xué)的劣勢(shì)是不能實(shí)現(xiàn)讓每個(gè)受教育者的學(xué)習(xí)效率達(dá)到最高，和學(xué)生有一定的情感交流。對(duì)于班上成績(jī)稍落后的學(xué)生來(lái)說(shuō)，教師教學(xué)內(nèi)容的針對(duì)性就較弱。

教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)線下教學(xué)的劣勢(shì)是每次教學(xué)的對(duì)象人數(shù)少，教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的師資偏年輕化，部分教師經(jīng)驗(yàn)欠缺。但是面授對(duì)象人數(shù)少，和學(xué)生有較多的情感交流，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有足夠的關(guān)注度。

AI 老師線上教學(xué)的劣勢(shì)是高中階段的學(xué)生培養(yǎng)效果不明顯。主要原因是，近年來(lái)高考更注重考查學(xué)生核心素養(yǎng)能力，強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng)，弱化單純識(shí)記記憶的考查。這對(duì)教學(xué)者的功底、準(zhǔn)備、臨場(chǎng)應(yīng)變素養(yǎng)提出了更高的要求。如何把學(xué)生從基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)升華到能利用基礎(chǔ)知識(shí)解決模擬的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，是每個(gè)教師必須在備課時(shí)解決的問(wèn)題。由于高中知識(shí)點(diǎn)多，知識(shí)脈絡(luò)縱橫交錯(cuò)，排列組合復(fù)雜，情景素材來(lái)源新穎，因此要求學(xué)生要有較強(qiáng)的信息提取能力。目前在線上的智適教學(xué)還沒(méi)有一個(gè)比較完善且高水準(zhǔn)的后臺(tái)準(zhǔn)備。考慮到成本問(wèn)題，目前本地智適教學(xué)配備的輔助答疑的線下教師素質(zhì)良莠不齊，導(dǎo)致高中部分 AI ?智適線上教學(xué)尚未成熟。

筆者認(rèn)為，要是能將線上和線下教學(xué)進(jìn)行合理整合，提高高中階段化學(xué)學(xué)習(xí)的有效性，不僅能解決當(dāng)下疫情影響學(xué)生不能回校學(xué)習(xí)的困境，而且能有效地解決學(xué)生假期作業(yè)完成情況的大數(shù)據(jù)處理問(wèn)題，為教師的教學(xué)提供更加真實(shí)的數(shù)據(jù)。基于此，筆者做了一些有關(guān)方面的探究。

二、線上教學(xué)（一個(gè)課時(shí)）的時(shí)間和內(nèi)容的分配

一個(gè)課時(shí)的時(shí)間一般分為五個(gè)階段，分別為預(yù)課階段、重難點(diǎn)突破階段、知識(shí)拓展階段、師生交流階段、學(xué)生作業(yè)鞏固階段。為了更加簡(jiǎn)明，現(xiàn)以人教版必修 1 《硫酸》的教學(xué)為例進(jìn)行說(shuō)明。

預(yù)課階段（5～8 分鐘）：評(píng)講學(xué)生提前上交的預(yù)習(xí)講義，引出本堂課的重難點(diǎn)。

重難點(diǎn)突破階段（15 分鐘）：解決本課時(shí)的重難點(diǎn)濃硫酸的氧化性，對(duì)比濃稀硫酸性質(zhì)。

知識(shí)拓展階段（15 分鐘）：結(jié)合情景素材，訓(xùn)練學(xué)生信息提取能力，鞏固和加深對(duì)濃硫酸性質(zhì)的理解。

師生交流階段（5 分鐘）：根據(jù)本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行答疑或者進(jìn)一步拓展補(bǔ)充，并布置作業(yè)和下節(jié)預(yù)習(xí)內(nèi)容。

學(xué)生作業(yè)鞏固階段（課后）：使用線上智適教學(xué)的題庫(kù)，由電腦系統(tǒng)有效采集和科學(xué)分析學(xué)生掌握所學(xué)知識(shí)的情況，精準(zhǔn)定位每位學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，生成可視化的多維度數(shù)據(jù)分析報(bào)告。

三、線上教學(xué)課程內(nèi)容的有效性設(shè)計(jì)

如何保證我們的線上教學(xué)有效性呢？美國(guó)斯坦福大學(xué)琳達(dá)達(dá)林·哈蒙德教授提出：“如果要使得教學(xué)有效，那么必須重視學(xué)生的先前知識(shí)?！币虼嗣恳还?jié)課的預(yù)習(xí)內(nèi)容都需要精心設(shè)計(jì)，要做到“教師必須理解學(xué)生所思以及在真實(shí)學(xué)習(xí)中如何聯(lián)系他們先前知識(shí)”。以人教版必修 1 《硫酸》的教學(xué)為例，進(jìn)行的教學(xué)（學(xué)習(xí)）設(shè)計(jì)如下。

（一）設(shè)計(jì)合理的預(yù)習(xí)文本

設(shè)計(jì)合理的預(yù)習(xí)文本，是為了了解學(xué)生已有認(rèn)知基礎(chǔ)和存在問(wèn)題。筆者結(jié)合學(xué)生對(duì)事物的認(rèn)知順序，設(shè)計(jì)的預(yù)習(xí)學(xué)案如下：

通過(guò)此表可以讓“教師預(yù)先診斷出學(xué)生的理解程度，以便逐步搭建學(xué)習(xí)過(guò)程的腳手架”。因?yàn)槭蔷€上教學(xué)，所以無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)做實(shí)驗(yàn)、觀察得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。但可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)視頻的方式，加深和鞏固學(xué)生對(duì)濃硫酸強(qiáng)氧化性的理解，指導(dǎo)學(xué)生搭建本節(jié)知識(shí)架構(gòu)，幫助學(xué)生準(zhǔn)備好事實(shí)性知識(shí)。

（二）學(xué)生發(fā)展空間分析

學(xué)生發(fā)展空間有三個(gè)維度：（1）知識(shí)層面。（2）能力層面。促使學(xué)生頭腦中的知識(shí)功能化、思維路徑化，全面提升解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)和能力。（3）心理層面。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注化學(xué)與社會(huì)發(fā)展，STS 等內(nèi)容，感受真實(shí)情況下化學(xué)反應(yīng)的整體性與復(fù)雜性，以及科學(xué)的應(yīng)用價(jià)值。

“如果學(xué)生要在課堂之外使用知識(shí)，那么他們需要概念化地組織與使用知識(shí)”，“學(xué)生不僅要具備事實(shí)性知識(shí)的深厚基礎(chǔ)，還要在概念框架的情景中理解事實(shí)與觀點(diǎn)，以多種便于檢索與應(yīng)用的方法組織知識(shí)”。故拓展環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)是很重要的，要求教師有能力組織學(xué)習(xí)材料，幫助學(xué)生將學(xué)習(xí)材料納入概念圖中，并用多種方法演示知識(shí)遷移過(guò)程。

（三）實(shí)際問(wèn)題背景下的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

這個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)階的過(guò)程是，（1）進(jìn)階初段，訓(xùn)練學(xué)生文本閱讀和提取主干知識(shí)的能力。我們可以用相應(yīng)的純文本素材讓學(xué)生劃出關(guān)鍵詞，提取關(guān)鍵詞。（2）進(jìn)階二段，訓(xùn)練學(xué)生知識(shí)與情景實(shí)際結(jié)合應(yīng)用能力。我們可以設(shè)計(jì)由易到難的實(shí)際問(wèn)題，讓學(xué)生循序漸進(jìn)地利用所學(xué)知識(shí)點(diǎn)解決這些問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。教師需要在綜合難度大的地方多角度地闡述遷移思路，幫助學(xué)生形成思維建模。（3）進(jìn)階三段，學(xué)生實(shí)踐及自我評(píng)價(jià)。我們可以改編高考真題或者其他素材，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐及自我評(píng)價(jià)。這有助于教師及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生修正任務(wù)。當(dāng)然每個(gè)教師在設(shè)計(jì)此環(huán)節(jié)的時(shí)候，不必三段進(jìn)階都要有，可以根據(jù)學(xué)生的接受程度靈活安排。

筆者在此設(shè)計(jì)有關(guān)硫酸的進(jìn)階初段訓(xùn)練文本—— 兩面的濃硫酸：

我們?cè)谧霭滋亲兒诎l(fā)糕實(shí)驗(yàn)時(shí)可以看見(jiàn)，將濃硫酸倒到白糖中，立刻冒出一陣煙霧，然后就剩下一堆黑色的殘?jiān)?。要想將發(fā)糕成功地發(fā)起來(lái)，可以事先在白糖中加少量水。濃硫酸對(duì)碳水化合物很暴虐，留下碳，氫和氧都被濃硫酸當(dāng)作水奪過(guò)去。衣物（主要成分是纖維）遇到濃硫酸會(huì)被燒個(gè)洞，也是類似原理。就連漂亮的膽礬遇到濃硫酸，也會(huì)被嚇得全身都白了。但是濃硫酸碰到一些活潑金屬，如鐵、鋁的時(shí)候，又變得“暖”起來(lái)。濃硫酸對(duì)待它們兩個(gè)是“對(duì)你們兇是在保護(hù)你們，稀硫酸對(duì)你們才是溫水煮青蛙呢”。

要求學(xué)生從中歸納濃硫酸的性質(zhì)和對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式，并判斷是否屬于化學(xué)變化。

進(jìn)階二段與實(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)合的綜合分析訓(xùn)練：

1.指出教材實(shí)驗(yàn)中的不足

（1）教材中的實(shí)驗(yàn)是在敞開(kāi)體系中進(jìn)行的，沒(méi)有考慮到蔗糖被濃硫酸脫水后再與濃硫酸反應(yīng)會(huì)放出二氧化硫等有毒氣體;

（2）沒(méi)有設(shè)置對(duì)反應(yīng)生成物的檢驗(yàn)，學(xué)生不容易察覺(jué)反應(yīng)的本質(zhì)。

2.提出改進(jìn)思路

（1）實(shí)驗(yàn)在封閉體系中進(jìn)行;

（2）增加尾氣處理裝置;

（3）增加對(duì)反應(yīng)生成物的檢驗(yàn)裝置。

要求學(xué)生按照這個(gè)思路優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，并簡(jiǎn)單畫(huà)出裝置圖。（如進(jìn)階三段的實(shí)驗(yàn)圖）

進(jìn)階三段可以根據(jù)設(shè)計(jì)出來(lái)的優(yōu)化圖，進(jìn)行與相關(guān)物質(zhì)反應(yīng)的綜合設(shè)計(jì)。

按以上實(shí)驗(yàn)，固定蔗糖的用量為 10 g，第一個(gè)品紅的用量（V品紅∶V水=1∶4），高錳酸鉀的用量（V高錳酸鉀∶V水=1∶4），第二個(gè)品紅的用量（V品紅∶V水=1∶6），改變濃硫酸的體積和水的體積，通過(guò)簡(jiǎn)單比較法探究本實(shí)驗(yàn)的最佳水平。

【實(shí)驗(yàn)探究一】固定濃硫酸的體積為 8 ml，改變水的用量，實(shí)驗(yàn)記錄如下：

〖問(wèn)題 1〗以上實(shí)驗(yàn)怎么驗(yàn)證有二氧化碳生成？（第一個(gè)品紅褪色，加熱后又恢復(fù)，說(shuō)明產(chǎn)物里面含二氧化硫，高錳酸鉀和二氧化硫反應(yīng)后顏色變淺。第二個(gè)品紅不褪色，說(shuō)明二氧化硫已經(jīng)被完全除凈，澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明有二氧化碳生成）

〖問(wèn)題 2〗根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄可知，什么條件下黑發(fā)糕的高度最高？

根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)記錄和結(jié)果可知，當(dāng)濃硫酸的體積為 8 ml 時(shí)，加入 1.5 ml 的水，黑面包的高度最高。

【實(shí)驗(yàn)探究二】固定水的體積為1.5ml，改變濃硫酸的用量，繼續(xù)進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)記錄如下：

〖問(wèn)題 3〗根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)記錄和結(jié)果可知，什么條件下黑發(fā)糕的高度最高？（當(dāng)水的體積為 1.5 ml 時(shí)，加入 9 ml 的濃硫酸，黑面包的高度最高）

〖實(shí)驗(yàn)結(jié)論〗本實(shí)驗(yàn)的最佳因素及水平是：當(dāng)蔗糖的量為 10 g 時(shí)，加入 1.5 ml 水，9 ml 的濃硫酸，黑發(fā)糕的高度最高，現(xiàn)象最明顯。

以上三段設(shè)計(jì)素材，教師可以自行改編，設(shè)計(jì)出環(huán)環(huán)相扣的知識(shí)鏈，從而建構(gòu)出素養(yǎng)學(xué)習(xí)的模式。我們通過(guò)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的拆分，引導(dǎo)學(xué)生從學(xué)科視角認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。設(shè)計(jì)任務(wù)驅(qū)動(dòng)，倡導(dǎo)綠色化學(xué)，培養(yǎng)環(huán)保意識(shí)，讓學(xué)生感受當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件發(fā)生改變的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的差異性的事實(shí);培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，具有探索未知、崇尚真理的意識(shí)，進(jìn)一步將化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)落到實(shí)處。

四、做好線上教學(xué)多維度數(shù)據(jù)報(bào)告的分析

為持續(xù)評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，使我們的教學(xué)更適應(yīng)學(xué)生的需求。教師要做好線上教學(xué)多維度數(shù)據(jù)報(bào)告的分析，以便課后對(duì)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性的精準(zhǔn)輔導(dǎo)。課后 AI 智適平臺(tái)題庫(kù)要儲(chǔ)備事先分難度等級(jí)的各知識(shí)點(diǎn)，這樣學(xué)生在課后完成教師布置的作業(yè)時(shí)，電腦就會(huì)自動(dòng)記錄生成每一位學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)掌握情況。

線上教學(xué)不能替代線下教學(xué)，線上無(wú)法解決“讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究中的樂(lè)趣”，在較大程度上制約了學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的深度思考。高中線上教學(xué)模式還有很多需要完善和改進(jìn)的地方，線上智適平臺(tái)的設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步加強(qiáng)。我們希望能通過(guò)探究新教學(xué)模式和體系去改變師生配比關(guān)系，整合出有效的融合了人工智能在內(nèi)的教學(xué)方式，從而真正做到因材施教。

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【作者簡(jiǎn)介】傅慧珍（1973— ），女，漢族，河北武清人，本科，南寧市銀海三美學(xué)?；瘜W(xué)教師，研究方向：化學(xué)教學(xué)與研究工作。

（責(zé)編 盧建龍）