“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)策略

閆銀權(quán)

摘要：以“氧化劑和還原劑”的教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)為例，建構(gòu)“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)思路。形成了創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生開展探究式、問(wèn)題解決式學(xué)習(xí)，進(jìn)行“教、學(xué)、評(píng)”一體化設(shè)計(jì)的教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)踐證實(shí)較好地達(dá)成了素養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：素養(yǎng)為本;化學(xué)教學(xué);氧化劑和還原劑;氧化還原反應(yīng)

文章編號(hào)：1008-0546（2021）03-0051-04 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.012

化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）提出化學(xué)是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)、發(fā)展素質(zhì)教育、弘揚(yáng)科學(xué)精神、提升學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體[1]。開展“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的主要途徑，筆者經(jīng)過(guò)自身的教學(xué)探索，建構(gòu)了“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)的一般思路與策略。現(xiàn)以“氧化劑和還原劑”[2]的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施為例，加以闡明。

一、“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)

1.“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)思路

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析”等5方面[3]，體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科的思想、觀念和價(jià)值追求。如圖1是開展素養(yǎng)為本的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)的基本思路。首先，教師認(rèn)真研究課程標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容和教材編寫意圖，挖掘課題內(nèi)容對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的價(jià)值。其次，結(jié)合學(xué)生具體情況，確定適宜的學(xué)習(xí)目標(biāo)與評(píng)價(jià)目標(biāo)。第三，以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)思維方式分析和解決問(wèn)題為思路，精心設(shè)計(jì)與目標(biāo)相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)、活動(dòng)，真實(shí)情境，引領(lǐng)問(wèn)題。同時(shí)各環(huán)節(jié)嵌人診斷學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)策略。

2.“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)策略

（1）解析課標(biāo)、教材，挖掘素養(yǎng)價(jià)值

深度解析課程標(biāo)準(zhǔn)，研究教材內(nèi)容，挖掘教學(xué)內(nèi)容所承載的素養(yǎng)發(fā)展價(jià)值是教學(xué)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，也是重點(diǎn)。只有找準(zhǔn)素養(yǎng)發(fā)展方向，才能更有效地發(fā)揮課堂教學(xué)的教育教學(xué)功能。

氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)課程的核心概念，從化合價(jià)角度豐富學(xué)生的化學(xué)學(xué)科觀念。氧化還原反應(yīng)是預(yù)測(cè)、研究物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)及實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要方法，在生產(chǎn)、生活等各方面具有廣泛的應(yīng)用，因此具有重要的學(xué)科價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。本課題共2課時(shí)，本案例為第2課時(shí)?；谡n標(biāo)及教材確定本課時(shí)核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)見(jiàn)表1。

（2）基于核心素養(yǎng)、制定學(xué)習(xí)目標(biāo)與評(píng)價(jià)目標(biāo)

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是化學(xué)學(xué)科課程目標(biāo)，課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)是課程目標(biāo)拆解的一部分。基于核心素養(yǎng)制定學(xué)習(xí)目標(biāo)必須明確“為何而學(xué)”，即核心素養(yǎng)價(jià)值;明確如何學(xué)，即學(xué)習(xí)方式;明確學(xué)得如何，即評(píng)價(jià)目標(biāo)。由此設(shè)計(jì)本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)和評(píng)價(jià)目標(biāo)如表2所示。

（3）精心設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)和活動(dòng)、轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式

學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的步驟，因?yàn)閷W(xué)生是通過(guò)學(xué)習(xí)活動(dòng)完成學(xué)習(xí)任務(wù)而獲取知識(shí)、形成科學(xué)觀念、提高核心素養(yǎng)的。國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》[國(guó)辦發(fā)[2019]29號(hào)]，提出課堂教學(xué)要“積極探索基于情境、問(wèn)題導(dǎo)向的互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式等課堂教學(xué)川認(rèn)真開展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)”?！兑庖?jiàn)》為“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施指明了方向（見(jiàn)表3）。

（4）創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境、設(shè)計(jì)富有價(jià)值的問(wèn)題

素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，是學(xué)生在真實(shí)情境中通過(guò)解決真實(shí)問(wèn)題實(shí)現(xiàn)的。教學(xué)中通過(guò)真實(shí)情境載體，設(shè)計(jì)或引導(dǎo)學(xué)生提出真實(shí)的、有探究?jī)r(jià)值的問(wèn)題，在探究解決真實(shí)問(wèn)題的過(guò)程中不斷深化學(xué)習(xí)、真正體會(huì)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，感悟?qū)W科思想方法，增強(qiáng)學(xué)科意識(shí)，達(dá)到學(xué)科的育人價(jià)值?！把趸瘎┖脱趸瘎本唧w設(shè)計(jì)見(jiàn)課堂教學(xué)。

（5）嵌入學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，促進(jìn)素養(yǎng)達(dá)成

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平和化學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是化學(xué)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)從“標(biāo)準(zhǔn)答案”轉(zhuǎn)向“評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)”。標(biāo)準(zhǔn)答案評(píng)價(jià)往往停留在表征知識(shí)“是什么”的具體字句上，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)則對(duì)學(xué)生的思維方式、認(rèn)識(shí)思路、科學(xué)探究等學(xué)科能力，及價(jià)值概念發(fā)展作框架式分析，是學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵[4]。將學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)嵌入到教與學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生素養(yǎng)達(dá)成的診斷與促進(jìn)作用，及調(diào)節(jié)課堂教學(xué)節(jié)奏的手段作用。設(shè)計(jì)如表3所示。

二、“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)—“氧化劑和還原劑”

任務(wù)一：實(shí)驗(yàn)探究、認(rèn)識(shí)氧化劑和還原劑

活動(dòng)1：提出問(wèn)題、開展實(shí)驗(yàn)探究

引入：自然界、生活生產(chǎn)中氧化還原反應(yīng)時(shí)刻都在發(fā)生著，幾乎發(fā)生在地球的每個(gè)角落。

[演示實(shí)驗(yàn)]展示漂白液，手拿一塊有色紙條，向其噴灑漂白液。問(wèn)：“同學(xué)們，觀察到了什么？想到了什么？你想做什么？”

學(xué)生：有色紙條褪色了，我想知道紙條為什么褪色？是什么物質(zhì)使它褪色？我想通過(guò)做實(shí)驗(yàn)來(lái)探個(gè)究竟。

資料1、日常生活中人們常用漂白劑除去衣服上的污漬（或有色物質(zhì)），如次氯酸鈉溶液就是一種常用的漂白劑。漂白過(guò)程：C10-+污漬分子→Cl-+氧化的污漬分子。

資料2、鐵是人體必需微量元素中含量最多的一種。琥珀酸亞鐵（Fez+易被氧化）片是一種補(bǔ)鐵劑，維生素C與本品同服，有利于本品吸收。

教師：由以上資料你獲得了哪些信息？能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案實(shí)現(xiàn)你想做的？

學(xué)生：由資料1可知，漂白過(guò)程發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，其中ClO-被還原了，污漬分子被氧化了。

學(xué)生：由資料2可知，琥珀酸亞鐵補(bǔ)鐵片所含鐵為+2價(jià)，長(zhǎng)時(shí)間放置易被氧化;我認(rèn)為應(yīng)該是亞鐵氧化后可被維生素C還原，所以有利于吸收。我想通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一假設(shè)。

學(xué)生：結(jié)合資料1、2，向漂白液中加維生素C反應(yīng)后，再噴灑到有色紙條，可以驗(yàn)證褪色是否與氧化還原反應(yīng)有關(guān)并探究維生素C的性質(zhì)。同樣的方法可驗(yàn)證亞鐵是否被氧化。

教師評(píng)價(jià)：大家能將實(shí)驗(yàn)與資料聯(lián)系，對(duì)信息進(jìn)行準(zhǔn)確提取，并提出了自己的預(yù)測(cè)以及實(shí)驗(yàn)方案，很好。請(qǐng)分組實(shí)驗(yàn)，回答現(xiàn)象、得出結(jié)論（提示：Fe"遇KSCN溶液變紅）。

實(shí)驗(yàn)1：取1mL漂白液于試管中，加少量維生素C，將混合液噴灑到有色紙條?，F(xiàn)象及結(jié)論：有色布條未褪色，證明加維生素C后不再具有漂白性，維生素C將次氯酸鈉還原了。

實(shí)驗(yàn)2：將琥珀酸亞鐵的外衣剝掉，研成粉末溶于水，取上層清液少量于一支試管中，滴加幾滴KSCN溶液，觀察現(xiàn)象。再向溶液中加少量維生素C粉末，振蕩。現(xiàn)象及結(jié)論：溶液先變紅（見(jiàn)圖2），說(shuō)明琥珀酸亞鐵可能變質(zhì)了。后紅色退去，證明維生素C還原了鐵，證實(shí)了預(yù)測(cè)。學(xué)生互評(píng)、教師評(píng)價(jià)。

教師引導(dǎo)：在實(shí)驗(yàn)1的反應(yīng)中維生素C起什么作用？次氯酸鈉又起什么作用？

學(xué)生討論并得出氧化劑等概念及其關(guān)系，如圖3所示。

活動(dòng)2：建構(gòu)氧化還原反應(yīng)概念關(guān)系圖

教師：下面的任務(wù)是我們從事理論化學(xué)家的工作，我們一起來(lái)整理有關(guān)氧化還原反應(yīng)的相關(guān)概念，建構(gòu)其關(guān)系圖。

教師引導(dǎo)學(xué)生從宏觀、微觀角度回答、補(bǔ)充，建構(gòu)關(guān)系圖4。

教師：氧化和還原是一個(gè)既對(duì)立又統(tǒng)一的整體，是對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系，非常重要的哲學(xué)原理。它啟示我們，只要確定其中一方面，另一方面也就容易得出了。

列舉氧化劑和還原劑：學(xué)生從單質(zhì)及化合物中元素所處的價(jià)態(tài)的角度舉例。

教師點(diǎn)評(píng);結(jié)合Vc介紹生活中抗氧化劑、消毒劑的應(yīng)用。

任務(wù)二、解決實(shí)際問(wèn)題

活動(dòng)3：探究性質(zhì)、設(shè)計(jì)酒駕測(cè)試方案

我們知道酒后駕車對(duì)社會(huì)的危害很大，致命的交通事故中很大一部分是酒駕造成的。那么如何測(cè)試酒駕呢？請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合資料3，利用所給的試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（說(shuō)出依據(jù)）檢測(cè)酒精。

資料3：酒中含有乙醇，乙醇具有還原性，一種揮發(fā)性的液體，酒后人體呼出的氣體中就會(huì)含有乙醇，其含量與血液中的乙醇含量成正比（試劑：95%乙醇、2%K2Cr2O7溶液、70%H2SO4溶液等）。

學(xué)生熱烈討論后搶答：根據(jù)生活中乙醇可以燃燒生成二氧化碳和水，可知氧氣是氧化劑，乙醇則為還原劑。分析K2Cr2O7中心元素Cr為+6價(jià)處于高價(jià)態(tài)，應(yīng)該具有氧化性，所以我的方案是向K2Cr2O7溶液中滴加乙醇，觀察顏色的變化……

教師及時(shí)點(diǎn)評(píng)：大家能從反應(yīng)事實(shí)推理乙醇具有還原性，從化合價(jià)分析K2C42O7具有氧化性，認(rèn)識(shí)思路和分析角度很好。

實(shí)驗(yàn)3：取約2mL2%K2Cr2O7溶液于一支試管中，加等體積70%H2SO4溶液，再滴加5滴95%乙醇，振蕩觀察現(xiàn)象。

現(xiàn)象：溶液由橙色變?yōu)樗{(lán)綠色（見(jiàn)圖5）。結(jié)論：可以用2%K2Cr2O7酸性溶液檢測(cè)酒精。

學(xué)生討論測(cè)酒駕方案、形成結(jié)論：根據(jù)pH試紙測(cè)試原理，將濾紙?jiān)谝欢舛鹊腒2Cr2O7酸性溶液中浸泡、干燥做成試紙，取不同含量的乙醇溶液加熱蒸發(fā)，將蒸氣通過(guò)試紙，記錄試紙顏色變化，做成比色卡。測(cè)酒駕時(shí)，駕駛員向試紙吹氣，試紙變色，與比色卡顏色對(duì)比，讀出相應(yīng)的酒精含量，這樣就可測(cè)試是否酒駕以及喝酒的量。

教師評(píng)價(jià)：能類比pH試紙?jiān)?，思路很好，與實(shí)際檢測(cè)方法相近。介紹實(shí)際檢測(cè)方法，如圖6所示[5]（課下探討：對(duì)比2種方法的優(yōu)缺點(diǎn)）。

活動(dòng)4：汽車尾氣處理

教師：汽車尾氣是大氣污染的主要污染源之一，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中燃料不完全燃燒會(huì)產(chǎn)生有毒的CO，而在發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫高壓條件下，空氣中的N2和O2會(huì)產(chǎn)生有害的氮氧化物（如NO）。如何將有毒氣體轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的、可參與大氣循環(huán)的氣體而防止污染呢？請(qǐng)利用氧化還原反應(yīng)原理分析。

學(xué)生思考、回答：根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，轉(zhuǎn)化應(yīng)為CO→CO2，NO→N2，化合價(jià)有升有降，組合配平則為2CO+2NO=2CO2+N2。

學(xué)生互評(píng)，教師點(diǎn)評(píng)，學(xué)會(huì)了解決問(wèn)題的新視角、新方法。

教師：談?wù)劚竟?jié)課你的收獲與疑惑。學(xué)生交流，教師課堂小結(jié)（略）。

三、總結(jié)與反思

本節(jié)課學(xué)生表現(xiàn)積極，課堂氣氛活躍，學(xué)習(xí)效果很好。課后對(duì)學(xué)生進(jìn)行了訪談，訪談中學(xué)生認(rèn)為本節(jié)課作為課堂的主體，真實(shí)地體驗(yàn)了科學(xué)探究過(guò)程?！拔腋杏X(jué)非常棒”學(xué)生說(shuō)，“原來(lái)化學(xué)這么有用”一語(yǔ)道破天機(jī)。已有的教學(xué)設(shè)計(jì)[6][7]中，基本思路是從化合價(jià)判斷氧化劑和還原劑，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本課設(shè)計(jì)是基于核心素養(yǎng)發(fā)展，聯(lián)系STSE，開展真實(shí)情境的探究式學(xué)習(xí)。學(xué)生獲得的不僅是知識(shí)結(jié)論，更是化學(xué)學(xué)科思想與方法，科學(xué)探究能力等的形成與發(fā)展?！八仞B(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)要指向?qū)W生核心素養(yǎng)發(fā)展，強(qiáng)化以下幾方面。

1.注重真實(shí)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)

本案例學(xué)生是在真實(shí)問(wèn)題情境中開展學(xué)習(xí)的，觀察演示實(shí)驗(yàn)后老師提出3個(gè)問(wèn)題，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，變讓我學(xué)為我要學(xué);基于資料1、2提出問(wèn)題，資料與日常生活、健康密切相關(guān)，學(xué)生既熟悉又想了解，探究欲望強(qiáng)烈;酒駕檢測(cè)和汽車尾氣處理也是生活中備受關(guān)注的公眾事件。學(xué)生在綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋和解決真實(shí)問(wèn)題的過(guò)程中，不僅獲取知識(shí)、形成技能，而且感受到化學(xué)對(duì)社會(huì)的價(jià)值，形成了科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。

2.開展問(wèn)題解決式、探究式學(xué)習(xí)

學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展是一個(gè)自我建構(gòu)、不斷提升的過(guò)程。本案例在問(wèn)題引領(lǐng)下，學(xué)生根據(jù)資料等提取信息、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、完成實(shí)驗(yàn)、分析現(xiàn)象、得出結(jié)論，進(jìn)行了完整的科學(xué)探究，并探究解決了社會(huì)問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究解決問(wèn)題的過(guò)程，提高了學(xué)生的科學(xué)探究能力、問(wèn)題解決能力等，提升了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

3.進(jìn)行“教、學(xué)、評(píng)”一體化設(shè)計(jì)

本案例從設(shè)計(jì)到實(shí)施始終注重學(xué)生核心素養(yǎng)的診斷與發(fā)展。如“由以上資料你獲得了哪些信息？能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案實(shí)現(xiàn)你想做的？”這一問(wèn)題診斷學(xué)生知識(shí)的關(guān)聯(lián)性水平，能否結(jié)合已有知識(shí)提取關(guān)鍵信息并與自己想做的實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力及證據(jù)推理能力。要通過(guò)問(wèn)題回答、課堂表現(xiàn)、學(xué)生互評(píng)、教師點(diǎn)評(píng)等方式使“教、學(xué)、評(píng)”有機(jī)結(jié)合起來(lái)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

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