逆向教學(xué)設(shè)計(jì)在高中化學(xué)教學(xué)中的探索與實(shí)踐

曾青青　楊發(fā)福

［摘 要］逆向教學(xué)設(shè)計(jì)是“以理解為先”的教學(xué)設(shè)計(jì)，是促進(jìn)“教、學(xué)、評(píng)”一體化、落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的有效方法。文章圍繞“金屬的腐蝕與防護(hù)”進(jìn)行逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，將“目標(biāo)”“評(píng)價(jià)”“教與學(xué)”三者緊密連接，以深中通道的建設(shè)為主要教學(xué)情境，將實(shí)驗(yàn)探究、小組匯報(bào)等表現(xiàn)性任務(wù)融入課堂教學(xué)中，為學(xué)生提供一個(gè)展示批判性思維、解決問(wèn)題等能力的機(jī)會(huì)。實(shí)踐表明，逆向教學(xué)設(shè)計(jì)能夠更好地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

［關(guān)鍵詞］逆向教學(xué)設(shè)計(jì)；金屬的腐蝕與防護(hù)；核心素養(yǎng)；高中化學(xué)

［中圖分類號(hào)］? ? G633.8? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號(hào)］? ? 1674-6058（2023）23-0067-06

一、逆向教學(xué)設(shè)計(jì)概述

隨著新課程改革的不斷深入，化學(xué)教學(xué)不再局限于書(shū)本知識(shí)，而是在知識(shí)的基礎(chǔ)上更加注重培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)和綜合能力［1］。核心素養(yǎng)培養(yǎng)不僅是當(dāng)下教育革新的核心任務(wù)，也是學(xué)科素質(zhì)教育的關(guān)鍵內(nèi)容［2］。新課標(biāo)所提出的核心素養(yǎng)是指向高階位的目標(biāo)，是學(xué)生需要通過(guò)專門的課程以及階段性的學(xué)習(xí)后才能逐步養(yǎng)成的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。

20世紀(jì)90年代末，威金斯和麥克泰提出了一種新型的課程教學(xué)設(shè)計(jì)——逆向教學(xué)設(shè)計(jì)。逆向教學(xué)設(shè)計(jì)是促進(jìn)“教、學(xué)、評(píng)”一體化、落實(shí)核心素養(yǎng)的有效方法，主要包括三個(gè)階段，即確定預(yù)期的結(jié)果（學(xué)習(xí)目標(biāo)），確定合適的評(píng)價(jià)證據(jù)（評(píng)價(jià)方式），設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)體驗(yàn)活動(dòng)（教學(xué)活動(dòng)）（如圖1）。該教學(xué)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)關(guān)注學(xué)習(xí)者的需要，而并非教育者的需求。教師在開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)之前，應(yīng)先思考學(xué)生需要達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo)是什么，哪些證據(jù)能夠表明該目標(biāo)已經(jīng)達(dá)成。

逆向教學(xué)設(shè)計(jì)以理解為先，即以學(xué)生真正理解所學(xué)的知識(shí)為教育目標(biāo)。李世媛、支二娟等人以“補(bǔ)鐵劑中Fe2+、Fe3+的性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化”為例進(jìn)行逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)踐表明該方法能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，進(jìn)而提高教學(xué)效率［3］。王曉軍、昌洪娟、劉偉利等人以“有機(jī)化合物的性質(zhì)”為例，緊緊抓住“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”這一核心觀念進(jìn)行逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)預(yù)測(cè)、分析、解釋等，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)從傳統(tǒng)的“死記硬背”模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皻w納演繹”模式，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)散與凝練［4］。趙博涵、李淑花、江媛嬡等人以“鈉及其化合物”為例進(jìn)行逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)了多元化的評(píng)價(jià)體系［5］。實(shí)踐表明，逆向教學(xué)設(shè)計(jì)能夠把學(xué)習(xí)興趣、化學(xué)學(xué)科價(jià)值、基本觀念等有機(jī)融合在一起，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。與傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)相比，逆向教學(xué)設(shè)計(jì)更符合我國(guó)目前的教育要求，更有利于促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展（見(jiàn)表1）。逆向教學(xué)設(shè)計(jì)將“學(xué)習(xí)目標(biāo)”“評(píng)價(jià)方式”“教學(xué)活動(dòng)”三者緊密相連。教師在設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)任務(wù)時(shí)，應(yīng)把教學(xué)目標(biāo)、課堂教學(xué)重難點(diǎn)作為評(píng)價(jià)的中心，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供合適的支架，將他們的主觀能動(dòng)性發(fā)揮到最大，從而提升他們的學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)他們的學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、逆向教學(xué)實(shí)踐——以“金屬的腐蝕與防護(hù)”教學(xué)為例

“金屬的腐蝕與防護(hù)”是選修模塊《化學(xué)反應(yīng)原理》中的內(nèi)容?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中指出要“了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)，知道金屬腐蝕的危害，了解防止金屬腐蝕的措施”。該學(xué)業(yè)要求表明學(xué)生要能夠運(yùn)用電化學(xué)原理對(duì)生活中的金屬腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行分析解釋，選擇并設(shè)計(jì)防腐措施［9］。目前，部分教師還是采用傳統(tǒng)的講授法對(duì)該部分內(nèi)容進(jìn)行授課。學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，無(wú)法真正地理解和掌握電化學(xué)模型的應(yīng)用，做題時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)知識(shí)混淆的情況，無(wú)法對(duì)知識(shí)進(jìn)行有效的遷移應(yīng)用，還停留在淺層認(rèn)知上。本文首先結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)“金屬的腐蝕與防護(hù)”進(jìn)行逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，圖2展示的是逆向教學(xué)設(shè)計(jì)中的前兩個(gè)階段——確定預(yù)期的結(jié)果和確定合適的評(píng)估證據(jù)（表現(xiàn)性任務(wù)及其他證據(jù)）；接著，結(jié)合恰當(dāng)?shù)乃颊咐?，以我?guó)深中通道的建設(shè)為主要教學(xué)情境設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，并將本單元的教學(xué)任務(wù)劃分為2個(gè)課時(shí)。

（一）課時(shí)1：金屬的腐蝕

【情境導(dǎo)入】播放有關(guān)海底隧道深中通道建設(shè)的視頻。深中通道在建設(shè)的過(guò)程中面臨著許多挑戰(zhàn)（如圖3），其中包括主要材料之一的鋼鐵的耐腐蝕性的提升（即防腐）。

【提問(wèn)】金屬腐蝕可能會(huì)給該項(xiàng)工程帶來(lái)哪些危害？生活中還有哪些腐蝕的現(xiàn)象？

學(xué)生1：若腐蝕嚴(yán)重，可能會(huì)導(dǎo)致隧道坍塌。

學(xué)生2：水龍頭生銹、建筑物損壞，造成經(jīng)濟(jì)損失。

學(xué)生3：管道生銹導(dǎo)致氣體或液體泄露，可能會(huì)引發(fā)爆炸。

設(shè)計(jì)意圖：以深中通道的建設(shè)為案例進(jìn)行情境導(dǎo)入，展示我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到研究“金屬的腐蝕與防護(hù)”對(duì)我國(guó)各個(gè)行業(yè)具有重要意義，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，發(fā)揮課程的育人功能。通過(guò)課堂提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)情境對(duì)生活實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行思考，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

【提問(wèn)】深中通道處于海水環(huán)境中，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，海邊的金屬更容易發(fā)生腐蝕，這是為什么呢？發(fā)生的是哪種腐蝕？

【學(xué)生預(yù)測(cè)】形成了原電池，加速腐蝕。

【問(wèn)題引導(dǎo)】如何證明形成了原電池？正、負(fù)極的產(chǎn)物分別是什么？

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1】某小組用氯化鈉溶液模擬海水環(huán)境，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示。

【實(shí)驗(yàn)記錄】檢流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明有電流產(chǎn)生，即反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移，證明形成了原電池。正、負(fù)極產(chǎn)物的鑒別如表2所示。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生在已學(xué)的原電池相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M海水環(huán)境中的鋼鐵腐蝕，讓學(xué)生學(xué)以致用，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的合作探究能力。教師根據(jù)學(xué)生方案設(shè)計(jì)的合理性、實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、能否正確書(shū)寫電極反應(yīng)式以及總反應(yīng)式等為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

【提問(wèn)】不同環(huán)境下，鋼鐵發(fā)生腐蝕的原理相同嗎？

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2】某小組設(shè)置了一組不同環(huán)境下的鋼鐵腐蝕對(duì)照實(shí)驗(yàn)（如圖5）。

【實(shí)驗(yàn)記錄】裝置①：導(dǎo)管液面上升；裝置②：導(dǎo)管液面下降。

【分析】根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，在NaCl環(huán)境下發(fā)生的是吸氧腐蝕，所以導(dǎo)管液面上升；在酸性環(huán)境下發(fā)生的是析氫腐蝕，有氫氣生成，所以導(dǎo)管液面下降。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生結(jié)合控制變量的思想設(shè)計(jì)合理的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證不同環(huán)境下鋼鐵發(fā)生腐蝕的類型，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的核心素養(yǎng)。

【匯報(bào)展示】基于上述實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析歸納吸氧腐蝕與析氫腐蝕的區(qū)別與聯(lián)系，并派代表進(jìn)行匯報(bào)展示。（表3展示的是其中一個(gè)小組的結(jié)論）

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)進(jìn)行歸納總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生在尋求理解的過(guò)程中成為知識(shí)的自主建構(gòu)者。通過(guò)小組相互討論、交流，最后進(jìn)行匯報(bào)展示的環(huán)節(jié)，可促進(jìn)學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)能力的提升和邏輯思維的發(fā)展，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。

【創(chuàng)設(shè)情境】取兩支試管分別加入打磨過(guò)的鋅片（幾乎不含雜質(zhì)）并滴加適量的鹽酸，向其中一支試管滴加硫酸銅溶液。提出問(wèn)題：滴加硫酸銅溶液前有什么現(xiàn)象？

【學(xué)生活動(dòng)】動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象，并回答：有氣泡產(chǎn)生。

【追問(wèn)】向其中一支試管中滴加硫酸銅溶液，兩支試管中的現(xiàn)象有無(wú)差異？

【學(xué)生活動(dòng)】動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象，并回答：加入硫酸銅溶液的試管中氣泡產(chǎn)生的速率更快。

【提問(wèn)】為什么在加入硫酸銅溶液后，氣泡產(chǎn)生的速率更快了？根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，能得出什么結(jié)論？

【交流分析】未加入硫酸銅溶液時(shí)，鋅與鹽酸發(fā)生反應(yīng)：Zn+HCl = ZnCl2+H2↑，屬于化學(xué)腐蝕；加入硫酸銅溶液后，鋅與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)，置換出的銅和鋅構(gòu)成原電池，屬于電化學(xué)腐蝕。上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電化學(xué)腐蝕的速率更快，并且兩種腐蝕通常是同時(shí)發(fā)生的。

【歸納小結(jié)】根據(jù)是否形成原電池，把金屬腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。

設(shè)計(jì)意圖：教學(xué)中教師扮演資源的提供者和促進(jìn)者的角色，逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，加深學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解，幫助學(xué)生完成知識(shí)體系的建構(gòu)。

（二）課時(shí)2：金屬的防護(hù)

【問(wèn)題導(dǎo)入】深中通道中的鋼殼沉管為何能做到一百年不被腐蝕？

【資料展示】鋼殼沉管所采用的防腐措施：“預(yù)留腐蝕厚度+重涂裝+外置犧牲陽(yáng)極塊”三重鋼殼防腐技術(shù)。部分涂裝方案如表4所示。

【提問(wèn)】上述涂裝方案是通過(guò)什么原理來(lái)進(jìn)行金屬防護(hù)的？

學(xué)生：在金屬的表面覆蓋保護(hù)層，隔絕水和空氣。

【引導(dǎo)】金屬保護(hù)層不僅可以“涂”出來(lái)，還可以“電”出來(lái)。

【仿真實(shí)驗(yàn)】電鍍銅（如圖6）。

【交流分析】在被保護(hù)的物品上鍍上一層金屬膜，其中陽(yáng)極為鍍層金屬（通常采用耐腐蝕的金屬：銅、鎳等），陰極為待鍍的物品，電解液為含鍍層金屬陽(yáng)離子的溶液。通過(guò)該方法能夠增強(qiáng)金屬的抗腐蝕性。

設(shè)計(jì)意圖：以深中通道建設(shè)過(guò)程中采取的相關(guān)防腐措施為例，讓學(xué)生意識(shí)到化學(xué)對(duì)生產(chǎn)生活具有重要的作用。利用仿真實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生分別從宏觀和微觀兩個(gè)角度去觀察、描述物質(zhì)發(fā)生的變化，進(jìn)而歸納總結(jié)出電鍍模型，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。

【展示】鋼殼沉管的外殼有類似管子一樣的銀白色長(zhǎng)條（如圖7）即外置的犧牲陽(yáng)極塊，其主要成分為：Al-Zn-In（鋁-鋅-銦）。

【活動(dòng)探究】犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法實(shí)驗(yàn)裝置如圖8所示。

【交流分析】圖8裝置構(gòu)成了原電池，有電流產(chǎn)生，所以電壓表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。在鐵片附近滴入2滴鐵氰化鉀溶液，無(wú)明顯現(xiàn)象，說(shuō)明溶液中不存在Fe2+，即鐵片不發(fā)生反應(yīng)；有氣泡產(chǎn)生，是由于溶液中的H+得到電子生成了H2。

【提問(wèn)】上述實(shí)驗(yàn)中，鐵是被保護(hù)的金屬，在金屬種類不變的條件下，如何保護(hù)鋅片？

【提示】能否把裝置改成電解池？此時(shí)，電池的正負(fù)極該如何連接？

【探究分析】某小組設(shè)計(jì)了兩個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)裝置（如圖9）。分析可知，圖9中的裝置①能夠達(dá)到保護(hù)鋅片的目的，即被保護(hù)的金屬應(yīng)與電源負(fù)極相連。

教師：根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，歸納總結(jié)出兩種電化學(xué)保護(hù)法的原理及要求。

【歸納總結(jié)】?jī)煞N電化學(xué)保護(hù)法的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)如表5所示。

【課后習(xí)題】①如何延長(zhǎng)共享單車的使用壽命？②我國(guó)船舶采取了哪些防腐措施？對(duì)應(yīng)的防腐原理是什么？

設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)鋼殼沉管的外置犧牲陽(yáng)極塊構(gòu)建模型，引導(dǎo)學(xué)生分別從“原電池模型”和“電解池模型”對(duì)其進(jìn)行猜想驗(yàn)證，從宏微結(jié)合的視角對(duì)其進(jìn)行分析，建構(gòu)正確的電化學(xué)模型，發(fā)展學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“宏觀辨識(shí)與微觀探析”等核心素養(yǎng)。課后習(xí)題的設(shè)置能夠檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的遷移應(yīng)用能力，評(píng)估學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解程度，給教師提供反饋信息，從而促進(jìn)教學(xué)的改進(jìn)。

（三）課堂實(shí)踐評(píng)價(jià)

教學(xué)實(shí)踐后，對(duì)兩種教學(xué)模式下的學(xué)生表現(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表6所示。

課后，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下完成個(gè)人評(píng)價(jià)表（如表7）的填寫。學(xué)生個(gè)人評(píng)價(jià)表中的評(píng)價(jià)類型分為學(xué)生自評(píng)、小組評(píng)價(jià)以及教師評(píng)價(jià)。該表能夠幫助學(xué)生進(jìn)行自我總結(jié)和反思，讓學(xué)生意識(shí)到自身存在的問(wèn)題，也有助于教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而促進(jìn)教學(xué)改進(jìn)。

部分學(xué)生個(gè)人評(píng)價(jià)表的填寫情況如圖10所示。

部分學(xué)生個(gè)人評(píng)價(jià)表的填寫情況如圖10所示。

從圖10可以看出，學(xué)生自評(píng)的結(jié)果與教師評(píng)價(jià)的結(jié)果較為接近，即75%左右的學(xué)生（自評(píng)結(jié)果為A和B）能夠主動(dòng)參與課堂活動(dòng)且能夠有效地將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于新問(wèn)題的解決中。由此可見(jiàn)，逆向教學(xué)設(shè)計(jì)能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，促使學(xué)生勇于質(zhì)疑、表達(dá)自己的觀點(diǎn)與想法，并將知識(shí)進(jìn)行有效的遷移應(yīng)用，即能夠根據(jù)所學(xué)知識(shí)提出多種有效的問(wèn)題解決方案，進(jìn)而加深對(duì)知識(shí)的理解。

該教學(xué)模式要求學(xué)生課前做好充分的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，同時(shí)教師在設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)任務(wù)以及相關(guān)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，要緊緊圍繞教學(xué)目標(biāo)并充分考慮學(xué)生的學(xué)情。在教學(xué)過(guò)程中，教師要適時(shí)地進(jìn)行引導(dǎo)，及時(shí)幫助學(xué)生解決疑難問(wèn)題。

從教學(xué)實(shí)踐來(lái)看，傳統(tǒng)教學(xué)模式有利于教師更好地把控課堂節(jié)奏和系統(tǒng)地傳授學(xué)科知識(shí)，但未能充分地發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，缺乏培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的機(jī)會(huì)；而逆向教學(xué)模式能夠給學(xué)生提供更多自主思考的空間，通過(guò)小組之間的交流討論、合作探索，更好地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。

三、總結(jié)

本文以“金屬的腐蝕與防護(hù)”教學(xué)為例進(jìn)行了逆向教學(xué)設(shè)計(jì)的探索。在教學(xué)過(guò)程中，教師將評(píng)價(jià)融入課堂活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)小組合作的形式解決問(wèn)題，從而使學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中加深對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)通過(guò)課堂評(píng)估為學(xué)生提供展示批判性思維、解決問(wèn)題等能力的機(jī)會(huì)，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。此外，課堂評(píng)估還能夠?yàn)榻處熖峁┯幸饬x的信息反饋，幫助教師更好地調(diào)整教學(xué)。鑒于時(shí)間以及實(shí)踐范圍有限，筆者僅在少部分學(xué)生中進(jìn)行實(shí)踐調(diào)查，并沒(méi)有進(jìn)行大面積的推廣應(yīng)用。今后，需要更多的教師去探索逆向教學(xué)模式，設(shè)計(jì)更適合、更科學(xué)的評(píng)價(jià)方式和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)不斷的實(shí)踐與反思去進(jìn)一步完善。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

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（責(zé)任編輯 羅 艷）