真實(shí)情境促高中化學(xué)概念“教、學(xué)、評(píng)”一致性實(shí)施

林燕麗

摘 要：以高中化學(xué)“氣體摩爾體積”的概念教學(xué)為例，基于真實(shí)的生活情境，基于數(shù)據(jù)證據(jù)，創(chuàng)設(shè)具有遞進(jìn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，注重課堂的過(guò)程性評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)概念課堂“教、學(xué)、評(píng)”一致性的實(shí)施。

關(guān)鍵詞：真實(shí)情境;高中化學(xué)概念;“教、學(xué)、評(píng)”一致性;氣體摩爾體積

“真實(shí)、具體的問(wèn)題情境”是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺(tái)，為學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)提供了真實(shí)的表現(xiàn)機(jī)會(huì)。[1]科學(xué)家從真實(shí)世界物質(zhì)的特征中，歸納總結(jié)共性，形成抽象的化學(xué)概念;學(xué)生化學(xué)概念的學(xué)習(xí)沿著物質(zhì)的共同特征，宏微結(jié)合，找到其本源，理解其內(nèi)涵。在課堂情境中，“教、學(xué)、評(píng)”一致性指教師目標(biāo)、活動(dòng)和評(píng)價(jià)保持一致以便相互扶持。[2]真實(shí)情境的實(shí)施，創(chuàng)造有意義的化學(xué)課堂有利于達(dá)成化學(xué)概念的教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)中，寓評(píng)于學(xué)，促使學(xué)生對(duì)于化學(xué)概念知其然，知其所以然。氣體摩爾體積是高中化學(xué)重點(diǎn)概念之一，涉及化學(xué)定量計(jì)算、影響物質(zhì)體積因素等方面，與生活息息相關(guān)，本文基于真實(shí)生活情境，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)抽象化學(xué)概念的落地。

一、教學(xué)背景分析

（一）教材分析

“氣體摩爾體積”是高中化學(xué)“物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量”的一部分，是在“物質(zhì)的量”、“摩爾質(zhì)量”等概念基礎(chǔ)上展開學(xué)習(xí)。教材從宏觀表象和微觀實(shí)質(zhì)對(duì)物質(zhì)的不同聚集狀態(tài)進(jìn)行區(qū)分，并通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)，探究影響物質(zhì)體積的因素，得出氣體摩爾體積的概念及應(yīng)用。與蘇教版的舊教材比，新教材的教學(xué)目標(biāo)更為明確，更加注重學(xué)科知識(shí)的結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化，注重學(xué)科知識(shí)和方法的提煉，啟迪學(xué)生思維。

（二）學(xué)情分析

學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)物質(zhì)的分類，物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量等相關(guān)概念，對(duì)于連接宏觀世界與微觀世界的物理量有一定的了解。但存在一定的思維和應(yīng)用上的盲區(qū)，不能準(zhǔn)確理解抽象概念的內(nèi)涵、難以全面把握概念間的關(guān)系、不能在陌生、復(fù)雜的情境中應(yīng)用這些物理量;不能正確對(duì)物質(zhì)的量等概念的宏觀表象、微觀實(shí)質(zhì)、符號(hào)進(jìn)行三重表征的建構(gòu)。[3]

（三）教學(xué)目標(biāo)

2017年版課程標(biāo)準(zhǔn)要求“能了解物質(zhì)的量及其相關(guān)物理量的含義何應(yīng)用，體會(huì)定量研究對(duì)化學(xué)科學(xué)的重要作用”。據(jù)此，設(shè)計(jì)如下的教學(xué)目標(biāo)：

1.通過(guò)物質(zhì)在不同聚集狀態(tài)所表現(xiàn)出來(lái)的不同特點(diǎn)，學(xué)會(huì)從微觀本質(zhì)進(jìn)行思考，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析素養(yǎng)

2.通過(guò)氣體摩爾體積的學(xué)習(xí)，能進(jìn)一步感受宏觀世界與微觀粒子的結(jié)合，能運(yùn)用定量思維的方法和工具研究微觀粒子，感受定量研究在化學(xué)研究中的價(jià)值

3.通過(guò)計(jì)算在相同條件下不同聚集狀態(tài)物質(zhì)的體積，初步學(xué)習(xí)基于數(shù)據(jù)進(jìn)行證據(jù)推理

二、教學(xué)與評(píng)價(jià)思路

（一）教學(xué)環(huán)節(jié)

（二）教學(xué)過(guò)程

教學(xué)環(huán)節(jié)1：宏微結(jié)合，感受并分析不同聚集狀態(tài)的區(qū)別

【學(xué)習(xí)任務(wù)一】不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)宏觀的表現(xiàn)如何？區(qū)別是什么？如何從微觀結(jié)構(gòu)的角度解釋這種差異？

【導(dǎo)入】水有三種形態(tài)：固態(tài)的冰、液態(tài)的水、氣態(tài)的水蒸氣。為什么同一種物質(zhì)會(huì)有不同的表現(xiàn)形態(tài)？固液氣三者的宏觀表現(xiàn)如何？

【提問(wèn)】造成這些差異的原因是什么？宏觀的現(xiàn)象要從微觀結(jié)構(gòu)入手分析。物質(zhì)是由微觀粒子構(gòu)成的，同一物質(zhì)的不同狀態(tài)是由什么原因?qū)е拢?/p>

【再問(wèn)】微觀粒子的排列方式不同最主要的差距是什么？手可以在空氣中揮舞，洗手時(shí)手也可以經(jīng)過(guò)流動(dòng)的水，但手能透過(guò)課桌伸進(jìn)去嗎？什么原因？

評(píng)價(jià)方案：采用課堂提問(wèn)，追問(wèn)的方式，啟發(fā)學(xué)生思考，以生生互評(píng)的方式不斷完善對(duì)固液氣三態(tài)的宏觀認(rèn)識(shí)和微觀本質(zhì)的探析。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)日常熟悉的水的三態(tài)變化，描述固液氣三者的變化，并結(jié)合手在固液氣三者的不同感受，嘗試從微觀結(jié)構(gòu)上解釋固液氣的區(qū)別。結(jié)合學(xué)生身邊熟悉的例子，不斷設(shè)問(wèn)，師生之間進(jìn)行對(duì)話，找到合適的解釋。

教學(xué)環(huán)節(jié)2：創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，基于生活事實(shí)探究體積差異

【學(xué)習(xí)任務(wù)二】影響物質(zhì)體積因素有哪些？對(duì)于不同聚集狀態(tài)來(lái)講，主要影響因素是？

【過(guò)渡】排列方式的不同導(dǎo)致固液氣的表現(xiàn)形式不同，也會(huì)影響它們?cè)隗w積上的差異。物質(zhì)的體積和哪些因素有關(guān)？

【提問(wèn)】排隊(duì)做操，每個(gè)班級(jí)的隊(duì)列所占的空間會(huì)不同，什么原因造成的？

【追問(wèn)】物質(zhì)是由微粒排列而成的，類比操場(chǎng)排隊(duì)所占空間大小，影響物質(zhì)體積的因素有哪些？

【提問(wèn)】不同聚集狀態(tài)影響體積的因素都一樣嗎？1mol任何微粒的集合體所含的微粒數(shù)目都相同，1mol不同物質(zhì)的質(zhì)量往往不同。1mol不同物質(zhì)的體積是否相同？完成課本交流討論的表格。（表格呈現(xiàn)的是一定條件下，1mol不同微粒的質(zhì)量和密度）

【生】1mol不同固體和液體的體積不同。而1mol不同氣體的體積是相同的。

【講述】得到這些結(jié)論是有前提的，表格中固體和液體所處的溫度和壓強(qiáng)是一樣的，不同的氣體所處的條件也是一樣的，是273K（0°C），101Kpa。

【提問(wèn)】影響固體、液體、氣體的主要因素分別是什么？

【生】影響固體、液體的主要因素是微粒的個(gè)數(shù)及微粒的種類，微粒的種類決定了微粒本身的大小。

【生】影響氣體的主要因素是微粒的數(shù)目，微粒的間距，與種類無(wú)關(guān)。

【提問(wèn)】如何理解影響氣體的主要因素是微粒的間距，與種類或自身大小無(wú)關(guān)？可否舉出生活中的例子？

【再問(wèn)】將10個(gè)足球和10個(gè)乒乓球按照間隔100米的距離排成一列，請(qǐng)問(wèn)此時(shí)10個(gè)足球和10個(gè)乒乓球所占的體積大小如何？

評(píng)價(jià)方案：以教師評(píng)價(jià)為主，教師通過(guò)不斷提問(wèn)促使學(xué)生思考，對(duì)學(xué)生的回答情況給予點(diǎn)評(píng)，對(duì)回答不大符合的學(xué)生用設(shè)問(wèn)的方式不斷引導(dǎo)至理解，鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上敢于表達(dá)。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)排隊(duì)時(shí)不同隊(duì)伍的空間體積不同類比影響物質(zhì)體積的因素，對(duì)比固液氣不同存在形態(tài)以及具體數(shù)據(jù)，得出影響固液氣三者體積的因素。定性分析與定量分析相結(jié)合，感受科學(xué)學(xué)習(xí)是基于證據(jù)的學(xué)習(xí)，不斷培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維。

教學(xué)環(huán)節(jié)3：由實(shí)際經(jīng)驗(yàn)歸納總結(jié)出結(jié)論，提出氣體摩爾體積概念

【學(xué)習(xí)任務(wù)三】氣體體積的主要影響因素是什么？什么是氣體摩爾體積？具有什么樣的規(guī)律特征？

【過(guò)渡】微粒間的間距與什么因素有關(guān)？在生活中有事實(shí)可以說(shuō)明？

【展示1】播放臺(tái)風(fēng)期間氣象工作人員放氣象氣球的視頻，介紹氣象氣球工作原理。

【提問(wèn)】壓強(qiáng)和氣體體積有什么關(guān)系？

【生】氣體體積與壓強(qiáng)成反比

【展示2】將鼓鼓的氣球放入液氮中，液氮的溫度為-196°C，氣球變癟，將氣球從液氮中取出，放置于室溫條件下，發(fā)現(xiàn)氣球又恢復(fù)原樣。

【設(shè)問(wèn)】溫度與氣體體積什么關(guān)系？

【生】氣體的體積與溫度成正比。

【提問(wèn)】生活中的什么樣的規(guī)律同樣也可以說(shuō)明溫度對(duì)氣體體積有影響？

【生】熱脹冷縮

【小結(jié)】氣體所處的溫度、壓強(qiáng)均會(huì)影響氣體的體積。除此之外，氣體的量也會(huì)影響體積，比如要讓這癟癟的氣球鼓起來(lái)，最簡(jiǎn)單的方法是什么？

【再問(wèn)】為什么用嘴吹氣球會(huì)膨脹，體積會(huì)增大？

【提問(wèn)】氣體的體積與氣體的量有關(guān)，氣體的量越多，體積越大?？梢杂檬裁磥?lái)表示氣體的微粒的量？

【小結(jié)】綜上所述，氣體的體積與氣體的物質(zhì)的量、所處的溫度成正比，與所處壓強(qiáng)成反比

那結(jié)合前面的計(jì)算，還可以得出什么結(jié)論？

【生】溫度和壓強(qiáng)一定時(shí)，具有相同微粒數(shù)的氣體具有相同的體積。

【設(shè)問(wèn)】由此，能否解釋為什么我們研究的是氣體摩爾體積，不是液體或固體摩爾體積？

【生】因?yàn)闅怏w的體積更具有代表性，與種類無(wú)關(guān)。

【講述】在相同溫度和壓強(qiáng)條件下，1mol氣體所占的體積大致相同。若是知道這個(gè)值是多少，就可以快速的求出在一定溫度和壓強(qiáng)下，一定量的氣體的體積是多少。所以我們就規(guī)定了一個(gè)新的物理量——?dú)怏w摩爾體積。能否說(shuō)出其定義？

【生】在一定溫度和壓強(qiáng)的條件下，1mol氣體所占的體積就稱為氣體摩爾體積。

【設(shè)問(wèn)】既然是物理量，就有單位，那它的單位是？氣體摩爾體積的的值是多少？

【講述】大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究表明，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下（273K、101kpa）下，1mol任何氣體所占的體積約為22.4L，即在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體摩爾體積約為22.4L·mol-1。

【設(shè)問(wèn)】那Vm有哪些應(yīng)用的意義呢？它與n、V之間存在怎樣的關(guān)系？能否根據(jù)Vm的含義，將其寫出來(lái)？

【講述】以物質(zhì)的量為中心，將其與微粒數(shù)、與質(zhì)量、與體積建立起聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)由微觀不可稱量到宏觀可稱量量之間的連接。

評(píng)價(jià)方案：采用課堂提問(wèn)的方式，以教師評(píng)價(jià)為主，通過(guò)不斷的引導(dǎo)，師生共同得出影響氣體體積的因素。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)氣球的三個(gè)應(yīng)用實(shí)例，氣象氣球、氣球在液氮中的變化、吹氣球，真切感受影響氣體體積的因素，并總結(jié)出這些因素與氣體體積的關(guān)系，明白選擇的對(duì)象是氣體體積的原因，并自行得出氣體摩爾體積的概念。

教學(xué)環(huán)節(jié)4：學(xué)以致用，感受化學(xué)計(jì)算在生活中具體應(yīng)用

【學(xué)習(xí)任務(wù)四】氣體摩爾體積在具體生活中有哪些應(yīng)用？

【應(yīng)用舉例】展示汽車安全氣囊的工作原理。嘗試計(jì)算汽車發(fā)生碰撞，產(chǎn)生一定量體積的N2所需的NaN3的質(zhì)量。

評(píng)價(jià)方案：學(xué)生之間進(jìn)行熱烈討論，并進(jìn)行計(jì)算，教師進(jìn)行巡視指導(dǎo)。學(xué)生代表發(fā)言表達(dá)，其他小組進(jìn)行評(píng)價(jià)和補(bǔ)充。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生思考化學(xué)概念的意義，利用所學(xué)的化學(xué)概念知識(shí)解決生活中的問(wèn)題。結(jié)合前面所學(xué)知識(shí)，思考物質(zhì)的量的橋梁作用，通過(guò)安全氣囊的應(yīng)用及計(jì)算，感受化學(xué)定量計(jì)算在生活中的應(yīng)用。

（三）教學(xué)反思：

高中化學(xué)概念是用簡(jiǎn)練的語(yǔ)言高度概括出來(lái)的理論知識(shí)，是對(duì)現(xiàn)象本質(zhì)的一種反應(yīng)，是高于現(xiàn)象的一種高級(jí)思維。正因如此，學(xué)生對(duì)于化學(xué)概念的學(xué)習(xí)總是停留于背記的層面，而無(wú)法真正理解概念的含義及意義。在本節(jié)課的教學(xué)中，基于真實(shí)的生活情境，圍繞“是什么”“為什么”“有什么用”展開學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)“氣體摩爾體積”這一抽象概念形成較深刻的認(rèn)識(shí)。在課堂教學(xué)中以啟發(fā)式教學(xué)為主，學(xué)生進(jìn)行對(duì)話，注重過(guò)程性評(píng)價(jià)，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)從微觀結(jié)構(gòu)的本質(zhì)對(duì)宏觀表象進(jìn)行思考，實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、評(píng)”一致性。在教學(xué)過(guò)程中，雖注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，但評(píng)價(jià)方式較為單一，還未較好實(shí)現(xiàn)以評(píng)促教，評(píng)價(jià)方式仍有待進(jìn)一步挖掘。

參考文獻(xiàn)

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

[2]陳新華、張賢金、嚴(yán)業(yè)安、鄭柳萍.我國(guó)“教、學(xué)、評(píng)”一致性研究：評(píng)析與展望[J]化學(xué)教學(xué)，2020（07）23—29.

[3]高中化學(xué)教學(xué)參考書必修第一冊(cè)[S].江蘇鳳凰教育出版社，2020.

本文系福建省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度課題《“教、學(xué)、評(píng)一致性”促進(jìn)高中化學(xué)概念深度學(xué)習(xí)的實(shí)踐研究》（立項(xiàng)批準(zhǔn)號(hào)：FJJKXB20-1174）階段研究成果