手持技術(shù)輔助下“教、學(xué)、評”一體化的化學(xué)單元作業(yè)設(shè)計

鄭華　楊青　游宏　王楊薇子

作業(yè)是學(xué)生鞏固知識、提高思維能力的重要路徑，是課堂教學(xué)的延續(xù)。教師做好作業(yè)設(shè)計對促進“教、學(xué)、評”一體化有積極意義?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱高中課標）明確提出：教師在化學(xué)教學(xué)與評價中應(yīng)緊緊圍繞“發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”這一主旨，優(yōu)化教學(xué)過程，注意發(fā)揮課堂練習(xí)和課后作業(yè)對于學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的診斷與發(fā)展功能，依據(jù)課程內(nèi)容各主題的學(xué)業(yè)要求，精心編制或精選課堂練習(xí)和課后作業(yè)題，使“教、學(xué)、評”活動有機結(jié)合，同步實施，形成合力，有效促進學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展?；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科?；瘜W(xué)教師在教學(xué)中科學(xué)應(yīng)用手持技術(shù)，可以輔助改進一些傳統(tǒng)實驗，讓學(xué)生直觀感受宏觀現(xiàn)象背后的微觀變化，使枯燥的理論與直觀實驗結(jié)合，讓學(xué)生感受科技進步帶來的樂趣，也為作業(yè)形式多樣化提供技術(shù)支持。筆者以人教版《普通高中教科書 化學(xué) 選擇性必修1 化學(xué)反應(yīng)原理》中的“水溶液中的離子反應(yīng)與平衡”的單元作業(yè)設(shè)計為例，探索手持技術(shù)輔助下的化學(xué)單元課后作業(yè)設(shè)計思路和基本框架，以期減負增效，促進學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展。

一、高中課標實施后的中學(xué)化學(xué)作業(yè)研究概述

高中課標實施后，教師進行作業(yè)設(shè)計要堅守“以學(xué)生發(fā)展為中心”的教育初衷，還要與時俱進，針對學(xué)生的心理特點，創(chuàng)新作業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)符合社會需求的人才。莫秀慶提出，教師設(shè)計作業(yè)要精心選擇素材，將情境與問題結(jié)合，創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生在具體情境中解決實際問題。代吉年提出，教師要用好教材上的習(xí)題，精心挑選并將其設(shè)計成不同形式的作業(yè)，如參與社會實踐、實驗探究、撰寫研究報告等。韓富軍設(shè)計了單元作業(yè)設(shè)計的流程，指出教師組織單元作業(yè)宜以學(xué)習(xí)主題為單元、以教材章節(jié)為單元、以大概念為單元、以大項目為單元。黃彩芬認為，化學(xué)教師設(shè)計作業(yè)要有一定的層次性、整體性、多樣性、探究性、實踐性，要以培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為基本原則，還指出發(fā)表在期刊上的論文多是分析課程標準或經(jīng)驗總結(jié)之類，有一定的合理性，但是缺少實證研究。筆者在手持技術(shù)的支持下，結(jié)合作業(yè)設(shè)計案例，研究單元復(fù)習(xí)作業(yè)的整體設(shè)計思路與實施方法。

二、化學(xué)單元作業(yè)設(shè)計的原則

（一）落實化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是指高中生在化學(xué)課堂教學(xué)以及作業(yè)實踐活動中逐漸習(xí)得的認知能力、思維能力、推理能力、創(chuàng)新能力與交流能力等主體發(fā)展能力，還包括高中生應(yīng)該具有的知識基礎(chǔ)、文化視野、思想意識與道德品質(zhì)等內(nèi)在素養(yǎng)。高中課標明確指出：化學(xué)學(xué)業(yè)水平考試命題必須堅持以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，準確把握“素養(yǎng)”“情境”“問題”“知識”四個要素在命題中的定位與相互聯(lián)系，構(gòu)建以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的命題框架。這為化學(xué)教師設(shè)計作業(yè)提供了思路：從真實情境中選取作業(yè)素材，將解決實際問題作為作業(yè)任務(wù)，發(fā)揮作業(yè)功能，引導(dǎo)學(xué)生遷移化學(xué)知識，提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

（二）發(fā)揮作業(yè)的基本功能

作業(yè)是教學(xué)的輔助組織形式之一，可以幫助學(xué)生鞏固知識，拓寬解決問題的思路，為教師調(diào)整教學(xué)進度提供參考依據(jù)。美國學(xué)者庫柏（Cooper）將作業(yè)功能分為以下四類：幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和理解課堂上學(xué)到的知識；提高學(xué)生的學(xué)習(xí)技能；培養(yǎng)學(xué)生的獨立性，增強責(zé)任感；增進家長與學(xué)校的聯(lián)系，讓家長參與到學(xué)校教育中。隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，教育現(xiàn)代化不斷推進，顛覆了傳統(tǒng)的單一紙筆作業(yè)模式。新型作業(yè)模式強調(diào)學(xué)生主體對客體的建構(gòu)，關(guān)注學(xué)生多元發(fā)展的需求與情感態(tài)度價值觀的學(xué)科指向，如開放性作業(yè)、研究性學(xué)習(xí)課題、分層次差異作業(yè)與彈性作業(yè)等。手持技術(shù)作為一種現(xiàn)代化的新型教育手段，具有實時性、準確性、便攜性、直觀性和綜合性的特點，已成為當今科學(xué)實驗探究與課堂教學(xué)最有力的教學(xué)工具之一。如何充分發(fā)揮手持技術(shù)的優(yōu)勢，將其作為培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的有力工具，是一個值得深思與探討的問題。筆者在電導(dǎo)率傳感器、pH傳感器、CO傳感器等手持技術(shù)輔助下，完成水溶液中的離子反應(yīng)與平衡的作業(yè)設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生深入理解離子間的反應(yīng)和水溶液中的平衡問題，拓寬解決問題的思路和方法，完善作業(yè)的整體性、關(guān)聯(lián)性和進階性。

三、化學(xué)單元作業(yè)設(shè)計案例研究

（一）內(nèi)容和目標的確定

教師設(shè)計單元復(fù)習(xí)的整體作業(yè)，要避免碎片化，可對單元或模塊內(nèi)容進行整合，用一個主題串聯(lián)，以保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高作業(yè)完成的質(zhì)量。筆者提煉高中化學(xué)“水溶液中離子反應(yīng)與平衡”的大概念，并對作業(yè)進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計。大概念下水溶液單元知識架構(gòu)如圖1所示。

物質(zhì)在水溶液中的行為包含溶解、電離、反應(yīng)與平衡等，電解質(zhì)在溶液中的反應(yīng)實質(zhì)上是離子之間的反應(yīng)，離子反應(yīng)的背后蘊含更為本質(zhì)、核心的思想是平衡移動結(jié)果。水溶液中的離子反應(yīng)與平衡是化學(xué)反應(yīng)調(diào)控在離子層面的應(yīng)用，學(xué)生完成該作業(yè)可深化對復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律的理解。

筆者基于以上內(nèi)容，依據(jù)高中課標要求，明確學(xué)生的學(xué)習(xí)目標：能分析水溶液中的粒子種類和來源，判斷水溶液中存在的平衡和離子反應(yīng)；能應(yīng)用勒夏特列原理或關(guān)系分析水溶液中平衡移動；能從情境中抽取問題，并靈活應(yīng)用離子反應(yīng)和平衡分析解決問題。

（二）作業(yè)設(shè)計的案例分析

基于“水溶液中的離子反應(yīng)與平衡”教學(xué)內(nèi)容和目標，對于化學(xué)單元復(fù)習(xí)作業(yè)，筆者從分析電解質(zhì)的導(dǎo)電性、水解平衡和電離平衡、沉淀溶解平衡三個方面逐步展開設(shè)計。

1.探究電解質(zhì)的導(dǎo)電性

該主題以分析電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性變化為中心，要求學(xué)生判斷溶液導(dǎo)電性改變與離子反應(yīng)的關(guān)聯(lián)，同時深刻認識電解質(zhì)電離的實質(zhì)。筆者設(shè)計該作業(yè)目的有二：一是學(xué)生深入認識電解質(zhì)導(dǎo)電的原理；二是學(xué)生通過溶液導(dǎo)電性變化，分析判斷離子反應(yīng)，認識離子反應(yīng)的實質(zhì)。筆者通過創(chuàng)設(shè)情境將零散知識串聯(lián)，并針對主題的內(nèi)容從不同角度展開設(shè)計，突出復(fù)習(xí)作業(yè)的整體性、關(guān)聯(lián)性和進階性等特點。作業(yè)設(shè)計案例見表1。

筆者設(shè)計此課時的作業(yè)，選定電解質(zhì)導(dǎo)電主題，讓學(xué)生在分析導(dǎo)電性變化和應(yīng)用電導(dǎo)率傳感器的過程中，既鞏固基礎(chǔ)知識，又實現(xiàn)對知識的遷移。筆者通過主題串聯(lián)碎片化知識使之系統(tǒng)化，引導(dǎo)學(xué)生分析推理、概括關(guān)聯(lián)、解釋說明，促進學(xué)生對化學(xué)認知活動經(jīng)驗的累積，提升學(xué)生的分析與解決問題的能力和系統(tǒng)思維能力，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.水解平衡和電離平衡

水解平衡和電離平衡是水溶液中離子平衡的重要內(nèi)容，學(xué)生在分析解決問題時經(jīng)常混淆這兩個平衡。筆者設(shè)計作業(yè)，確定緩沖溶液和人體中酸堿平衡原理分析的主題，引導(dǎo)學(xué)生從單一體系分析，過渡到復(fù)雜多體系的生活問題分析，主動尋找問題的主要因素，選擇合適的平衡進行問題的探究與解釋。對于以上主題作業(yè)，筆者分“聯(lián)系生活”“原理分析”“遷移應(yīng)用”“學(xué)科整合”四個板塊設(shè)計，幫助學(xué)生構(gòu)建學(xué)科思維，掌握研究問題的科學(xué)方法。主題作業(yè)聯(lián)系生活，有利于保持學(xué)生對作業(yè)的興趣和專注力，提高作業(yè)的實效性。作業(yè)設(shè)計案例見表2。

筆者設(shè)計以上作業(yè)，讓學(xué)生先從醋酸的電離平衡和醋酸鈉溶液中水解平衡，認識緩沖溶液的緩沖原理；再聯(lián)系生物學(xué)中人體血液中緩沖體系，從復(fù)雜的血液成分中，分析多微粒體系中的電離平衡和水解平衡問題，弄清水溶液中離子反應(yīng)與平衡問題的分析思路。作業(yè)層層遞進，不僅能幫助學(xué)生鞏固提升已有知識，而且通過跨學(xué)科整合讓學(xué)生感受知識的價值，發(fā)展宏觀辨識與微觀探析的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.沉淀溶解平衡

對于沉淀溶解平衡這個主題，筆者分別選取教材素材（鍋爐中水垢問題）和項目任務(wù)（透析液配置問題）設(shè)計作業(yè)。筆者選取教材素材進行作業(yè)設(shè)計，目的是幫助學(xué)生鞏固沉淀溶解平衡的基礎(chǔ)知識，引導(dǎo)他們從定量角度理解沉淀的生成、轉(zhuǎn)化等問題。設(shè)計項目式作業(yè)，目的是體現(xiàn)化學(xué)課程的價值，讓學(xué)生真正做到學(xué)用合一，接受具有挑戰(zhàn)性的復(fù)雜任務(wù)，充分發(fā)揮主觀能動性，從社會發(fā)展角度思考、解決化學(xué)問題，提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。作業(yè)案例見表3。

筆者設(shè)計沉淀溶解平衡作業(yè)，讓學(xué)生先鞏固基礎(chǔ)，再參與項目式作業(yè)，分析離子反應(yīng)，利用關(guān)系分析的沉淀生成，鞏固水解平衡、電離平衡、溶解平衡及關(guān)系等知識，達成應(yīng)用化學(xué)知識解決實際問題的目標。

（三）作業(yè)評價設(shè)計

有效的作業(yè)評價可以反饋教學(xué)目標的達成度，幫助教師適時調(diào)整教學(xué)重、難點，促進“教、學(xué)、評”的一致性。筆者開展的作業(yè)評價包括過程性評價和結(jié)果性評價。沉淀溶解平衡作業(yè)評價方案見表4。

作業(yè)的鞏固與診斷功能是為素養(yǎng)發(fā)展和學(xué)業(yè)水平的提升服務(wù)的。作業(yè)是否有效，需要評價和檢驗，即看學(xué)生完成作業(yè)后是否達成目標。作業(yè)評價的設(shè)計在整個作業(yè)設(shè)計中是不可或缺的。

（四）化學(xué)單元作業(yè)設(shè)計的思路

通過總結(jié)以上復(fù)習(xí)作業(yè)案例的設(shè)計經(jīng)驗，筆者提出以促進化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展為宗旨的化學(xué)單元作業(yè)設(shè)計思路（如圖2），以高中課標為指導(dǎo)依據(jù)，整合不同模塊內(nèi)容，設(shè)計真實問題，幫助學(xué)生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，提高分析與解決問題的能力，培養(yǎng)動態(tài)思維和系統(tǒng)思維能力。

四、作業(yè)設(shè)計反思

（一）“教、學(xué)、評”一體化，提高學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

“教、學(xué)、評”是完整教學(xué)活動的三個方面，教學(xué)、學(xué)習(xí)與評價不僅具有一致性關(guān)系，而且是三位一體的關(guān)系。教是為了學(xué)生的“學(xué)”，評是為檢驗學(xué)生“是否學(xué)會了”。評價持續(xù)地鑲嵌在教與學(xué)的過程之中，為教學(xué)目標的達成和教學(xué)策略的改進提供了證據(jù)。教師進行教學(xué)評價，不僅要開展結(jié)果性評價，而且應(yīng)該開展過程性評價，只有堅持全過程評價，才能有效地實現(xiàn)“教、學(xué)、評”的一致性，發(fā)揮作業(yè)應(yīng)有的功能，使學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得以提高。

（二）應(yīng)用手持技術(shù)豐富作業(yè)的呈現(xiàn)形式

教師在作業(yè)設(shè)計中融入手持技術(shù)支持下的實驗探究，將宏觀現(xiàn)象以微觀角度呈現(xiàn)，使作業(yè)呈現(xiàn)形式更加豐富，幫助學(xué)生在完成作業(yè)過程中深入理解知識，能夠提高學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新能力，讓學(xué)生感受科技的發(fā)展帶來的學(xué)習(xí)多樣性，同時也能提高學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任方面的素養(yǎng)。

注：本文系國家新聞出版署出版融合發(fā)展（人教社）重點實驗室重點課題“信息化教學(xué)環(huán)境下基于虛擬實驗的化學(xué)學(xué)科工具對學(xué)生科學(xué)能力提升的研究”（編號：RJA0121011）的階段性研究成果。

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（作者鄭華、游宏、王楊薇子系北京市第九中學(xué)教師；楊青系人民教育出版社人教數(shù)字教育研究院高級研究員）

責(zé)任編輯：祝元志