“素養(yǎng)為本”的高階思維課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

黃麗 陳迪妹 葉劍強(qiáng)

[摘 要]化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)是當(dāng)前高中化學(xué)課堂教學(xué)共同追求的目標(biāo)。學(xué)生在提升核心素養(yǎng)的過程中突破以往機(jī)械記憶知識的學(xué)習(xí)定位，深入挖掘教師課堂上創(chuàng)設(shè)的問題，發(fā)展自己的高階思維，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng);高階思維;硫及其化合物;深度學(xué)習(xí)

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2022）02-0056-04

隨著基礎(chǔ)教育課程改革的推進(jìn)，化學(xué)教學(xué)專家對化學(xué)教學(xué)理念進(jìn)行了一定程度的改革和調(diào)整，其中最引人關(guān)注的便是“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的提出?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》[1]中就提到了“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”，并將其分為“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”，這體現(xiàn)了當(dāng)代社會對高素養(yǎng)、綜合型人才的需求。本文以“硫及其化合物”的教學(xué)為例，基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)對該課進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)施的。

一、教學(xué)理念

目前，學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)大多停留在淺層，學(xué)生只是被動地接受知識，雖然也開展了自主、合作、探究等學(xué)習(xí)，但只關(guān)注知識的外在形式而忽略了精神本質(zhì)，并不能真正理解知識[2]。要落實(shí)“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，必然離不開深度學(xué)習(xí)和高階思維的發(fā)展。

深度學(xué)習(xí)是指學(xué)習(xí)者在理解知識的基礎(chǔ)上，積極主動地、批判性地學(xué)習(xí)新知識和新思想，并將它們?nèi)谌胱陨碓械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)行有效的知識遷移和問題解決的一種學(xué)習(xí)[3]。深度學(xué)習(xí)同時(shí)也是一種基于高階思維發(fā)展的理解性學(xué)習(xí)，二者共同助力學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

“硫及其化合物”屬于元素化合物知識內(nèi)容。要想通過該主題內(nèi)容的學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，必須上升到化學(xué)學(xué)科的核心觀念層面，讓學(xué)生能夠從整體視角去學(xué)習(xí)新內(nèi)容。“價(jià)類二維圖”為元素化合物知識的學(xué)習(xí)提供了一種新的視角，即從物質(zhì)的分類和元素的價(jià)態(tài)去分析某元素及其化合物的性質(zhì)和用途。本節(jié)課的教學(xué)正是在“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”總體思路的引導(dǎo)下，嵌入“物質(zhì)分類”和“元素價(jià)態(tài)”的學(xué)科思想，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和高階思維。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）教材分析

1.主要內(nèi)容

“硫及其化合物”是人教版化學(xué)教材第二冊第五章第一節(jié)第一課時(shí)的內(nèi)容，具體包括硫單質(zhì)、硫的氧化物（SO2和SO3）的性質(zhì)以及它們之間的轉(zhuǎn)化等知識點(diǎn)。本節(jié)課可根據(jù)硫元素在元素周期表中的位置，利用原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)的關(guān)系以及氧化還原反應(yīng)來展開教學(xué)，還可引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)的角度，采用實(shí)驗(yàn)探究的方法來學(xué)習(xí)相關(guān)性質(zhì)。

2.地位與作用

本節(jié)課是非金屬元素氯的延續(xù)學(xué)習(xí)，同時(shí)也是對元素化合物的學(xué)習(xí)思路（結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途）的復(fù)習(xí)鞏固。本節(jié)內(nèi)容涉及硫單質(zhì)及其化合物之間的轉(zhuǎn)化，通過學(xué)習(xí)學(xué)生可認(rèn)識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的重要價(jià)值，形成變化觀念。學(xué)生通過應(yīng)用原子結(jié)構(gòu)和元素周期律的知識，可預(yù)測、推斷元素及其化合物的性質(zhì)。教師引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)兩個(gè)視角，結(jié)合實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識硫及其化合物的性質(zhì)，既可幫助學(xué)生強(qiáng)化“位、構(gòu)、性”的思想，又可促進(jìn)學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（二）學(xué)情分析

學(xué)生已學(xué)習(xí)了物質(zhì)的分類及轉(zhuǎn)化、氧化還原反應(yīng)、常見的金屬元素和非金屬元素氯的性質(zhì)與用途，能夠初步根據(jù)原子結(jié)構(gòu)和元素周期律對物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行簡單的預(yù)測。同時(shí)，學(xué)生的抽象思維能力已有一定程度的發(fā)展，具備一定的邏輯推理能力，能夠根據(jù)以前學(xué)過的知識原理以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象預(yù)測、推斷物質(zhì)的性質(zhì)。此外，學(xué)生對化學(xué)現(xiàn)象充滿強(qiáng)烈的好奇心，渴望通過親自動手實(shí)驗(yàn)來探究知識奧秘。

（三）教學(xué)目標(biāo)

（1）通過分析硫原子的結(jié)構(gòu)，推斷硫元素可能具備的性質(zhì)，強(qiáng)化宏微結(jié)合的思維方式;

（2）通過實(shí)驗(yàn)探究的方式，了解SO2的主要化學(xué)性質(zhì)，并能夠從物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)兩個(gè)角度對其化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行歸類;

（3）通過SO2與水、氧氣的反應(yīng)，初步建立可逆反應(yīng)的概念;

（4）通過觀看視頻，認(rèn)識并能夠說出SO2對社會發(fā)展的作用以及危害，培養(yǎng)從對立統(tǒng)一的角度辯證地看待化學(xué)物質(zhì)的思維;

（5）通過學(xué)習(xí)SO3與水反應(yīng)生成硫酸，體會“從化學(xué)走向社會”的意義。

“素養(yǎng)為本”的化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)注重教學(xué)板塊與學(xué)習(xí)任務(wù)的一致性，保證學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境中能夠調(diào)動起學(xué)習(xí)積極性，樂于探究、勤于動手，在完成學(xué)習(xí)任務(wù)的過程中發(fā)展自己的高階思維能力和知識遷移能力。

（四）教學(xué)流程（見圖1）

三、教學(xué)過程

【多媒體播放】火山爆發(fā)視頻。

【教師提問】

（1）火山噴發(fā)出來的氣體的主要成分是什么？

（2）火山熔漿的主要成分是什么？

（3）火山爆發(fā)對人類的危害是什么？有益處嗎？

【教師引導(dǎo)】閱讀課本第7頁的“資料卡片”。

設(shè)計(jì)意圖：通過利用多媒體展示硫元素在自然界中的存在形式，并從化學(xué)的角度對火山爆發(fā)進(jìn)行分析，讓學(xué)生感受大自然與化學(xué)的緊密聯(lián)系，辯證看待某一現(xiàn)象對人類的影響，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生辯證統(tǒng)一的科學(xué)思維。

【教師引導(dǎo)】引導(dǎo)學(xué)生畫出硫原子和S2-的結(jié)構(gòu)示意圖，明白硫元素容易得到電子，具有很強(qiáng)的氧化性。

【追問】同一主族的氧原子也具有氧化性，為什么硫遇上氧時(shí)顯+4價(jià)或+6價(jià)而不是-2價(jià)呢？

【學(xué)生回答】氧與硫處于同一主族，但氧的電子層比硫少，氧化能力比硫強(qiáng)，因此硫與氧結(jié)合時(shí)通常顯+4價(jià)或+6價(jià)而不是-2價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：借助原子結(jié)構(gòu)示意圖，讓學(xué)生明白氧原子的氧化性比硫原子強(qiáng)，為后續(xù)學(xué)習(xí)硫單質(zhì)和氯氣的氧化性比較奠定基礎(chǔ)，同時(shí)強(qiáng)化學(xué)生的微觀意識和宏微結(jié)合的思維方式。

后續(xù)的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中需要學(xué)生從元素價(jià)態(tài)的角度去學(xué)習(xí)元素化合物知識，因此提前讓學(xué)生明白硫元素存在幾種價(jià)態(tài)可為學(xué)生搭建學(xué)習(xí)的腳手架，為學(xué)生高階思維的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

【課件展示】硫元素的價(jià)態(tài)：-2、0、+4、+6。

【教師提問】硫元素處于最低價(jià)態(tài)、中間價(jià)態(tài)以及最高價(jià)態(tài)時(shí)分別具有什么性質(zhì)？

【學(xué)生回答】硫元素處于最低價(jià)態(tài)時(shí)只有還原性，處于中間價(jià)態(tài)時(shí)既有氧化性又有還原性，處于最高價(jià)態(tài)時(shí)只有氧化性。

化學(xué)學(xué)習(xí)需要一定的方法指導(dǎo)，學(xué)生只有掌握了一定的學(xué)習(xí)方法，在新的問題情境中才會調(diào)動自身的已有知識經(jīng)驗(yàn)，并在解決問題的過程中不斷激活思維，發(fā)展知識遷移應(yīng)用能力。一些“硫及其化合物”的教學(xué)設(shè)計(jì)在介紹SO2的性質(zhì)時(shí)，雖然也涉及酸性氧化物和元素價(jià)態(tài)的內(nèi)容，但都是比較獨(dú)立的，并未從方法的高度進(jìn)行匯總，因此，本課的教學(xué)設(shè)計(jì)注重從方法的視角去引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

先從物質(zhì)類別的角度（單質(zhì)—氧化物—酸—堿—鹽）展開教學(xué)，即從硫單質(zhì)開始學(xué)習(xí)。

【課件展示】體現(xiàn)單質(zhì)硫氧化性和還原性的化學(xué)方程式。

【教師提問】對比Cl2和Cu、Fe反應(yīng)的化學(xué)方程式，思考S和Cl2誰的氧化性更強(qiáng)，原因是什么，如何證明。（從產(chǎn)物被氧化后價(jià)態(tài)的高低去分析）

【學(xué)生回答】Cl2的氧化性強(qiáng)于S，因?yàn)镃l的原子半徑小于S，更易得到電子，所以氧化性更強(qiáng)。

【證明】與Cl2反應(yīng)的產(chǎn)物的價(jià)態(tài)高于與S反應(yīng)的產(chǎn)物的價(jià)態(tài)，如Cl2能夠?qū)e、Cu氧化到最高價(jià)態(tài)+3價(jià)和+2價(jià)，而S只能將它們氧化到+2價(jià)和+1價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：強(qiáng)化元素周期律和原子結(jié)構(gòu)的知識學(xué)習(xí)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)用、拓展，使學(xué)生通過氧化性差異的對比，提高對比學(xué)習(xí)的能力以及批判性思維能力，深化學(xué)生對這部分知識的理解。

【課件展示】展示介紹硫單質(zhì)用途的相關(guān)圖片。

設(shè)計(jì)意圖：體現(xiàn)“從化學(xué)走向社會”的理念，讓學(xué)生感受到化學(xué)對社會發(fā)展和人類生活所做出的貢獻(xiàn)。通過介紹用硫黃處理散落的水銀的生活案例，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全意識，助其掌握有關(guān)實(shí)驗(yàn)安全的知識。

【教師提問】SO2易溶于水，如何證明？

【小組探究】學(xué)生小組討論思考，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（見表1），再師生一起點(diǎn)評。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】完成課本實(shí)驗(yàn)5-1和實(shí)驗(yàn)5-2，并填寫課件中的表格（見表2）。

設(shè)計(jì)意圖：先讓學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)方案，體驗(yàn)科學(xué)探究的過程和樂趣，這有助于轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，提升學(xué)生的思維能力。小組合作討論旨在鍛煉學(xué)生的溝通表達(dá)能力，生生之間的交流能夠讓學(xué)生突破自身的認(rèn)知限制，避免思維定式，活躍思維。

【教師提問】根據(jù)物質(zhì)的分類，SO2 屬于哪一類？其定義是什么？

【學(xué)生回答】SO2 屬于酸性氧化物。酸性氧化物是與堿反應(yīng)只生成鹽和水的氧化物，可以與堿和堿性氧化物反應(yīng)。

【追問】你們能寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式嗎？（提示：SO2 的性質(zhì)與CO2相似）

【學(xué)生回答】SO2? + 2NaOH=Na2SO3 + H2O;[SO2+CaO△CaSO3 ]。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生經(jīng)過該環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)能更加明白這類化合物的通性，本環(huán)節(jié)起到一定的歸納提升作用。

介紹SO2與水的反應(yīng)，引出可逆反應(yīng)的定義以及特征。學(xué)生在聽完教師講解后再完成幾道習(xí)題去鞏固相應(yīng)的知識，并說出可逆反應(yīng)的判斷依據(jù)。學(xué)生判斷的過程便是積極主動地掌握知識的過程。

【教師講述】二氧化硫中的硫顯+4價(jià)，它會有怎樣的性質(zhì)呢？接下來就讓我們從元素價(jià)態(tài)的角度進(jìn)行分析。請同學(xué)們先根據(jù)自己的已有知識和預(yù)習(xí)的結(jié)果寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。

【學(xué)生回答】化學(xué)方程式為2SO2 + O2 [催化劑][? ]2SO3。

【課件播放】

（1）氧化性（+4→0）：SO2? + 2H2S=3S↓+ 2H2O。

（2）還原性（+4→+6）：SO2 + Cl2 + 2H2O=2HCl + H2SO4（弱酸制強(qiáng)酸）。

（3）可逆反應(yīng)：2SO2 + O2 [催化劑][? ]2SO3。

設(shè)計(jì)意圖：該部分知識學(xué)習(xí)難度不大，但學(xué)生知識積累較少，不能在頭腦中有效搜索到與SO2氧化還原性有關(guān)的化學(xué)方程式，需要教師發(fā)揮指導(dǎo)者和引領(lǐng)者的作用進(jìn)行相應(yīng)引導(dǎo)。通過體現(xiàn)SO2還原性的反應(yīng)方程式介紹一類新的反應(yīng)——弱酸制取強(qiáng)酸，從而豐富學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識，為后續(xù)學(xué)習(xí)空氣吹出法提取溴單質(zhì)等有關(guān)知識做好鋪墊，拓展學(xué)生的認(rèn)知。

【教師引導(dǎo)】通過實(shí)驗(yàn)5-2可知SO2的漂白作用是暫時(shí)的，那么它的漂白原理是什么？它又有何用處？

【課件展示】SO2的漂白原理及其用途。

【教師補(bǔ)充】揭露商家利用SO2的漂白性所做的一些危害人類健康的事情，并借此對學(xué)生進(jìn)行思想教育。

【課件展示】SO2的用途：制取硫酸，做防腐劑、漂白劑、殺菌劑等。

【課件展示】介紹SO2危害的圖片。

設(shè)計(jì)意圖：借助課件讓學(xué)生掌握SO2的用途和危害，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會熱點(diǎn)，也讓學(xué)生明白事物具有正反面，明白化學(xué)可為社會做出貢獻(xiàn)，但使用不當(dāng)也會對社會造成危害，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)。

介紹SO3的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，讓學(xué)生仿照前面SO2的學(xué)習(xí)思路，自己完成這部分知識的建構(gòu)，并上臺展示學(xué)習(xí)成果。

設(shè)計(jì)意圖：給學(xué)生思維遷移的機(jī)會，檢驗(yàn)學(xué)生對知識的掌握程度，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)方法的掌握。

【布置作業(yè)】

（1）SO2、Cl2、Na2O2和活性炭均具有漂白性，它們的漂白性有何區(qū)別？

（2）將SO2和Cl2通入品紅溶液，溶液顏色如何變化？原因是什么？

（3）使用SO2是弊大于利還是利大于弊？理由是什么？

設(shè)計(jì)意圖：知識的學(xué)習(xí)不應(yīng)局限于課堂，更重要的是課后對知識的反思和回顧復(fù)習(xí)。將課堂上一些需要學(xué)生借助其他資料解答的問題轉(zhuǎn)移到課后去解決，可以有效訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)搜集資料的能力和深度分析問題的能力。

四、教學(xué)反思

（一）教學(xué)目標(biāo)凸顯素養(yǎng)立意，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展

教學(xué)目標(biāo)既是課堂教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)，又是課堂教學(xué)的歸宿，更是評判教學(xué)實(shí)施效果的重要依據(jù)。目前的課堂教學(xué)要求落實(shí)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，教學(xué)目標(biāo)也由“三維目標(biāo)”轉(zhuǎn)向“素養(yǎng)目標(biāo)”，因此制訂教學(xué)目標(biāo)時(shí)不能只關(guān)注文本知識而忽略學(xué)生思維的發(fā)展和學(xué)習(xí)方法的掌握。本節(jié)課所設(shè)定的“通過分析硫原子的結(jié)構(gòu)，推斷硫元素可能具備的性質(zhì)，強(qiáng)化宏微結(jié)合的思維方式”等教學(xué)目標(biāo)就體現(xiàn)了“宏觀辨識與微觀探析”等核心素養(yǎng)，促使學(xué)生通過不同的學(xué)習(xí)板塊以及學(xué)習(xí)任務(wù)的完成獲得知識和發(fā)展思維。

簡而言之，教學(xué)目標(biāo)不應(yīng)局限于知識，而應(yīng)重在發(fā)展學(xué)生分析綜合能力、思辨能力以及創(chuàng)造性思維能力等高階思維能力。

（二）“教、學(xué)、評”一體化，促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展

“教、學(xué)、評”一體化指向有效教學(xué)，強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過程中以評促學(xué)、以評促教，最終使教師和學(xué)生都能在原有水平上得到發(fā)展和提高[4]。教師可以在課堂上通過各種學(xué)習(xí)活動來檢測學(xué)生對知識的掌握程度，如讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證SO2易溶于水的性質(zhì)，通過學(xué)生的回答便可以明確學(xué)生的思維層次，從而為后續(xù)教學(xué)提供參考，并據(jù)此調(diào)整課堂教學(xué)的節(jié)奏和深淺度。

對學(xué)生的評價(jià)離不開學(xué)生課堂學(xué)習(xí)任務(wù)的完成情況和學(xué)生的課堂表現(xiàn)，因此實(shí)施“教、學(xué)、評”一體化就必須在設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)以“素養(yǎng)為本”為導(dǎo)向。

（三）豐富教學(xué)過程，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率

“以教師為主體”的課堂已被“以學(xué)生為主體”的課堂所取代，基于此，教學(xué)過程更加注重調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，教學(xué)方法也更加豐富多樣。尤其是現(xiàn)代信息技術(shù)的運(yùn)用，促進(jìn)了學(xué)習(xí)環(huán)境的改變，便于學(xué)習(xí)者積極地建構(gòu)知識，而深度學(xué)習(xí)也需要學(xué)習(xí)者借助信息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)知識的建構(gòu)[5]。

此外，素養(yǎng)的發(fā)展也離不開問題情境的設(shè)計(jì)，教師應(yīng)精心設(shè)計(jì)問題情境，讓學(xué)生學(xué)會從問題情境中挖掘核心知識和核心觀念[6]。例如，本節(jié)課中教師借助問題情境，讓學(xué)生根據(jù)SO2的用途和危害討論SO2的利弊。學(xué)生在不斷尋求論據(jù)的過程中，思維在不斷地優(yōu)化發(fā)展。情境的設(shè)計(jì)不是就知識學(xué)知識，而是引導(dǎo)學(xué)生去挖掘情境背后所蘊(yùn)藏的知識體系，讓其感受到化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。

（四）穿插探究式教學(xué)，提升學(xué)生高階思維水平

探究式教學(xué)可以讓學(xué)生的主體地位得到充分的體現(xiàn)，同時(shí)可以最大限度地提升學(xué)生的高階思維水平。如在本節(jié)課的“SO2易溶于水”的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，師生是以一種平等、開放和愉悅的狀態(tài)進(jìn)行的，學(xué)生在探究過程中能夠大膽地說出自己的猜想，積極主動地調(diào)動已有知識經(jīng)驗(yàn)。穿插探究式教學(xué)，能保證教學(xué)張弛有度，使學(xué)生較長時(shí)間地集中注意力，更為重要的是能有效提升學(xué)生的高階思維水平。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

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（責(zé)任編輯 羅 艷）

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