基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)設(shè)計(jì)

摘要：進(jìn)階性學(xué)習(xí)是提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的有效途徑。物質(zhì)的量濃度是高中化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容之一，教學(xué)價值大，研究其學(xué)習(xí)進(jìn)階能在大單元教學(xué)中逐步滲透實(shí)驗(yàn)探究觀念，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究水平。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)進(jìn)階 物質(zhì)的量濃度 實(shí)驗(yàn)探究水平

學(xué)生的認(rèn)知遵循由表入里、由低級向高級發(fā)展的規(guī)律，2019年人教版新教材在內(nèi)容編排上也呈現(xiàn)出階段性發(fā)展、螺旋式上升特點(diǎn)，為此，我們需要把握好課堂的學(xué)習(xí)進(jìn)階，使教學(xué)活動符合學(xué)生的身心發(fā)展規(guī)律。

一、學(xué)習(xí)進(jìn)階概念

學(xué)習(xí)進(jìn)階是對學(xué)生在各學(xué)段學(xué)習(xí)同一主題概念遵循連貫的、典型的學(xué)習(xí)路徑的描述，一般呈現(xiàn)為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復(fù)雜、相互關(guān)聯(lián)的概念序列。一個完整的學(xué)習(xí)進(jìn)階包括5個基本要素：第一是學(xué)習(xí)目標(biāo)，即學(xué)生到達(dá)一個進(jìn)階終點(diǎn)的目標(biāo)表現(xiàn)；第二是發(fā)展變量，比如對核心概念的理解應(yīng)用和練習(xí)；第三是發(fā)展層級，即學(xué)習(xí)發(fā)展路徑中的多個中間層級；第四是學(xué)生表現(xiàn)，即處于不同發(fā)展層級學(xué)生完成任務(wù)的相應(yīng)表現(xiàn)；第五是測量工具，一套基于模型測量學(xué)生發(fā)展的工具。

學(xué)習(xí)進(jìn)階是提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的有效途徑?；趯W(xué)習(xí)進(jìn)階理論的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)能打破課時的限制，有助于教師從全局思考教學(xué)內(nèi)容，從“知識為本”的教學(xué)轉(zhuǎn)移到“觀念建構(gòu)”的教學(xué)，關(guān)注學(xué)生的化學(xué)學(xué)科觀念和實(shí)驗(yàn)探究能力的“持久性”達(dá)成。

顯然，以大單元教學(xué)為推手的濃度教學(xué)進(jìn)階設(shè)計(jì)要求教師根據(jù)學(xué)生已經(jīng)具備的初中知識、結(jié)合高中必修和選擇性必修應(yīng)該達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析、整合、重組形成相對完整的教學(xué)主題，在大單元教學(xué)中逐步滲透實(shí)驗(yàn)探究觀念，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、實(shí)驗(yàn)探究背景下的濃度教學(xué)進(jìn)階設(shè)計(jì)

（一）物質(zhì)的量濃度教學(xué)價值分析

高中階段濃度教學(xué)內(nèi)容主要涉及兩個維度，即物質(zhì)的量濃度的配制和含量測定。該內(nèi)容貫通于初中、高中的化學(xué)教學(xué)：初中化學(xué)“物質(zhì)的溶解度”介紹質(zhì)量分?jǐn)?shù)的定義和簡單配制方法；人教版高中化學(xué)必修一第二章介紹了物質(zhì)的量濃度的定義和配制，選擇性必修一《化學(xué)反應(yīng)原理》第三章介紹了中和滴定。物質(zhì)的量濃度配制和測定等有關(guān)教學(xué)內(nèi)容對學(xué)生理解物質(zhì)的量濃度概念、掌握實(shí)驗(yàn)技能、測定物質(zhì)含量的意義重大。相關(guān)文獻(xiàn)指出，物質(zhì)的量濃度“遵循了物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程的定量關(guān)系，在化學(xué)定量研究中具有重要意義，物質(zhì)的量濃度引入和測定源于生產(chǎn)生活的需要又服務(wù)于生產(chǎn)生活”。

綜上所述，濃度教學(xué)進(jìn)階設(shè)計(jì)以元素化合物知識為載體，從實(shí)驗(yàn)探究的角度完整揭示濃度測定的“精確定量化”過程（定性描述、粗略配制、準(zhǔn)確配制和精確標(biāo)定），發(fā)展和豐富學(xué)生研究物質(zhì)世界的特有學(xué)科認(rèn)識方式，達(dá)到“定性—定量”高級認(rèn)識水平。

（二）物質(zhì)的量濃度教學(xué)內(nèi)容進(jìn)階

人教版教材中物質(zhì)的量濃度相關(guān)知識和考核要求如下表（表1）：

（三）物質(zhì)的量濃度教學(xué)中實(shí)驗(yàn)探究水平進(jìn)階

根據(jù)化學(xué)核心素養(yǎng)“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識”水平層次，本文確定物質(zhì)的量濃度教學(xué)中實(shí)驗(yàn)探究水平發(fā)展的4個層次如下：

水平1：核心儀器制造化，掌握重要的實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生能“制造”出容量瓶；依據(jù)操作方便性、讀數(shù)精確性評價滴定管的構(gòu)造特點(diǎn)；熟練掌握定容、檢漏、滴液操作。

水平2：教材問題操作化，形成分析誤差的量化模型。學(xué)生能針對教材限定性問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案且能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，根據(jù)C計(jì)算公式形成分析配制誤差、滴定誤差的模型。

水平3：生活問題探究化，建構(gòu)精準(zhǔn)測定濃度的思路。學(xué)生能針對生活中的化學(xué)問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并合作完成實(shí)驗(yàn)操作；能從樣品預(yù)處理、濃度標(biāo)定、數(shù)據(jù)處理等角度，構(gòu)建精準(zhǔn)測定濃度的實(shí)驗(yàn)思路。

水平4：復(fù)雜問題評價化，建立定量分析的多維系統(tǒng)。學(xué)生能對開放性問題提出多種探究方案；能用數(shù)據(jù)、圖表、符號等處理實(shí)驗(yàn)信息；能評價三種常見的定量測定方案，初步建立“原理—儀器—操作—誤差”等定量分析問題的多維系統(tǒng)。

表2中學(xué)習(xí)目標(biāo)的劃分以“教材知識編排順序”的階段目標(biāo)為基礎(chǔ)，發(fā)展變量以“如何提高測定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性（定量實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵）”考查學(xué)生提出假說、關(guān)聯(lián)事實(shí)的能力，發(fā)展層級是學(xué)習(xí)目標(biāo)的細(xì)化，學(xué)生表現(xiàn)是“可觀察的階段性的學(xué)習(xí)成果”，學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)和思維水平的發(fā)展按“學(xué)考選考要求”分層次達(dá)成，符合學(xué)生由簡單到復(fù)雜、由具體到一般的認(rèn)知心理規(guī)律，利于教師分階段實(shí)施濃度配制和測定的單元教學(xué)。

（四）物質(zhì)的量濃度教學(xué)設(shè)計(jì)

課題：物質(zhì)的量濃度的配制。

課型：新授課。

教學(xué)對象：高一學(xué)生。

本節(jié)課集中體現(xiàn)近遷移的學(xué)習(xí)途徑：學(xué)生回顧初中質(zhì)量分?jǐn)?shù)配制過程，學(xué)習(xí)“物質(zhì)的量濃度”的配制操作，以探究“誤差與儀器、操作的關(guān)聯(lián)性”。課堂上設(shè)置了“溶液組成的描述方式”“儀器和濃度的精度匹配問題”“實(shí)驗(yàn)操作的他人評價和個人體驗(yàn)”等環(huán)節(jié)，能提升學(xué)生的低階實(shí)驗(yàn)探究水平，培養(yǎng)學(xué)生領(lǐng)會、分析、應(yīng)用等綜合思維。

課題：物質(zhì)含量測定。

課型：復(fù)習(xí)課。

教學(xué)對象：高三學(xué)生。

本節(jié)課鮮明體現(xiàn)遠(yuǎn)遷移的學(xué)習(xí)途徑：學(xué)生從高中常見的沉淀法、量氣法的重量分析轉(zhuǎn)向酸堿滴定、氧化還原滴定的容量分析，深刻理解滴定分析具有儀器精度高、操作簡單、終點(diǎn)指示科學(xué)、實(shí)驗(yàn)誤差小的優(yōu)點(diǎn)。課堂上設(shè)置“滴定終點(diǎn)判斷技巧”“電勢滴定與濃度變化關(guān)系”“含量測定實(shí)驗(yàn)的解題模式”等環(huán)節(jié)能培養(yǎng)學(xué)生的評價、歸演、創(chuàng)造等高階思維。

三、實(shí)驗(yàn)探究背景下的濃度教學(xué)進(jìn)階設(shè)計(jì)尚需討論的問題

教學(xué)進(jìn)階要對固定樣本（學(xué)生）進(jìn)行一個周期的教學(xué)活動研究，才能全面診斷、反映學(xué)生認(rèn)知水平的發(fā)展變化。本研究主要通過學(xué)生課堂表現(xiàn)、化學(xué)思維發(fā)展和實(shí)驗(yàn)探究水平層次等定性方式進(jìn)行評價。目前最有效的方式是通過刻畫學(xué)習(xí)之路診斷不同階段的學(xué)業(yè)質(zhì)量。學(xué)習(xí)之路是知識狀態(tài)的層級結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了存在偏序關(guān)系的知識狀態(tài)間的聯(lián)系。學(xué)生對知識屬性掌握的級別越高、屬性之間的聯(lián)系越豐富、解決問題的手段越豐富、對概念的發(fā)展趨勢理解得越深刻，學(xué)業(yè)質(zhì)量就越好，但刻畫學(xué)習(xí)之路描述學(xué)業(yè)質(zhì)量的理論尚需完善，操作也較煩瑣。筆者將關(guān)注最新的教學(xué)測量理論，以期尋找實(shí)用的測量工具，科學(xué)地、方便地描述學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力的發(fā)展層次。

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責(zé)任編輯：趙瀟晗