基于“素養(yǎng)為本”的任務(wù)型教學(xué)設(shè)計(jì)
——阿伏加德羅常數(shù)的測(cè)定

許如意

（新昌中學(xué) 浙江紹興 312500）

我國(guó)著名化學(xué)家、教育學(xué)家戴安邦教授說：“化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)施全面教育的最有效的教學(xué)形式?！睂?shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的核心內(nèi)容和著重關(guān)注點(diǎn)，“實(shí)驗(yàn)教學(xué)能為學(xué)生正確認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化規(guī)律提供實(shí)驗(yàn)事實(shí)，具有目的性、探索性、現(xiàn)實(shí)性和易感知性”。任務(wù)型教學(xué)策略恰恰迎合了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的性這一原則，大大提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性和清晰度，“任務(wù)型教學(xué)即以具體的任務(wù)為學(xué)習(xí)動(dòng)力或動(dòng)機(jī)，以完成任務(wù)的過程為學(xué)習(xí)過程，以展示任務(wù)成果的方式來體現(xiàn)教學(xué)成就。”在開展任務(wù)的過程中，有很多不可預(yù)測(cè)的情況出現(xiàn)，此時(shí)教師作為監(jiān)控者應(yīng)及時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程及問題適當(dāng)給予幫助與指導(dǎo)，從而推進(jìn)教學(xué)過程，貫穿科學(xué)探究的思想，完成任務(wù)后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)與思考并進(jìn)行適當(dāng)拓展。筆者以蘇教版選修《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》中“阿伏加德羅常數(shù)的測(cè)定”為例，探討基于“素養(yǎng)為本”的任務(wù)型教學(xué)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[1]。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

“阿伏加德羅常數(shù)的測(cè)定”一課選自教版選修《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》專題5拓展課題2。本課題是電化學(xué)問題研究的內(nèi)容，旨在學(xué)習(xí)電解電鍍?cè)淼膽?yīng)用，阿伏加德羅常數(shù)的測(cè)定也是利用電解硫酸銅溶液的方法進(jìn)行測(cè)定。涉及到的理論知識(shí)有電解池的原理、電鍍的相關(guān)知識(shí)、阿伏伽德羅常數(shù)的定義、電路的相關(guān)知識(shí)、誤差分析等。引導(dǎo)學(xué)生在“做”中“學(xué)”，能夠利用電解電鍍的方法測(cè)得阿伏加德羅常數(shù)，同時(shí)通過科學(xué)探究的方式引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)研究出更好的實(shí)驗(yàn)方案加以測(cè)定，科學(xué)探究的一般過程貫穿整個(gè)課堂，分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，讓學(xué)生在參與合作中互相學(xué)習(xí)，在探究的過程中加深對(duì)于基本知識(shí)的理解，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)，這也是本節(jié)課的中心任務(wù)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果采取多元評(píng)價(jià)的方式，即過程評(píng)價(jià)與計(jì)算結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式。

此前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電解與電鍍的基本知識(shí)以及阿伏加德羅常數(shù)的基本概念，同時(shí)積累了一定的物理電路知識(shí)可以獨(dú)立搭建電路以及使用電流傳感器，對(duì)于一些實(shí)驗(yàn)過程中洗滌稱量等基本操作也以及比較熟悉。但由于本課原理較復(fù)雜，所以在課前交代學(xué)生預(yù)習(xí)本課內(nèi)容，包括本課的原理、電子天平的基本操作、電流傳感器的使用等。

基于以上教材和學(xué)情分析，結(jié)合理論指導(dǎo)，本節(jié)課采用教師引導(dǎo)性學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)和學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及探究為核心，師生、生生多維度互動(dòng)的方式展開。教學(xué)過程包括三個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，各個(gè)任務(wù)中滲透不同素養(yǎng)導(dǎo)向功能?！皩W(xué)習(xí)任務(wù)1”旨在對(duì)電解原理的充分認(rèn)知，以及如何利用電解原理測(cè)定阿伏加德羅常數(shù)的深刻剖析，需要從“宏觀”和“微觀”兩個(gè)方面考慮它們之間的聯(lián)系，過程中帶著變化的觀念，通過證據(jù)推理出電解法測(cè)阿伏加德羅常數(shù)的原理，以及對(duì)書本所給實(shí)驗(yàn)裝置的深刻理解；“學(xué)習(xí)任務(wù)2”突出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課本給定實(shí)驗(yàn)裝置和方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和改進(jìn)，討論設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，合作完成實(shí)驗(yàn)探究，提高實(shí)驗(yàn)操作、描述現(xiàn)象等綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，并在這個(gè)過程中能夠從系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、過失誤差三個(gè)方面對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行誤差分析，說明各個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的問題所在，如何改進(jìn)以及甄選出最佳的實(shí)驗(yàn)方案，在這個(gè)過程中培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)的核心素養(yǎng)，幫助學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)原理，正確分析誤差原因，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)；“學(xué)習(xí)任務(wù)3”引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出科學(xué)探究的一般過程，培養(yǎng)科學(xué)探究的精神與意識(shí)，拓展認(rèn)識(shí)其他更精確得測(cè)定阿伏加德羅常數(shù)的方法，并介紹生活當(dāng)中利用常溫下雙氧水分解產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)原理以及注射器等生活廢棄物設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易裝置測(cè)定阿伏伽德羅常數(shù)的方法，體會(huì)化學(xué)與生活的聯(lián)系。

二、教學(xué)流程

（一）認(rèn)知啟迪，原理推理

【學(xué)習(xí)任務(wù)1】課前，充分復(fù)習(xí)阿伏加德羅常數(shù)的定義、意義以及電解的基本原理，通過回顧阿伏加德羅常數(shù)與物質(zhì)的量、微粒數(shù)的關(guān)系建立與電解法之間的聯(lián)系，在學(xué)案中準(zhǔn)確推理出電解法測(cè)阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，從而準(zhǔn)確理解課本所給實(shí)驗(yàn)方案及相應(yīng)裝置的意義。

【評(píng)價(jià)任務(wù)1】基于經(jīng)驗(yàn)水平、概念原理水平診斷學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，進(jìn)一步培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的能力

[學(xué)生活動(dòng)]

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來越高，越來越多的人涌進(jìn)城市，使得我國(guó)的城市化水平不斷提高。青島市作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的城市，同時(shí)作為美麗的海濱城市，其人口城市化率每年都在提高（見圖1）。

（1）什么是阿伏加德羅常數(shù)？

充分復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)后完成學(xué)案任務(wù)：

12g碳12中所含有的原子數(shù)，用NA表示，近似為6.02*1023每摩爾

發(fā)完短信，再瞅那兩位姑娘，已不見蹤影。此時(shí)，那首歌的MV也已在電視上消失，取而代之的是沒完沒了的電視郵購(gòu)廣告。高潮的情緒驀然低落下來，索然寡味地站在車廂里，任乘客擠來擠去。

設(shè)計(jì)意圖：及時(shí)歸納、總結(jié)與提升，加深對(duì)電解法測(cè)阿伏加德羅常數(shù)的認(rèn)識(shí)，以及培養(yǎng)合理設(shè)計(jì)最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案的能力。

（3）預(yù)習(xí)說明課本所給實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)阿伏加德羅常數(shù)的基本原理：

梳理總結(jié)：①討論分析誤差最小的組別及原因；②進(jìn)一步研討如何消除隨機(jī)誤差和過失誤差。

得到此公式：NA=Ne/ne=ItM(Cu)/(2m*1.6*10-19)）

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生從學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)事實(shí)理解實(shí)驗(yàn)原理，加深對(duì)阿伏加德羅常數(shù)的理解，做好知識(shí)儲(chǔ)備，初步診斷學(xué)生的認(rèn)知水平。

（二）研討改進(jìn)，誤差分析

【學(xué)習(xí)任務(wù)2】評(píng)價(jià)課本所給方案；自主設(shè)計(jì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案；對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理評(píng)價(jià)和誤差分析，選擇出最佳實(shí)驗(yàn)方案。

【評(píng)價(jià)任務(wù)2】激發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，發(fā)展科學(xué)探究核心素養(yǎng)，小組合作，培養(yǎng)合作意識(shí)，鍛煉嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)驗(yàn)操作能力，尋找證據(jù)解釋結(jié)果，發(fā)展證據(jù)推理素養(yǎng)。

隨著中國(guó)制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，中國(guó)對(duì)美出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也在升級(jí)，資本密集型產(chǎn)業(yè)如電子通信、機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)等，對(duì)美出口也呈現(xiàn)出增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，漲幅較大，與勞動(dòng)密集型產(chǎn)品出口規(guī)模的差距在不斷縮小。2017年中國(guó)向美國(guó)出口的電機(jī)和電氣產(chǎn)品總額為1470.0億美元，同比增長(zhǎng)14.0%；機(jī)械設(shè)備出口總額為1096.3億美元，同比增長(zhǎng)12.5%，占據(jù)中國(guó)對(duì)美國(guó)出口總額的首位。

[學(xué)生活動(dòng)]

經(jīng)典MDS通常利用相異性矩陣計(jì)算低維空間中(通常是二維或三維)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)信息.假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中布置有N個(gè)需要定位的機(jī)器人,每個(gè)機(jī)器人上設(shè)置有傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),分別由x1,x2,…,xn表示,D=[dij]N×N為距離矩陣,dij表示節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間的實(shí)際距離，即

交流與研討1：對(duì)于課本給出的實(shí)驗(yàn)方案給出評(píng)價(jià)（若認(rèn)為有缺陷，給出改進(jìn)猜想）結(jié)合同學(xué)對(duì)于缺陷的改進(jìn)討論并設(shè)計(jì)本組實(shí)驗(yàn)，以小組為單位匯報(bào)實(shí)驗(yàn)方案（見表1）

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)處理數(shù)據(jù)的能力，建立宏觀辨識(shí)與微觀探析的意識(shí)，在誤差分析的過程中培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知的能力。

表1 方案設(shè)計(jì)

[學(xué)生活動(dòng)]

實(shí)驗(yàn)實(shí)施：①依據(jù)這三種方案展開實(shí)驗(yàn)探究，考慮到科學(xué)性，每?jī)山M采用同一種方案做平行實(shí)驗(yàn)，自由分配；②說明實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)：根據(jù)本組預(yù)期討論的實(shí)驗(yàn)方案，結(jié)合書本的實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)步驟和桌上提供的實(shí)驗(yàn)器材、藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)過程中注意電子天平的規(guī)范使用、電解液的準(zhǔn)確配置、銅電極的洗滌除雜、電解裝置的準(zhǔn)確搭建、數(shù)據(jù)的及時(shí)記錄與處理等。（注：教師引導(dǎo)明確任務(wù)處理意外）

設(shè)計(jì)意圖：通過小組合作，鍛煉實(shí)驗(yàn)操作能力，在科學(xué)探究過程中培養(yǎng)核心素養(yǎng)，在實(shí)驗(yàn)中完成知識(shí)整合與深度學(xué)習(xí)

[學(xué)生活動(dòng)]

該系統(tǒng)主要包括車輛的防撞系統(tǒng)、智能駕駛輔助系統(tǒng)、車輛運(yùn)行管理系統(tǒng)、收費(fèi)管理系統(tǒng)和車輛控制系統(tǒng)等，使用不同種類的子系統(tǒng)可以對(duì)道路和車輛進(jìn)行科學(xué)的控制和管理[4]。

[學(xué)生活動(dòng)]

設(shè)計(jì)意圖：尊重學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的理解與改進(jìn)，在實(shí)驗(yàn)過程中加深對(duì)電解法測(cè)阿伏加德羅常數(shù)的理解，發(fā)揮學(xué)生主體地位。

表2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表3 誤差分析

數(shù)據(jù)處理、誤差分析：①收集數(shù)據(jù)并處理；②結(jié)果展示（見表2），從系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和過失誤差角度討論分析各方案的可能誤差來源（見表3）。

（引導(dǎo)：原理是在0.1A恒定電流下電解硫酸銅溶液60分鐘，微觀電子的總數(shù)目通過時(shí)間與電流的乘積得到總電量與電子的電量比值測(cè)得，電子的物質(zhì)的量由宏觀陽(yáng)極銅的減重或陰極銅的增重間接測(cè)得，兩者比值即為阿伏伽德羅常數(shù)。

項(xiàng)目經(jīng)理部按照建設(shè)工程施工合同的要求，明確了項(xiàng)目三大控制和安全生產(chǎn)的目標(biāo)，明確驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，施工組織設(shè)計(jì)，施工圖預(yù)算等工作。為便于具體的施工，開展資料收集工程具體特點(diǎn)和施工難點(diǎn)分析等工作，為開工申請(qǐng)的順利獲批做好一切準(zhǔn)備。

小麥生產(chǎn)試驗(yàn)采用大區(qū)對(duì)比法，不設(shè)重復(fù)。小區(qū)寬6米以上，面積不少于200平方米，并設(shè)不少于6行的保護(hù)區(qū)。全區(qū)收獲計(jì)產(chǎn)，計(jì)算增（減）產(chǎn)百分率。

（2）阿伏加德羅常數(shù)與物質(zhì)的量、微粒數(shù)之間的關(guān)系：NA=N/n

（三）拓展思路、不斷升華

【學(xué)習(xí)任務(wù)3】歸納科學(xué)探究的一般過程，學(xué)習(xí)了解阿伏加德羅常數(shù)測(cè)定方法的演變史，介紹生活中利用簡(jiǎn)易裝置測(cè)阿伏加德羅常數(shù)的方法，激發(fā)對(duì)化學(xué)的更多興趣。

By adopting the method of density matrix, linear IOACs α(1)(ω), and the third-order nonlinear IOACs α(3)(I, ω) can be given as follows[14, 15, 18, 19]:

[學(xué)生活動(dòng)]

交流討論：通過整節(jié)課的學(xué)習(xí)進(jìn)行討論歸納總結(jié)科學(xué)探究的一般過程，構(gòu)建模型

設(shè)計(jì)意圖：在實(shí)踐中培養(yǎng)科學(xué)探究的精神和意識(shí)，在實(shí)驗(yàn)中構(gòu)建思維模型，發(fā)展證據(jù)推理素養(yǎng)，完善學(xué)生認(rèn)知。

[學(xué)生活動(dòng)]

視野拓展：課外可瀏覽學(xué)習(xí)其他測(cè)定阿伏加德羅常數(shù)的方法：①電子電荷法；②單分子油膜法；③現(xiàn)代X射線晶體密度法（XRCD）。校準(zhǔn)氣體質(zhì)譜法準(zhǔn)確測(cè)定硅原子量，從而確定阿伏加德羅常數(shù)。

美學(xué)屬于哲學(xué)。從哲學(xué)、一般藝術(shù)學(xué)和書法學(xué)三者結(jié)合的高度上去研究書法，這是一個(gè)正途，尤其是對(duì)書法本質(zhì)這樣的本體性問題更應(yīng)重視哲學(xué)化的問題。從創(chuàng)作技法、經(jīng)驗(yàn)的探討，在積累中升上去、玄上去，是非常關(guān)鍵的。馬正平先生于1995年指出：“寫作哲學(xué)是寫作文化的核心?！薄皬乃季S學(xué)、心理學(xué)、表達(dá)學(xué)的角度，是不能最終探求寫作的奧秘的?！保?］472

設(shè)計(jì)意圖：拓展學(xué)習(xí)不同的方法測(cè)定阿伏加德羅常數(shù)，開闊學(xué)習(xí)的視角與知識(shí)的廣度。

三、實(shí)踐感悟

筆者作為一名青年教師，在一師一優(yōu)課的視頻錄制課中精心設(shè)計(jì)了本節(jié)課，課后對(duì)本節(jié)課的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了簡(jiǎn)析和反思。第一個(gè)感觸就是課堂學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)不能馬虎，特別是本節(jié)課是以探究性學(xué)習(xí)為主的課，如何在有限的時(shí)間內(nèi)最大限度得為學(xué)生提供互動(dòng)和交流的機(jī)會(huì)，達(dá)到教學(xué)目的，是需要深入思考的，并且由于本課實(shí)驗(yàn)的操作較復(fù)雜，課堂中可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，非常需要有效把控課堂的能力，這對(duì)我來說也是一個(gè)挑戰(zhàn)。

站點(diǎn)布局上能夠?qū)崿F(xiàn)全覆蓋，加油站庫(kù)存方面也沒有絲毫問題。每座加油站一次可以存儲(chǔ)約40噸柴油，500座加油站約可存兩萬噸柴油，對(duì)于春耕、秋收兩季每天最多銷量5000噸左右柴油，每天兩萬噸的庫(kù)存量，完全可以滿足農(nóng)民的用油需求。

其次，需要對(duì)教材內(nèi)容有較為準(zhǔn)確的定位，自己希望學(xué)生能夠獲得的核心素養(yǎng)也要有清晰的認(rèn)知，否則就是一堂混亂不堪的課堂，因此我精心設(shè)計(jì)了學(xué)案讓學(xué)生加以充分預(yù)習(xí)，使得各個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)得以有效開展。但在施教的過程中，還是深刻的感受到了自身素養(yǎng)的不足，對(duì)于課堂內(nèi)容和形式的設(shè)計(jì)需要學(xué)習(xí)的地方還有很多，還需要不斷學(xué)習(xí)以應(yīng)對(duì)教學(xué)過程中遇到的各種情況。