基于核心素養(yǎng)導向的元素化合物深度教學策略

王歡 杜華

在中學教育階段培養(yǎng)學生所必需的化學學科核心素養(yǎng)是化學課程改革的核心任務，教師在教學實踐中需要加深對化學學科的深度理解，進一步提升自身教學專業(yè)化水平，形成指向學生深度學習的教學行為方式。對新課程理念從全面理解到探索執(zhí)行，需要轉變原有教學觀念，關注的要點從“知識本位”轉向“素養(yǎng)本位”。核心素養(yǎng)的達成是深度學習的目標和方向，而深度教學是落實核心素養(yǎng)的途徑和方法，從深度學習走向深度教學是教、學、評一體化的必然要求，因此，研究核心素養(yǎng)導向的深度教學策略對改進課堂教學，推動教師教學方式變革，促進學生學習方式的轉變有著重要的實踐價值，本文以元素化合物的深度教學為例，探討了核心素養(yǎng)導向下教師課堂教學實踐各環(huán)節(jié)的相應策略。

一、深度教學的內涵

從學校教學的現實來看，深度學習與深度教學是兩個相互關聯的重要方面，有學生的深度學習就應當有教師的深度教學。胡久華等提出指向深度學習的化學教學實踐改進對策;郭元祥指出深度教學是“基于知識的內在結構，通過對知識完整深刻的處理，引導學生從符號學習走向學科思想和意義系統的理解和掌握，并導向學科素養(yǎng)的教學”。由此可見，深度教學是一種能夠提升課堂教學品質、發(fā)展學生關鍵能力、落實學生核心素養(yǎng)的教育理念。

就筆者對深度教學的體會，將化學學科的深度教學界定為：教師以發(fā)展學生核心素養(yǎng)為目的，調控課堂教學實施的各環(huán)節(jié)，促進學生化學學科知識體系結構化，引發(fā)學生用宏微結合、證據推理和變化平衡的觀念思考問題，用模型建構和創(chuàng)新探究能力解決問題，用科學態(tài)度和社會責任決策問題的高階思維，在教與學共同體中實現核心素養(yǎng)均衡發(fā)展的教學。

二、核心素養(yǎng)視角下元素化合物知識深度教學的特點

“元素化合物”知識作為高中化學課程的主干知識，是發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)的重要載體，引導學生從宏微結合的角度探索物質性質，結合事實證據和探究實驗進行分析推理，建立元素觀、變化觀和平衡觀等學科觀念，并在此過程中發(fā)展學生的科學態(tài)度和創(chuàng)新意識。但元素化合物知識內容繁雜，可延伸的知識瑣碎，學習時若缺乏恰當方法引導，學生極易陷入注重記憶背誦的機械學習;反之，若教師采用深度教學策略，有意識地強化學生對元素化合物知識的深度理解，促進學生各元素知識體系結構化，將助力學生建構認識元素化合物“位、構、性”的認知模型，幫助學生形成正確化學核心觀念。概括起來，元素化合物主題模塊實施深度教學有以下三個特點。

1.知識內容體系層面

教材中選取的元素化合物知識內容結構性強、邏輯清晰，并且各個金屬與非金屬元素均具有典型性和代表性，與生活生產實際聯系緊密，這為學生學習化學反應基本原理與規(guī)律提供了必備的感性材料，使孤立抽象的知識點能夠在學生認知結構中進行具象化表征，為教師設置情境脈絡、組織學習和練習活動創(chuàng)造條件。

2.關鍵能力層面

元素化合物知識的學習往往是以大量學生實驗為基礎而展開的，教師可以利用步步推進的設問引導學生開展探究活動，通過以動手實驗為主的研究性學習活動，使學生主動感受物質的轉化路徑，加強知識點之間的聯系，發(fā)展學生構建知識網絡和建構結構化認知模型的能力。通過實踐探究活動對科學推論和猜想進行證實或證偽，加強了學生思維的批判性和創(chuàng)造性，提升學生關鍵能力。

3.觀念素養(yǎng)層面

學生通過元素化合物的學習形成了“結構決定性質”“性質決定用途”等統攝性的化學觀念，在社會生活實踐中能夠應用這些化學知識經驗和觀念。完整的化學觀念的形成過程也包含教與學共同體的反饋評價，師生、生生之間思維碰撞幫助學生對涉及化學知識的社會熱點問題作出科學、正確的判斷，促進學生科學觀念和素養(yǎng)水平的發(fā)展。

三、核心素養(yǎng)視角下落實元素化合物深度教學策略

1.設計“問題鏈”策略，引發(fā)學習活動

由于深度教學的問題解決機制體現化學高階思維，而高階思維的引發(fā)需要相應匹配度的學習活動，教師采用遞進式提問的“問題鏈”為線索引發(fā)學習活動，設置圍繞元素化合物知識內容體系的情境脈絡，通過實踐與實驗相結合的方式，在綜合復雜的情境中啟發(fā)學生逐步思考，審清問題鏈中的關鍵細節(jié)，解析驅動性問題鏈任務。

例如，在“氯及其化合物”的教學過程中，為引發(fā)深度學習活動，教師可以圍繞“含氯漂白粉”創(chuàng)設問題情境，通過相互關聯的“問題鏈”線索形成情境脈絡（見表1），引發(fā)學生的高階思維活動。

教師通過真實的情境脈絡，啟發(fā)學生聯想“漂白粉”中的有效成分為含氯化合物，從物質類別、價態(tài)及原子結構角度，結合氧化還原反應規(guī)律，找到解決該問題的思維要點，再通過后續(xù)思考探索這一類問題的突破口。面對“結塊”的宏觀現象，學生必須運用微觀假設，結合元素守恒思想——物質中的元素既不會憑空出現也不會無故消失，若預測變質后漂白粉中的雜質有CaCO3，那么可以推斷碳元素是來自空氣中的CO2，可設計實驗進行驗證，這一思維路徑體現了學生宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)的發(fā)展。

從宏觀到微觀，學生已初步掌握從元素價態(tài)角度認識物質及其變化的方法，并能夠借助符號表征的形式分析物質變化的實質。教師以問題鏈為線索，隨著問題層層深入，逐步培養(yǎng)學生依據變化原理，預測物質化學性質和變化的思維方式，引導學生設計實驗進行驗證、分析和解釋有關實驗現象，并嘗試說明物質的轉化路徑。這不僅鍛煉了學生設計實驗的能力，也發(fā)展了學生的創(chuàng)新思維，形成化學科學特有的高階思維模式，促進學生科學探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)水平的發(fā)展。

2.教材整合策略，促進學生學科知識體系結構化

深度教學的知識目標是促進學科知識體系結構化，可通過教材整合策略實現。只有充分理解教材內容結構與學科能力之間的關系，才能提高課程實施和教學評價能力，打破教材單元對知識內容人為分割的局限，將知識串聯起來，注重元素化合物知識的整體性，恰當處理教材結構，幫助學生用頭腦中已有知識的功能性，建立元素周期表前、后元素化合物知識之間的聯系，發(fā)展學生建構認知模型和優(yōu)化認知模型的關鍵能力。例如，通過元素化合物中“鈉、氯和鐵元素及其化合物”即“表前元素”的學習，使學生在認知結構中擴大典型金屬元素“鈉”、典型非金屬元素“氯”，以及應用最廣泛的過渡元素“鐵”的關鍵特征，由元素類別通性歸納構建出從原子結構為起點學習典型元素性質的認知模型。

基于典型元素性質探究的認知模型，借助元素周期表工具和“表前元素”及其化合物提供的感性材料和理論前提，引出元素周期律這一核心概念，促進學生認知內容的正向遷移，加強了新舊知識之間的聯系，使學生能從對個別元素性質的知覺水平，提升到對一般元素抽象概括的思維水平，為“表后元素”的學習做鋪墊?！氨砗笤亍钡慕虒W則是從同周期、同主族元素相似性和遞變性角度重新構建探究元素化合物性質“位、構、性”的認知模型。優(yōu)化認知模型的過程，使學生領悟元素周期律前后銜接、承前啟后的功能價值，感受研究元素化合物性質模型的本質，豐富學生的認知結構，并對后續(xù)其他元素性質及應用的學習提供指導。

這里的教材整合策略是學生第一次建立認知模型后，教師利用教材結構引導學生修正原有認知模型，進行二次建模，完成元素化合物知識“位、構、性”認知模型優(yōu)化的過程。

3.組織深度練習策略，落實教、學、評一體化

組織深度練習是學生整合知識，內化技能和升華素養(yǎng)的過程，也是教師獲取反饋信息的重要方式，為判斷學生是否形成科學完整的化學觀念提供依據。在組織深度練習過程中教師創(chuàng)設適合學生素養(yǎng)發(fā)展的學習環(huán)境，控制學習活動和練習任務的難度，教師通過觀察、測試、提問和談話等方式使學生不斷提供反饋信息，再結合課前制定的輸入性學習目標和表現性學習目標進行持續(xù)性評價。對學生而言，深度練習有助于學生加深化學基本概念、原理和觀念的理解，并通過遷移訓練在頭腦中組成思維層次結構，在復雜問題的推理過程中，能夠快速克服思維無序的阻礙。對教師而言，在組織深度練習策略過程中，與練習結果相比，這些“新問題、新思考”價值更大，通過分析學生的疑問點，教師能夠獲得更多的有用信息，提高教學評價的有效性。

例如，學習“氯及其化合物”這節(jié)課的過程中，教師提問：我們生活中常見的具有殺菌、滅菌和消毒功能的物質有很多，請同學們深入分析為什么84消毒液能夠起到殺菌消毒的作用呢？學生很容易抓住教師問題中的關鍵語句，“84消毒液”“生活中常見”“殺菌消毒”“具有該功能的物質很多”，若要運用化學規(guī)律和原理解決這一問題，首先要對該問題進行解構，并提出自己的猜想和推論。某學生針對此問題的思維展開的過程見表2。

學生遷移運用認知結構中的相應知識，逐步拓展思考的深廣度，解決問題的同時也引發(fā)了新思考、產生了新問題，教師據此可獲得更多信息，針對反饋信息教師評價見表3。

經過“學生深度練習—提供反饋信息—教師分析評價”的過程，可以幫助學生進一步加深對元素觀和變化觀的理解，有助于學生科學素養(yǎng)的形成。

4.推進合作學習策略，構建教與學共同體

開展元素化合物知識學習的實踐和實驗活動，從研究性問題的提出、假設、到驗證的每一動態(tài)階段，都需要師生及組內成員的深入討論、交流，這樣才能產生思維碰撞的火花，引發(fā)范圍更廣的、群體性的深度學習，在合作學習活動中將化學學科核心素養(yǎng)內化為學生個人的科學素養(yǎng)，實現深度教學的育人目標。

例如，教師開展以“探究漂白精、氫氧化鐵膠體和SO2三種物質的褪色作用原理并評價其優(yōu)劣性”為課題的小組合作研究性學習實驗。

實驗開始之前，組內需充分討論以確定實驗方案，討論的核心問題是運用學過的知識對這三種物質的褪色作用原理提出猜想和驗證。漂白精是因強氧化性能夠漂白的，氫氧化鐵膠體因物理吸附作用能夠使物質顏色褪去，而SO2的漂白原理相

對較復雜，需要學生設計若干個實驗方案，驗證SO2使不同物質褪色的原因，實驗設計方案見表4。

實驗進行過程中，小組成員運用“化學實驗觀察五感法”（看到什么實驗現象、是否聞到氣味、聽到什么聲響、動手進行操作和動腦分析原理）有序分工、通力合作，記錄實驗現象，分析實驗原理并得出最終結論。

實驗完成之后，首先組間交流實驗過程、實驗結果和感想體驗，這里的小組討論交流不能流于形式，成員間存在爭議的部分要在實驗報告中一一闡明，用文字表述出該小組排除其他實驗猜想作出最終結論的過程，并以實驗報告的形式提交給教師。教師要將評價結果反饋給各個小組，并組織實驗成果展覽。

物質及其變化對社會發(fā)展有重要價值，每種漂白產品都有其最適用的范圍，對漂白精、氫氧化鐵膠體和SO2三種具有漂白功能化學物質的優(yōu)劣性評價，側重學生情感價值觀念的培養(yǎng)，促進學生科學態(tài)度與社會責任素養(yǎng)的發(fā)展。針對該問題需要教與學共同體各抒己見，這不僅鍛煉了學生參與問題決策的能力，也落實了科學探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)的發(fā)展。

教師的教學行為推動著學生的深度學習行為的發(fā)生，課堂上教師需要創(chuàng)設適于深度學習的環(huán)境，激發(fā)學生進行深度學習的動機，把握深度學習的過程，并評價深度學習的結果。化學教師應該搭建恰當的適合學生進行深度學習的平臺，以問題鏈引發(fā)學生學習活動，充分發(fā)掘教材章節(jié)內容知識之間的前后聯系，促進學生知識體系結構化，師生圍繞具有挑戰(zhàn)性的真實問題開展研究性學習，并組織引導學生進行深度練習，展現深度教學理念的功能價值，在學習活動中促進學生化學學科核心素養(yǎng)水平的發(fā)展。

（收稿日期：2021-09-18）