基于學(xué)科關(guān)鍵能力培育的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)

劉寶強(qiáng) 張賢金

摘 要 課堂是發(fā)展學(xué)科關(guān)鍵能力，培育學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的主陣地?；趯W(xué)科關(guān)鍵能力培育，以魯科版化學(xué)2（必修）“飲食中的有機(jī)化合物”的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施為例，圍繞乙醇的廣泛用途展示、分子結(jié)構(gòu)探析、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究三個(gè)環(huán)節(jié)展開(kāi)設(shè)計(jì)，在課堂教學(xué)中提升“證據(jù)識(shí)別與推理能力”“模型建構(gòu)與認(rèn)知能力”等學(xué)科關(guān)鍵能力并給出相應(yīng)的教學(xué)建議。

關(guān)鍵詞 高中化學(xué) 學(xué)科關(guān)鍵能力 課堂教學(xué) 證據(jù)識(shí)別

2016年9月，《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》總體框架發(fā)布，提出各學(xué)科要在教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中明確且頻繁提及“關(guān)鍵能力”。國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》中強(qiáng)調(diào)：“促進(jìn)學(xué)生系統(tǒng)掌握各學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、基本方法，培養(yǎng)適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力?！盵1]關(guān)鍵能力成了新課程改革、新教材改革、新高考命題改革的焦點(diǎn)，更成為教研員、一線(xiàn)教師關(guān)注的重中之重。

學(xué)科能力是什么，哪些又是關(guān)鍵能力，培養(yǎng)學(xué)生哪些化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力，課堂教學(xué)又該如何實(shí)施，已經(jīng)成為當(dāng)下十分重要的議題。因此，明晰化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的具體內(nèi)涵，不僅能提升教師的學(xué)科素養(yǎng)和教學(xué)水平，而且對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展有重大現(xiàn)實(shí)意義。

一、高中化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的內(nèi)涵

《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：關(guān)鍵能力、價(jià)值觀念和必備品格是學(xué)生通過(guò)學(xué)科學(xué)習(xí)逐步形成的，體現(xiàn)了學(xué)科的育人價(jià)值，是學(xué)科核心素養(yǎng)的具體表現(xiàn)[2]3。什么是化學(xué)學(xué)科的關(guān)鍵能力？具體包含哪些方面？許多專(zhuān)家、學(xué)者結(jié)合化學(xué)學(xué)科的特質(zhì)，對(duì)化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力進(jìn)行了歸納與提煉，提出了細(xì)化的關(guān)鍵能力。楊季冬等認(rèn)為，高中化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力具體分為化學(xué)表征、信息處理、方法與分析、實(shí)驗(yàn)與探究、發(fā)現(xiàn)與提出問(wèn)題、證據(jù)推理與論證和模型認(rèn)知七大學(xué)科能力[3]。教育部考試命題中心結(jié)合教育測(cè)量學(xué)能力目標(biāo)，把化學(xué)的學(xué)科關(guān)鍵能力歸結(jié)為：“理解與辨析能力、分析與推測(cè)能力、歸納與論證能力、探究與創(chuàng)新能力?！盵4]單旭峰在評(píng)析高考化學(xué)試題時(shí)認(rèn)為，高考試題主要考查“信息獲取與加工能力、證據(jù)識(shí)別與推理能力、模型建構(gòu)與認(rèn)知能力以及實(shí)驗(yàn)操作與探究能力四個(gè)方面的關(guān)鍵能力?！盵5]筆者認(rèn)為，單旭峰對(duì)化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的劃分符合高中化學(xué)學(xué)科的特質(zhì)?；瘜W(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力是學(xué)生通過(guò)高中化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)必須形成的、以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和個(gè)人終身發(fā)展的能力。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

課堂是發(fā)展學(xué)科關(guān)鍵能力、培育學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的主陣地。如何通過(guò)課堂教學(xué)達(dá)到學(xué)科關(guān)鍵能力培育的目標(biāo)，筆者以魯科版化學(xué)2（必修）“飲食中的有機(jī)化合物”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，圍繞乙醇的廣泛用途展示、分子結(jié)構(gòu)探析、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究三個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)課堂環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、情境創(chuàng)設(shè)、問(wèn)題引導(dǎo)等教學(xué)活動(dòng)，探索課堂教學(xué)如何落實(shí)學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)。

（一）以乙醇的廣泛用途展示為起點(diǎn)，關(guān)注“信息獲取與加工能力”

學(xué)生接觸的世界可分為兩種：一種是生活世界，另一種是學(xué)習(xí)世界。學(xué)科教學(xué)如果脫離了生活實(shí)際，就可能變成無(wú)源之水、無(wú)本之木。而從生活走向化學(xué)，學(xué)生學(xué)到的將是有用的化學(xué)[6]。乙醇是一種生活中常見(jiàn)的物質(zhì)，教學(xué)時(shí)由“酒”這一話(huà)題展開(kāi)，通過(guò)“與酒有關(guān)的詩(shī)句”，讓學(xué)生了解悠久的中華傳統(tǒng)文化;通過(guò)播放“黃酒的釀造”視頻，體會(huì)勞動(dòng)創(chuàng)造美好生活，引導(dǎo)學(xué)生熱愛(ài)勞動(dòng)、熱愛(ài)生活;通過(guò)閱讀“乙醇在體內(nèi)的代謝過(guò)程”，感受物質(zhì)變化的奇妙、化學(xué)反應(yīng)的神奇;通過(guò)觀看“酒駕的檢測(cè)與危害”，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注健康、珍愛(ài)生命;再通過(guò)乙醇可作為燃料、溶劑、重要的化工原料，體會(huì)物質(zhì)的價(jià)值、化學(xué)的貢獻(xiàn)。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注信息獲取與加工，從中感受化學(xué)的美好，形成正確的價(jià)值觀、人生觀。生活中處處有化學(xué)，從生活中的化學(xué)現(xiàn)象入手，必然引起學(xué)生的共鳴。在教學(xué)中，筆者引導(dǎo)學(xué)生共同構(gòu)建乙醇的“廣泛用途”思維導(dǎo)圖（見(jiàn)圖1），培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取與加工能力。

（二）以乙醇的分子結(jié)構(gòu)探析為主線(xiàn)，突出“證據(jù)識(shí)別與推理能力”

乙醇為什么會(huì)有如此廣泛的用途，它的微觀結(jié)構(gòu)是什么樣的，如何形象描述乙醇分子的空間結(jié)構(gòu)？從學(xué)生已經(jīng)具備的學(xué)科知識(shí)來(lái)看，學(xué)生對(duì)有機(jī)物的碳、氧、氫原子的成鍵特點(diǎn)，有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的表示方法，球棍模型等知識(shí)已有初步認(rèn)識(shí)。因此，具備了應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決真實(shí)問(wèn)題的能力。

基于上述分析，教學(xué)時(shí)從C2H6分子的球棍模型入手，引導(dǎo)學(xué)生拼插出分子式為C2H6O的兩種球棍模型。通過(guò)層層遞進(jìn)的問(wèn)題啟發(fā)學(xué)生思考，探索并尋找證據(jù)，分析并合理推理，最終確定乙醇分子的球棍模型。在這個(gè)“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題→解決問(wèn)題→再發(fā)現(xiàn)問(wèn)題→再解決問(wèn)題”的過(guò)程中，提升學(xué)生證據(jù)識(shí)別與推理能力。教學(xué)環(huán)節(jié)及設(shè)計(jì)意圖如圖2所示。

（三）以探究乙醇的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)為抓手，聚焦“模型建構(gòu)與認(rèn)知能力”

《課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出高中化學(xué)課程目標(biāo)之一是能辨識(shí)變化的宏觀現(xiàn)象，運(yùn)用符號(hào)表征物質(zhì)及其變化，能用符號(hào)描述實(shí)驗(yàn)證據(jù)并據(jù)此進(jìn)行分析推理形成結(jié)論[2]5-6。對(duì)于有機(jī)物性質(zhì)的學(xué)習(xí)，應(yīng)以官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化為主線(xiàn)，借助球棍模型理解官能團(tuán)的變化，從而建立有機(jī)物類(lèi)別間的轉(zhuǎn)化觀。

乙醇的化學(xué)性質(zhì)與官能團(tuán)有何關(guān)系？如何形象地表示有機(jī)物轉(zhuǎn)化時(shí)官能團(tuán)的轉(zhuǎn)變？圍繞這些問(wèn)題，教學(xué)時(shí)通過(guò)乙醇與金屬鈉、乙醇在銅催化下與氧氣反應(yīng)等探究實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察宏觀現(xiàn)象，進(jìn)而深入微觀層面分析化學(xué)鍵的斷裂與生成，關(guān)注有機(jī)物官能團(tuán)的變化。利用乙醇分子的球棍模型將這一微觀變化過(guò)程外顯，把看不見(jiàn)的微觀變化形象化、模型化，使學(xué)生在此過(guò)程中逐步領(lǐng)會(huì)羥基（—OH）是決定乙醇性質(zhì)的關(guān)鍵基團(tuán)。再進(jìn)一步用結(jié)構(gòu)式、化學(xué)方程式等符號(hào)語(yǔ)言來(lái)描述，解釋物質(zhì)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與規(guī)律，從而培養(yǎng)學(xué)生“宏觀—微觀—符號(hào)”的三重表征思維。教學(xué)流程設(shè)計(jì)如圖3所示。

通過(guò)上述活動(dòng)的開(kāi)展，學(xué)生明確了乙醇的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途之間的關(guān)系，逐步形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的化學(xué)觀念，并能夠把乙醇的學(xué)習(xí)思路遷移到其他有機(jī)物的學(xué)習(xí)中去，使有機(jī)物的學(xué)習(xí)思維更加有序，認(rèn)識(shí)更加有度。

三、幾點(diǎn)建議

（一）挖掘素材，抓住可轉(zhuǎn)化成關(guān)鍵能力的知識(shí)

林崇德教授認(rèn)為，學(xué)科能力是學(xué)生在學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)中，借助于學(xué)科特有的語(yǔ)言、符號(hào)等工具，必須以學(xué)科知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為中介才能完成的[7]。在課堂教學(xué)中教師應(yīng)把握可轉(zhuǎn)化成關(guān)鍵能力的知識(shí)，抓住學(xué)科知識(shí)的生成契機(jī)，促進(jìn)學(xué)科關(guān)鍵能力的形成。例如，在“乙醇分子神秘面紗”的探究活動(dòng)中，不能只是展示學(xué)生利用球、棍拼插出的乙醇分子模型，還要緊緊抓住如何確定乙醇分子球棍模型的證據(jù)鏈這一可轉(zhuǎn)化成關(guān)鍵能力的知識(shí)，利用層層遞進(jìn)的問(wèn)題，把學(xué)生的思維引向更遠(yuǎn)、認(rèn)識(shí)引向更深，直指物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘，轉(zhuǎn)化知識(shí)為關(guān)鍵能力。適時(shí)幫助學(xué)生理解乙醇的微觀結(jié)構(gòu)組成，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的關(guān)鍵能力。探究過(guò)程不僅搭建了學(xué)生對(duì)模型認(rèn)知的平臺(tái)，也為證據(jù)識(shí)別與推理能力的提升提供了關(guān)鍵契機(jī)。

（二）理順?biāo)悸?，設(shè)計(jì)合理、能促進(jìn)關(guān)鍵能力養(yǎng)成的知識(shí)結(jié)構(gòu)

《課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出：知識(shí)結(jié)構(gòu)化有利于學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展，教師在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)應(yīng)高度重視化學(xué)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)有目的、有計(jì)劃地進(jìn)行“認(rèn)識(shí)思路”和“核心觀念”的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)[2]71。教師應(yīng)遵循切合學(xué)生實(shí)際、有利于關(guān)鍵能力養(yǎng)成的設(shè)計(jì)思路，注重核心觀念的結(jié)構(gòu)化，促進(jìn)關(guān)鍵能力的養(yǎng)成。例如，本節(jié)課從乙醇在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用鋪開(kāi)，讓學(xué)生感受化學(xué)的魅力，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)化學(xué)的價(jià)值。接著以乙醇分子的結(jié)構(gòu)分析為主線(xiàn)展開(kāi)探究，圍繞“金屬鈉如何保存？為什么不能用無(wú)水乙醇？金屬鈉與乙醇發(fā)生反應(yīng)有什么現(xiàn)象？生成的氣體是什么？反應(yīng)過(guò)程斷裂的是哪種化學(xué)鍵？如何用球棍模型形象描述化學(xué)鍵的變化？”等問(wèn)題，通過(guò)問(wèn)題鏈對(duì)乙醇的認(rèn)識(shí)思路進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的“證據(jù)識(shí)別與推理能力”。在“乙醇在銅催化下發(fā)生氧化反應(yīng)”教學(xué)中，先引導(dǎo)學(xué)生觀察宏觀現(xiàn)象，再逐步深入到探討微觀結(jié)構(gòu)的變化，尤其是官能團(tuán)的變化，充分利用球棍模型外顯乙醇的變化。逐步引導(dǎo)學(xué)生了解微粒觀、結(jié)構(gòu)觀、轉(zhuǎn)化觀，形成有機(jī)物學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)思路。在此過(guò)程中幫助學(xué)生梳理結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途之間的關(guān)聯(lián)，從而理解“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”這一化學(xué)核心觀念，促進(jìn)關(guān)鍵能力的養(yǎng)成。

（三）加強(qiáng)研究，制定情境化、階梯式上升的教學(xué)路徑

問(wèn)題情境是學(xué)生關(guān)鍵能力形成和發(fā)展的重要平臺(tái)。教師創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題應(yīng)當(dāng)是真實(shí)的，而且要富有價(jià)值。教學(xué)中教師應(yīng)幫助學(xué)生掌握分析、思考、解決問(wèn)題的方法，尋找階梯式上升的培養(yǎng)途徑[8]。學(xué)生習(xí)得的知識(shí)如果不能與真實(shí)問(wèn)題相聯(lián)系，必然無(wú)法形成解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。這就要求教師在課堂教學(xué)中采取情境化、問(wèn)題化的教學(xué)策略，通過(guò)創(chuàng)設(shè)合理真實(shí)的問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)思考，能夠自主學(xué)習(xí)，而不是讓學(xué)生機(jī)械地、被動(dòng)地從教材中或教師那里接受現(xiàn)成的知識(shí)。通過(guò)對(duì)情境問(wèn)題的探究，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，有利于學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，促進(jìn)更高層次的學(xué)習(xí)。教師應(yīng)盡可能發(fā)掘并創(chuàng)設(shè)合理真實(shí)的情境，尤其是那些與生活生產(chǎn)密切相關(guān)的情境，設(shè)計(jì)出符合學(xué)生認(rèn)知水平的問(wèn)題鏈，通過(guò)問(wèn)題引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、小組合作、討論質(zhì)疑等方式讓學(xué)生參與到問(wèn)題解決的過(guò)程，尋找階梯式上升的培養(yǎng)途徑。

總之，學(xué)科關(guān)鍵能力的形成與課堂有密不可分的關(guān)系，不是一朝一夕就能實(shí)現(xiàn)的，而是要經(jīng)歷一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)期。教師明晰學(xué)科關(guān)鍵能力的內(nèi)涵，在課堂教學(xué)實(shí)踐中實(shí)施情境化的教學(xué)策略、階梯式的培養(yǎng)路徑，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析和處理化學(xué)問(wèn)題，建構(gòu)“認(rèn)識(shí)思路”和“核心觀念”，有利于促進(jìn)學(xué)生學(xué)科關(guān)鍵能力的提升。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]國(guó)務(wù)院辦公廳.國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見(jiàn)[EB/OL].（2019-06-19）[2020-12-14].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2019-06/19/content_5401568.htm.

[2]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]楊季冬，王后雄.高中化學(xué)關(guān)鍵能力的內(nèi)涵及構(gòu)成要素研究[J].化學(xué)教學(xué)，2019（4）：3-6.

[4]單旭峰.基于高考評(píng)價(jià)體系的化學(xué)科考試內(nèi)容改革實(shí)施路徑[J].中國(guó)考試，2019（12）：45-51.

[5]單旭峰.科學(xué)命題 深化改革：2018年高考化學(xué)試題解析[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（7上半月）：62-65.

[6]杜淑賢.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀：中學(xué)化學(xué)真實(shí)情境研究與案例[M].上海：上海教育出版社，2018：286-301.

[7]林崇德.論學(xué)科能力的建構(gòu)[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），1997（1）：5-12.

[8]周玉芝.化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力培養(yǎng)：教師教學(xué)的視角[J].課程·教材·教法，2019（11）：130-136.

（責(zé)任編輯：趙曉梅）