素養(yǎng)為本的初中化學(xué)單元復(fù)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)
——以認(rèn)識“人工合成淀粉”為例

王鑫彤

（常州市正衡中學(xué) 江蘇 常州 213003）

現(xiàn)階段，很多復(fù)習(xí)課的模式比較單一，通常采用“羅列知識——例題解析——拓展訓(xùn)練”這樣的方式，學(xué)生在課堂上對這種模式的復(fù)習(xí)沒有什么興趣，因此學(xué)習(xí)效率非常低。核心素養(yǎng)具有學(xué)科育人的功能，主要體現(xiàn)在通過對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，可以使學(xué)生形成正確的價(jià)值觀，并且具有在個(gè)人發(fā)展過程中所需要的品格和能力?；瘜W(xué)課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，主要包括化學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究與實(shí)踐、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。［1］對于化學(xué)這門學(xué)科來講，課程的教育價(jià)值是通過核心素養(yǎng)來反映的，育人的基本要求是需要核心素養(yǎng)來體現(xiàn)的，也就是說化學(xué)核心素養(yǎng)具體地表現(xiàn)了中國學(xué)生通過化學(xué)課堂的培養(yǎng)應(yīng)具備的能力和素質(zhì)，所以以素養(yǎng)為本的化學(xué)課堂才是我們現(xiàn)在為之努力的目標(biāo)和方向。因此，筆者圍繞核心素養(yǎng)對初中化學(xué)復(fù)習(xí)課進(jìn)行了探索和嘗試。

一、素養(yǎng)為本的教學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

素養(yǎng)為本的復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是提升學(xué)生知識遷移能力。對于復(fù)習(xí)課來講，不是簡單知識點(diǎn)的羅列，而是將零散的知識從各個(gè)方向聯(lián)系整合起來，形成合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)之上，學(xué)生通過自己對舊知識更為深刻的理解，巧妙地把知識遷移到新問題的解決中，無形中提升了學(xué)生知識遷移能力。所以，素養(yǎng)為本的復(fù)習(xí)課教學(xué)不僅是學(xué)生對知識的內(nèi)化（形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)）和外化（知識的應(yīng)用）過程，更是學(xué)科能力的提升過程，通過復(fù)習(xí)教學(xué)幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從知識習(xí)得向意義建構(gòu)再向能力生成的跨越，即達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的目的。［2］

筆者以“人工合成淀粉”為主題，圍繞主題設(shè)計(jì)了三個(gè)環(huán)節(jié)，通過再識人工產(chǎn)物、探析人工合成途徑和體悟人工合成應(yīng)用引出問題，針對問題引導(dǎo)學(xué)生開展活動，通過活動引領(lǐng)學(xué)生產(chǎn)生新的認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生不同的核心素養(yǎng)，具體教學(xué)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 “人工合成淀粉”素養(yǎng)為本的教學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

二、素養(yǎng)為本的教學(xué)實(shí)錄

環(huán)節(jié)一：再識人工合成的產(chǎn)物

【引入】同學(xué)們有了解過人工合成淀粉這項(xiàng)技術(shù)嗎？我國淀粉人工合成技術(shù)在去年9月份有了突破性的進(jìn)展。下面我們先來看一段視頻。

【視頻1】有關(guān)人工合成淀粉的新聞報(bào)道。

【問題1】通過這段視頻，同學(xué)們思考一下，你們覺得這項(xiàng)技術(shù)有什么現(xiàn)實(shí)的意義呢？

【學(xué)生】（觀看視頻）保護(hù)環(huán)境，早日實(shí)現(xiàn)碳中和；解決糧食匱乏的問題。

【問題2】淀粉在我們?nèi)祟惿钪杏惺裁醋饔茫?/p>

【學(xué)生】補(bǔ)充能量，維持生命。

【問題3】淀粉在人體內(nèi)如何提供能量？

【學(xué)生】（回憶思考）淀粉在人體內(nèi)通過水解生成葡萄糖，然后葡萄糖通過呼吸作用釋放能量。

【資料卡1】低血糖和糖尿病

【問題4】如何檢驗(yàn)食物中含有淀粉呢？

【學(xué)生】（思考表達(dá)）向食物中加入碘水或碘酒，若呈現(xiàn)藍(lán)色，則含有淀粉。

【問題5】富含淀粉的食物有哪些？

【學(xué)生】米飯、紅薯和土豆等。

【問題6】食物中的淀粉是怎樣產(chǎn)生的？

【學(xué)生】先通過光合作用生成葡萄糖，再由葡萄糖進(jìn)一步反應(yīng)形成淀粉。

設(shè)計(jì)意圖：在真實(shí)情境的代入下，引起學(xué)生的注意，讓學(xué)生對這節(jié)課的學(xué)習(xí)產(chǎn)生疑問，從而自然而然地過渡到今天的學(xué)習(xí)主題。也希望通過這樣的引入，讓學(xué)生對化學(xué)有一定區(qū)別于其他學(xué)科的認(rèn)識，保持對化學(xué)特殊的興趣，在對待新鮮事物的探究上，有足夠多的好奇心和豐富的想象力；讓學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)學(xué)科在人類文明和社會可持續(xù)發(fā)展上起到了非常重要的作用，以此來培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任這一核心素養(yǎng)。通過對淀粉的作用、轉(zhuǎn)化、檢驗(yàn)和來源等內(nèi)容的重構(gòu)，讓學(xué)生意識到化學(xué)與我們的生活聯(lián)系非常緊密，可以運(yùn)用化學(xué)知識來解決生活的實(shí)際問題，在一系列問題被解決的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生化學(xué)觀念這一核心素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)二：探析人工合成的途徑

【問題7】光合作用的能量轉(zhuǎn)化形式是怎樣的呢？

【學(xué)生】光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。

【資料卡2】二氧化碳人工合成淀粉借鑒了生物轉(zhuǎn)化淀粉的過程，首先利用光伏發(fā)電，通過水電解產(chǎn)生氫氣，再利用催化劑（氧化鋅-氧化鋯）將氫氣、二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲醇。甲醇通過10多種酶經(jīng)過一系列步驟最終轉(zhuǎn)化為淀粉。已知：①鋯的元素符號是Zr，在化合物中呈現(xiàn)+4價(jià)。②甲醇分子結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2 甲醇分子結(jié)構(gòu)圖

【問題8】同學(xué)們通過這段資料思考一下人工合成淀粉的能量轉(zhuǎn)化形式又是怎么樣的呢？

【學(xué)生】（分析資料）光能轉(zhuǎn)化為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

【小結(jié)】人工合成淀粉能量轉(zhuǎn)化形式與光合作用有所不同，所以人工合成淀粉的能量轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)高于光合作用，這就是人工合成淀粉的優(yōu)點(diǎn)。

【問題9】嘗試寫出相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式。

【學(xué)生】（閱讀信息，書寫化學(xué)式）水的化學(xué)式為H2O，氫氣的化學(xué)式為H2，氧化鋅的化學(xué)式為ZnO，氧化鋯的化學(xué)式為ZrO2，二氧化碳的化學(xué)式為CO2，甲醇的化學(xué)式為CH4O，淀粉的化學(xué)式為（C6H10O5）n。

【問題10】淀粉的化學(xué)式有哪些定量的意義？

【學(xué)生】（小組討論后，小組代表匯報(bào)結(jié)果。）

【問題11】請同學(xué)們從組成上選擇標(biāo)準(zhǔn)，將上述物質(zhì)進(jìn)行分類。

【學(xué)生】（思考回憶）組成上：從元素組成的種類數(shù)目來看，可以分為單質(zhì)和化合物；除了氫氣之外，可以分為有機(jī)化合物和無機(jī)化合物，雖然二氧化碳含有碳元素，但屬于無機(jī)物。

【追問1】由一種元素組成的物質(zhì)一定是單質(zhì)嗎？

【學(xué)生】不是，氧氣和臭氧組成在一起就是混合物，所以必須是由一種元素組成的純凈物才是單質(zhì)。

【問題12】請同學(xué)們從構(gòu)成上選擇標(biāo)準(zhǔn)，將上述物質(zhì)進(jìn)行分類。

【學(xué)生】（思考回憶）構(gòu)成上：可以分為由離子構(gòu)成的物質(zhì)和由分子構(gòu)成的物質(zhì)，由離子構(gòu)成的物質(zhì)有ZnO和ZrO2，由分子構(gòu)成的物質(zhì)有H2O、H2、CO2、CH4O和（C6H10O5）n。

【追問2】構(gòu)成物質(zhì)的微粒還有什么？

【學(xué)生】原子。

【資料卡2】

【問題13】請?jiān)俅伍喿x材料，完成上述物質(zhì)轉(zhuǎn)化的流程圖，如圖3所示。

圖3 人工合成淀粉流程圖

【學(xué)生】完成流程圖，同伴互評。

【問題14】將該反應(yīng)微觀過程補(bǔ)充完整。

【學(xué)生】（遷移應(yīng)用）畫出微觀過程，說出思路，同伴評價(jià)。

【問題15】在反應(yīng)過程中，有哪些微粒發(fā)生了改變，哪些沒有發(fā)生改變？（追問：原子的種類沒變，那每種原子的個(gè)數(shù)變了嗎？原子的總質(zhì)量有變化嗎？）

【學(xué)生】分子種類、數(shù)目都發(fā)生改變，原子個(gè)數(shù)、種類和質(zhì)量都不變，所以原子的總質(zhì)量也不變。

【歸納】在這個(gè)反應(yīng)中，各原子的總質(zhì)量是不變的，那么這種原子所對應(yīng)的元素質(zhì)量也是不變的。如該反應(yīng)中：m（C，CO2）=m（C，H2O）

設(shè)計(jì)意圖：通過對光合作用和人工合成淀粉過程能量轉(zhuǎn)化形式的對比，讓學(xué)生知道人工合成淀粉的優(yōu)勢。通過甲醇等物質(zhì)化學(xué)式的書寫，幫助學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識物質(zhì)的宏觀組成和微觀構(gòu)成，準(zhǔn)確辨析物質(zhì)分類和變化的宏微觀區(qū)別，并掌握分子、原子的聯(lián)系與區(qū)別。通過交流討論、小組合作等學(xué)習(xí)活動培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力；在模擬物質(zhì)微觀變化的過程中，使學(xué)生將抽象的微粒具體化，幫助學(xué)生樹立正確的“微粒觀”和“變化觀”。通過對二氧化碳人工合成淀粉過程的分析，用已有的化學(xué)知識來解決實(shí)際問題，加深對化學(xué)式的意義、質(zhì)量守恒定律、化學(xué)式和化學(xué)方程式的書寫等知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生從宏觀、微觀和符號相結(jié)合的視角探究物質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)思維。

環(huán)節(jié)三：體悟人工合成的應(yīng)用

【過渡】當(dāng)然，人工合成淀粉技術(shù)不僅可以解決人類的糧食問題，而且也可以解決過量二氧化碳排放的問題。

【問題16】二氧化碳屬于空氣污染物嗎？

【學(xué)生】（回憶思考）不屬于。

【問題17】空氣污染物包含哪些物質(zhì)？

【學(xué)生】（思考表達(dá)）SO2、NOx、可吸入顆粒物和CO。

【過渡】雖然二氧化碳不是空氣污染物，但是碳排放過高對人類生活會有很大的影響，比如說會導(dǎo)致全球變暖，所以我們國家一直倡導(dǎo)碳中和，碳中和到底是怎么一回事呢？下面我們來看一段視頻。

【視頻2】碳中和。

【問題18】若將這5.6億噸的二氧化碳通過該流程全部轉(zhuǎn)化為淀粉，將得到多少億噸淀粉？（提示：合成過程中碳元素質(zhì)量守恒，即m（C，CO2）=m（C，淀粉））

【學(xué)生】黑板展示計(jì)算的過程，其他小組評價(jià)糾正。

設(shè)計(jì)意圖：通過對視頻的分析，培養(yǎng)學(xué)生選擇和提取有用信息的能力并利用獲取的信息解決問題，提升學(xué)生在陌生情境下解決實(shí)際問題的能力。通過二氧化碳和淀粉之間的轉(zhuǎn)化過程的分析，除了讓學(xué)生理解和掌握元素守恒的計(jì)算方法之外，也希望學(xué)生能漸漸對化學(xué)這門學(xué)科在社會發(fā)展中的功能有一定的認(rèn)識，當(dāng)然是要在理解科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境之間聯(lián)系的前提之下，培養(yǎng)責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識。

環(huán)節(jié)四：課堂總結(jié)

【結(jié)語】今天這節(jié)課，我們圍繞人工合成淀粉復(fù)習(xí)了初中化學(xué)部分知識，通過對人工合成的產(chǎn)物、人工合成的途徑以及人工合成的應(yīng)用這三個(gè)方面的學(xué)習(xí)，不僅對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了重構(gòu)，而且在學(xué)習(xí)的過程中，培養(yǎng)了學(xué)科素養(yǎng)，提升了學(xué)習(xí)化學(xué)的能力。（板書，見圖4。）

圖4 認(rèn)識“人工合成淀粉”復(fù)習(xí)課板書

二、素養(yǎng)為本的教學(xué)的思考

1.情境真實(shí)，拓展視野

傳統(tǒng)教學(xué)產(chǎn)生惰性知識的一個(gè)重要原因是即便知識的組織方式是結(jié)構(gòu)化的，但由于這些結(jié)構(gòu)多是以學(xué)科邏輯鏈接在一起，缺乏情境脈絡(luò)的支持，因而在遇到問題時(shí)無法與問題情境對接，找到有針對性的解決策略，這種圖式則是僵化、無效的。［3］所以在復(fù)習(xí)課中需要將真實(shí)的情境作為教學(xué)的載體，才能使得復(fù)習(xí)過程更為高效。

本節(jié)課的情境是從我國的人工合成淀粉技術(shù)展開的。情境真實(shí)且貼近生活實(shí)際，科學(xué)先進(jìn)且圍繞社會熱點(diǎn)。在真實(shí)情境的代入下，引起學(xué)生的注意，讓學(xué)生對這節(jié)課的學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，從而自然而然地過渡到學(xué)習(xí)主題，順利引發(fā)了復(fù)習(xí)課的學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.知識建構(gòu)，細(xì)致全面

在課堂中，學(xué)生的思維不能被老師的思維所代替，所以在以素養(yǎng)為本的教學(xué)過程中知識的建構(gòu)需要啟發(fā)學(xué)生的自主能動性。只有學(xué)生真正陶醉在課堂中，愿意通過老師的引導(dǎo)，最終找出所有問題的答案，這樣的課堂才更有意義。

本節(jié)課復(fù)習(xí)建構(gòu)的知識細(xì)致全面，充分地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在環(huán)節(jié)二中復(fù)習(xí)了第三章有關(guān)化學(xué)式的書寫、化學(xué)式的定量意義、物質(zhì)的分類方式和化學(xué)反應(yīng)的微觀本質(zhì)等內(nèi)容。通過問題鏈幫助學(xué)生逐步分析了人工合成淀粉技術(shù)的反應(yīng)物質(zhì)，由淺到深解析了該項(xiàng)技術(shù)的合成原理，契合了課程標(biāo)準(zhǔn)中重點(diǎn)要求幫助學(xué)生掌握認(rèn)識物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)的思路和方法這一新增要求。在環(huán)節(jié)三中復(fù)習(xí)了第九章空氣污染物以及第四章質(zhì)量守恒定律中的相關(guān)內(nèi)容。通過解決實(shí)際問題來復(fù)習(xí)專題知識點(diǎn)，讓復(fù)習(xí)課盡可能地活躍了起來。

3.設(shè)問連貫，提升素養(yǎng)

課堂教學(xué)邏輯往往是通過問題來推進(jìn)，而問題的設(shè)計(jì)需要關(guān)注學(xué)生的高階認(rèn)知，問題就是一節(jié)課前進(jìn)的方向，而問題的水平也將決定學(xué)生思維的深度。［3］

本節(jié)課通過對引入視頻的提問，讓學(xué)生首先思考社會實(shí)際問題，然后通過對淀粉相關(guān)內(nèi)容的復(fù)習(xí)，把社會實(shí)際問題與化學(xué)這門學(xué)科聯(lián)系起來，激發(fā)學(xué)生對物質(zhì)世界的好奇心，形成物質(zhì)及其變化等基本化學(xué)觀念，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中找到個(gè)人發(fā)展的方向，用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對待所有遇到的問題，并對這個(gè)社會有自己的責(zé)任意識。在探究人工合成的途徑中共設(shè)置了八個(gè)問題，通過引導(dǎo)學(xué)生寫出物質(zhì)，分析轉(zhuǎn)化，然后從微觀角度剖析反應(yīng)，初步了解該項(xiàng)技術(shù)的反應(yīng)原理。將高大上的科研知識細(xì)化成學(xué)生能掌握理解的幾個(gè)知識點(diǎn)，同時(shí)讓學(xué)生在復(fù)習(xí)的過程中進(jìn)一步掌握了元素觀、微粒觀、變化觀中的定性定量、宏微結(jié)合等學(xué)科思想，培養(yǎng)學(xué)生從宏觀、微觀和符號相結(jié)合的視角探究物質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)思維。

4.立意深刻，引發(fā)思考

在社會發(fā)展的進(jìn)程中，擁有多種素養(yǎng)才是人生存和發(fā)展的根基，面對不同方面的需求，所需要的素養(yǎng)也各不相同，并不是所有的素養(yǎng)都一樣重要。世界各國共同倡導(dǎo)的核心素養(yǎng)，如創(chuàng)造性、批判性思維、問題解決和開發(fā)高質(zhì)量產(chǎn)品的能力等都是面對21世紀(jì)復(fù)雜問題情境時(shí)做出理智的判斷、決策和行動等的“高級素養(yǎng)”。［4］所以在素養(yǎng)為本的復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)中需要體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的育人價(jià)值，在問題的解決中，讓學(xué)生感受到化學(xué)的力量，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

本節(jié)課充分體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科的育人價(jià)值。通過了解人工合成淀粉這項(xiàng)技術(shù)讓學(xué)生感受到化學(xué)的學(xué)科價(jià)值在于有效利用化學(xué)反應(yīng)解決發(fā)展問題。通過溫室效應(yīng)、碳達(dá)峰和碳中和等熱點(diǎn)資訊引導(dǎo)學(xué)生形成保護(hù)環(huán)境、關(guān)注綠色發(fā)展的意識。通過技術(shù)的原理介紹，讓學(xué)生感嘆祖國科技力量的強(qiáng)大。這幾點(diǎn)都契合了課程標(biāo)準(zhǔn)中要求幫助學(xué)生樹立人與自然和諧共生的科學(xué)自然觀和綠色發(fā)展觀，以及為建設(shè)社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國，實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興而學(xué)習(xí)化學(xué)的志向和責(zé)任擔(dān)當(dāng)。