廣東湛江農(nóng)墾實驗中學(xué)(524094)樂鳳楹
近年來,促進深度學(xué)習(xí)已經(jīng)成為全球基礎(chǔ)教育的發(fā)展趨勢之一。2015 年,美國新媒體聯(lián)盟和美國學(xué)校網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合會合作完成了基礎(chǔ)教育版《地平線報告》。該報告指出,深度學(xué)習(xí)是以創(chuàng)新的方式向?qū)W生傳遞豐富的核心學(xué)習(xí)內(nèi)容,引導(dǎo)他們有效學(xué)習(xí)并能將其所學(xué)付諸應(yīng)用;基于項目的學(xué)習(xí)、基于問題的學(xué)習(xí)、基于探究的學(xué)習(xí)、基于挑戰(zhàn)的學(xué)習(xí),有助于學(xué)生獲得更多主動學(xué)習(xí)的經(jīng)歷,都是深度學(xué)習(xí)的方式[1]。
我國教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心“深度學(xué)習(xí)總項目組”(以下簡稱“總項目組”)把深度學(xué)習(xí)定義為:在教師引領(lǐng)下,學(xué)生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題,全身心積極參與、體驗成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程。在此基礎(chǔ)上,“總項目組”提出深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計四要素:挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)主題、深度學(xué)習(xí)目標、深度學(xué)習(xí)活動、持續(xù)性評價[2]。
1.新高考的需要
縱觀近幾年的高考化學(xué)試題,題目素材陌生度高,情境呈現(xiàn)方式新穎,大部分題目都需要學(xué)生對所學(xué)知識進行運用、分析與創(chuàng)新,這正是對學(xué)生高階思維能力的考查。也就是說,現(xiàn)在的高考題已經(jīng)很少考查“是什么”,而更多地考查“為什么”。此外,在2019 年版高考評價體系說明中,明確要求教師要引導(dǎo)教學(xué),重視教材,夯實學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ),給學(xué)生提供深度學(xué)習(xí)和思考的空間[3]。
2.高三復(fù)習(xí)的需要
經(jīng)過前期的復(fù)習(xí),學(xué)生雖然已經(jīng)學(xué)完中學(xué)化學(xué)所有模塊的知識,初步掌握必備的化學(xué)基礎(chǔ)知識與基本技能。但是,目前的高三復(fù)習(xí)教學(xué)中仍然存在一些不太令人滿意的現(xiàn)象,且多采用“重現(xiàn)知識、分析例題、鞏固練習(xí)”的教學(xué)模式。這樣的復(fù)習(xí)教學(xué)中,教師滔滔不絕地復(fù)述,因內(nèi)容不再有新意,學(xué)生難以提起興趣;學(xué)生機械重復(fù)訓(xùn)練,“三天一小考,五天一大考”,效果卻不盡如人意。而基于深度學(xué)習(xí)的高三復(fù)習(xí)教學(xué)可改變這一現(xiàn)狀,有效提升復(fù)習(xí)教學(xué)效率。
化學(xué)學(xué)科有兩類主題:促進學(xué)生認識能力發(fā)展類主題和實際問題解決類主題[2]。其中,促進學(xué)生認識能力發(fā)展類主題,主要以促進學(xué)生的認識能力發(fā)展為目標。下面,筆者以認識能力發(fā)展類主題“滴定曲線”為例,展示核心素養(yǎng)導(dǎo)向下促進高三學(xué)生深度學(xué)習(xí)的復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計及實施過程,以期為實施“素養(yǎng)為本”教學(xué)提供參考。
“滴定曲線”類試題是每年高考化學(xué)的必考題,并且難度較大,區(qū)分度較高。在近5 年高考全國新課標卷中就有9 套試卷考査了這類題型。此類題型充分體現(xiàn)了對圖形認知能力和圖形分析能力的考查,涉及的知識面廣,靈活性高,綜合性強,還考查了“證據(jù)推理與模型認知”核心素養(yǎng)。近5 年高考全國新課標卷中“滴定曲線”的考查內(nèi)容及試題分布如表1所示。
表1 近5年高考全國新課標卷中“滴定曲線”考查統(tǒng)計
經(jīng)過前期的復(fù)習(xí),學(xué)生看似掌握了酸堿中和滴定的相關(guān)知識,也建立了四大平衡的基本思維模型,但在考試中這方面問題的得分率仍舊較低,可見學(xué)生對相關(guān)知識理解尚淺,沒有形成系統(tǒng)解決問題的思維模型。因此,在后期的復(fù)習(xí)教學(xué)中,教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)真實情境,引導(dǎo)學(xué)生運用已有知識解決實際問題,幫助學(xué)生牢固掌握“滴定曲線”的相關(guān)內(nèi)容,實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。
1.讓學(xué)生通過對酸堿中和滴定曲線繪制過程的學(xué)習(xí),重溫酸堿滴定規(guī)律,感受到化學(xué)知識的實用性,激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。
2.通過聯(lián)系學(xué)生已有的酸堿中和滴定知識,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分析溶液中特殊點的微粒分布、酸堿性,掌握三大守恒間的關(guān)聯(lián)以及相關(guān)計算等知識,提升學(xué)生的微觀探析、證據(jù)推理等核心素養(yǎng)。
3.通過引導(dǎo)學(xué)生自主探究,使學(xué)生學(xué)會遷移運用知識,提升圖形認知能力和圖形分析能力,實現(xiàn)知識、能力、素養(yǎng)的全面提升。
本節(jié)課依據(jù)新課標和高考評價體系的要求,參考深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計四要素,以滴定曲線的繪制為情境素材,關(guān)注高三學(xué)生的認知水平,進行“素養(yǎng)為本”的專題復(fù)習(xí),促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)。具體地,通過微觀分析、曲線表征、模型建構(gòu)等,幫助學(xué)生深入理解,形成高階思維,實現(xiàn)知識、能力、素養(yǎng)的全面提升。教學(xué)流程如圖1所示。
圖1 教學(xué)流程
1.創(chuàng)設(shè)情境,提出問題
【創(chuàng)設(shè)情境】播放“酸堿中和滴定曲線的繪制”視頻:室溫下,向20 mL 0.10 mol·L-1HCl 溶液中逐滴加入0.10 mol·L-1NaOH 溶液。試計算各個時刻的pH值并畫出滴定曲線。
【提問】
(1)滴定曲線的起點和終點對應(yīng)的pH 值分別是多少?曲線的走向如何變化?
(2)曲線數(shù)據(jù)有什么規(guī)律?可以選擇哪種指示劑?
【學(xué)生活動】小組交流討論,展示計算結(jié)果(見表2)和繪制的滴定曲線(如圖2)。
表2 學(xué)生計算結(jié)果
圖2 學(xué)生繪制的滴定曲線
設(shè)計意圖:創(chuàng)設(shè)熟悉的情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。通過提問,關(guān)聯(lián)學(xué)生學(xué)過的中和滴定知識,幫助學(xué)生深刻理解滴定曲線的表征功能。
2.聯(lián)系舊知,建構(gòu)模型
【教師活動】引導(dǎo)學(xué)生簡單回顧滴定曲線,強調(diào)滴定曲線的起點、終點、走向等,同時提出問題:如果把HCl 換成CH3COOH 會有何區(qū)別,終點溶液的酸堿性有何變化?如果用HCl 滴定NaOH 或者NH3·H2O,曲線怎樣變化,終點溶液的酸堿性有何變化?
【學(xué)生活動】小組交流討論。
【評析】分析幾種滴定曲線的起點、突變范圍、終點pH值等分別有何特點。
【投影】強酸滴定強堿、強酸滴定弱堿以及強堿滴定弱酸pH曲線的比較。
【結(jié)論】(1)起點:堿滴酸,起點在下;酸滴堿,起點在上。(2)突變范圍:強與強,突變大;強與弱,突變小。(3)終點pH 值:強酸與強堿,終點pH=7;強堿與弱酸,pH>7;強酸與弱堿,pH<7。
設(shè)計意圖:通過回顧各種滴定曲線,并提出問題引發(fā)思考,幫助學(xué)生深刻理解滴定曲線的表征功能,初步建構(gòu)滴定曲線的思維模型,提高學(xué)生學(xué)科關(guān)鍵能力,發(fā)展學(xué)生“證據(jù)推理與模型認知”核心素養(yǎng)。
3.原理探析,強化模型
【投影】常溫下,用0.1 mol·L-1NaOH 溶液滴定20 mL 0.1 mol·L-1CH3COOH(Ka=1.75×10-5)溶液,可得滴定曲線如圖3所示?;卮鹨韵聠栴}:
(1)分析圖中各點對應(yīng)的溶質(zhì)、溶液中離子濃度大小關(guān)系以及存在哪些平衡。
(2)能否求出a 點對應(yīng)的pH 值?反之,若已知pH值,能否求出Ka值?
圖3 NaOH滴定CH3COOH的滴定曲線
【學(xué)生活動】小組交流討論,展示成果(見表3)。
表3 溶液中的離子濃度關(guān)系
設(shè)計意圖:通過引導(dǎo)學(xué)生探析原理,幫助學(xué)生確定溶質(zhì)種類及量的關(guān)系,掌握電離理論、水解理論、三大守恒等必備知識,培養(yǎng)學(xué)生高階思維,發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認知”“變化觀念與平衡思想”核心素養(yǎng)。
4.質(zhì)疑再探,延伸模型
【提問】如果將曲線圖的縱坐標改為n(Y),(Y=CH3COOH、CH3COO-),曲線的變化趨勢如何?
【學(xué)生回答】n(CH3COOH)隨著V(NaOH)的增大而減小,n(CH3COO-)隨著V(NaOH)的增大而增大。
【追問】
(1)如果把曲線圖的縱坐標改為物質(zhì)的量分數(shù)δ(Y),曲線的變化趨勢如何?
(2)若將CH3COOH 改為H2A,溶液中H2A、HA-、A2-的物質(zhì)的量分數(shù)如何變化?
【學(xué)生活動】小組交流討論,展示成果(如圖4、圖5)。
圖4 一元酸(以CH3COOH為例)的分布系數(shù)圖
圖5 二元酸H2A的分布系數(shù)圖
設(shè)計意圖:通過改變圖像坐標,引導(dǎo)學(xué)生換位思考,厘清溶液中微粒的分布情況,深入了解二元酸滴定曲線的特點,進而提高學(xué)生的遷移運用能力,幫助學(xué)生掌握分析二元酸滴定曲線的基本思路。
5.調(diào)用知識,運用模型
【投影】(2017 年高考全國Ⅱ卷第12 題改編)改變0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中H2A、HA-、A2-的物質(zhì)的量分數(shù)δ(X)隨pH 的變化如圖6 所示回答以下問題:
(1)寫出H2A的電離方程式及電離平衡表達式。
(2)分別列出pH=1.2、pH=4.2 時溶液中微粒間的守恒關(guān)系。
(3)分別計算常溫下的Ka(1H2A)、Ka(2H2A)。
(4)比較常溫下NaHA 溶液中c(OH-)與c(H+)的大小關(guān)系。
圖6 物質(zhì)的量分數(shù)δ(X)隨pH的變化曲線
【學(xué)生活動】小組交流討論。
設(shè)計意圖:通過探討高考改編題,幫助學(xué)生深刻理解分析滴定曲線的基本思路,發(fā)展學(xué)生高階思維,提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
6.小結(jié)
(1)比較溶液中粒子濃度大小的思維模型:
(2)求電離平衡常數(shù)的思維模型:
真實的問題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺,同時能為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供真實的展現(xiàn)機會[4]。本節(jié)課創(chuàng)設(shè)了一個學(xué)生熟悉的“滴定曲線繪制”情境,并結(jié)合學(xué)生已有知識,提出相關(guān)問題讓學(xué)生進行探究,擺脫了傳統(tǒng)復(fù)習(xí)教學(xué)效率低、“炒冷飯”的困境。而教師在復(fù)習(xí)教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實且有價值的問題情境,既可讓學(xué)生在解決問題的過程中感受到化學(xué)知識的實用性,又可激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。
教師在復(fù)習(xí)教學(xué)中設(shè)計探究性、批判性的問題,可驅(qū)動學(xué)生思維模型的建構(gòu)與轉(zhuǎn)化,提高學(xué)生解決問題的能力,發(fā)展學(xué)生的高階思維。本節(jié)課設(shè)計了多組探究性問題,引導(dǎo)學(xué)生自主探究、深入思考,深度復(fù)習(xí)了滴定反應(yīng)原理,突破了電離平衡常數(shù)計算的學(xué)習(xí)難點,培養(yǎng)了學(xué)生的定量思維和數(shù)據(jù)分析處理能力。
在高三化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中,教師應(yīng)對學(xué)生即學(xué)即評,實現(xiàn)“教、學(xué)、評”一體化,以提高學(xué)生的復(fù)習(xí)效率。本節(jié)課改編了一道二元酸滴定曲線分析題,要求計算Ka(1H2A)、Ka(2H2A),比較NaHA溶液中c(OH-)與c(H+)的大小關(guān)系。這些答題要求具有較大的挑戰(zhàn)性,多數(shù)學(xué)生無從下手,這就需要教師不斷地根據(jù)學(xué)生反饋的信息去啟發(fā)引導(dǎo),反復(fù)矯正?;谏疃葘W(xué)習(xí)的高三化學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)只有重視教學(xué)反思與評價,充分發(fā)揮教學(xué)評價的催化作用,落實“教、學(xué)、評”一體化,才能有效促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。