李雪燕

【摘要】本文以SOLO分類理論及化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為指導(dǎo)，探討初中化學(xué)“二氧化碳制取的研究”的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)：學(xué)生通過合作探究，自行推導(dǎo)出二氧化碳的反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)步驟和檢驗(yàn)方法，小結(jié)出反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置選擇的原則，最終形成氣體制取的思路和一般規(guī)律，即氣體制備模型，并用于解決陌生氣體制備的問題。學(xué)生的思維發(fā)展由低到高遞進(jìn)，實(shí)驗(yàn)探究、證據(jù)推理、小組合作、歸納總結(jié)等方面的“科學(xué)思維”能力都得到了鍛煉和提升。

【關(guān)鍵詞】SOLO分類理論;核心素養(yǎng);氣體制備模型;? 科學(xué)思維;實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

2016年9月《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》發(fā)布，標(biāo)志著以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的新一輪基礎(chǔ)教育課程改革已經(jīng)啟幕，其中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任等五個(gè)方面 ?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提出，對(duì)化學(xué)課堂教學(xué)有了更高的要求，在教給學(xué)生知識(shí)的同時(shí)，更應(yīng)該注重學(xué)生“科學(xué)思維”的培養(yǎng)?；瘜W(xué)科學(xué)思維主要包括：在解決化學(xué)問題過程中所運(yùn)用的比較、分類、分析、綜合、歸納等科學(xué)方法，基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)的證據(jù)推理、構(gòu)建模型并推測物質(zhì)的性質(zhì)及其變化，在解決與化學(xué)相關(guān)的真實(shí)問題中形成的質(zhì)疑、批判能力和創(chuàng)新意識(shí)。

一、SOLO分類理論

“SOLO”是英文“Structure of the Observed Learning Outcome”縮寫，意為“可觀察的學(xué)習(xí)成果結(jié)構(gòu)”。是在皮亞杰的發(fā)展階段學(xué)說的基礎(chǔ)上，由香港大學(xué)教育心理學(xué)教授比格斯（J.B.Biggs）首創(chuàng)的一種以等級(jí)描述為特征的質(zhì)性評(píng)價(jià)方法。它關(guān)注學(xué)生在解決具體問題過程中，思維表現(xiàn)的階段性。按照思維發(fā)展水平從低到高劃分為以下五個(gè)層級(jí)：（1）前結(jié)構(gòu)層次（Prestructural），學(xué)生基本上沒辦法理解和解決問題，只形成一些邏輯凌亂、無信息支撐的答案。（2）單點(diǎn)結(jié)構(gòu)層次（Unistructural），學(xué)生找到了一個(gè)解決問題的思路，只憑一點(diǎn)信息思維就收止，直接跳出答案。（3）多點(diǎn)結(jié)構(gòu)層次（Multistructural），學(xué)生找到多個(gè)解決問題的思路，但卻不能把這些思路進(jìn)行整合。（4）關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次（Relational），學(xué)生找到了多個(gè)解決問題的思路，并能夠把這些思路整合起來思索。（5）抽象拓展層次（Extend abstract），學(xué)生能夠?qū)栴}進(jìn)行抽象的概括，站在理論的高度對(duì)問題進(jìn)行深入的剖析，并且能夠把問題升華，讓問題自身的意義得到廣泛拓展，有時(shí)候很難確切地將學(xué)生的回答歸為上述五種類型中的任何一類，當(dāng)學(xué)生正邁向一個(gè)新層次，但尚未做到時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)過渡性回答。

SOLO分類理論的五個(gè)層次體現(xiàn)了學(xué)生思維水平由低到高的變化，從上圖也可以看出，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，思維遵循一種復(fù)雜的增長規(guī)律，教師可以循著規(guī)律調(diào)整教學(xué)目標(biāo)和設(shè)計(jì)課堂教學(xué)。

二、SOLO分類理論、核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

1.教學(xué)內(nèi)容分析

“二氧化碳制取的研究”是人教版九年級(jí)化學(xué)上冊第六單元課題2的內(nèi)容?！岸趸贾迫〉难芯俊卑才旁趯W(xué)生學(xué)習(xí)了碳的單質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)之后，有由淺入深的作用，在整個(gè)初三化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，占有很重要的地位。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，結(jié)合第二單元氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法，學(xué)生能學(xué)會(huì)在實(shí)驗(yàn)室中制取某種氣體的一般思路和方法，如反應(yīng)原理的探究、實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)、制取氣體的步驟、氣體的檢驗(yàn)和驗(yàn)滿的方法等，二氧化碳制取的研究對(duì)學(xué)生今后學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)、提高化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)操作能力及實(shí)驗(yàn)探究能力都有深遠(yuǎn)的影響。

2.學(xué)情分析

學(xué)生在第二單元已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法，對(duì)于氣體制備應(yīng)考慮的幾個(gè)主要問題如反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、氣體收集等有了一定的基礎(chǔ)。在課堂教學(xué)中以學(xué)生作為主體，讓學(xué)生通過小組合作探究，根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)，自行推導(dǎo)出二氧化碳的反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)步驟和檢驗(yàn)方法，同時(shí)小結(jié)出一般氣體制備的反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置選擇的基本原則，從而形成氣體制取的一般思路即氣體制備模型。

根據(jù)SOLO分類理論的思想，在展開本節(jié)課的教學(xué)之前，教師通過課前檢測了解到學(xué)生對(duì)于氣體制取的知識(shí)處于單一結(jié)構(gòu)思維層次，具有相應(yīng)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，可以進(jìn)行以學(xué)生為主體的自行探究活動(dòng)。

3.評(píng)價(jià)目標(biāo)

現(xiàn)代課程之父泰勒（Ralph W﹒Tyler） 認(rèn)為，制定任何課程及教學(xué)計(jì)劃時(shí)，都必須回答4個(gè)基本問題： 要達(dá)到何種目標(biāo)？ 要為學(xué)生提供怎樣的經(jīng)驗(yàn)，才能達(dá)到這些目標(biāo)？如何有效地組織好這些經(jīng)驗(yàn)？如何才能確定這些目標(biāo)正在得以實(shí)現(xiàn)？ 不難看出，問題（2）與（3）是內(nèi)容的選擇與組織，即“課程和教學(xué)”問題，問題（4）則為“評(píng)價(jià)”問題。教學(xué)與評(píng)價(jià)皆服務(wù)于“目標(biāo)”的達(dá)成，顯然，二者必須保證與目標(biāo)的一致性。所以，教學(xué)、學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)不僅具有一致性關(guān)系，且是三位一體的關(guān)系，評(píng)價(jià)持續(xù)地鑲嵌在教與學(xué)的過程之中，為教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成和教學(xué)策略的改進(jìn)提供證據(jù)。用評(píng)價(jià)目標(biāo)來統(tǒng)領(lǐng)教、學(xué)、評(píng)，引導(dǎo)教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和課堂評(píng)價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生自我檢視學(xué)習(xí)效果。

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求，教師要注重學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，包括了化學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐和科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。在制定評(píng)價(jià)目標(biāo)時(shí)，要將學(xué)業(yè)水平達(dá)標(biāo)要求和對(duì)應(yīng)的核心素養(yǎng)發(fā)展要求以及評(píng)價(jià)目標(biāo)結(jié)合起來，既確保落實(shí)課標(biāo)要求的一致性，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法的過關(guān)，也提醒教師要足夠關(guān)注學(xué)生的素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)達(dá)成。同時(shí)將SOLO分類理論思維層次在教學(xué)目標(biāo)中體現(xiàn)，有利于教師理解每一目標(biāo)下該核心素養(yǎng)達(dá)到的認(rèn)知水平，有利于了解學(xué)生在學(xué)習(xí)后是否達(dá)到了各目標(biāo)要求的認(rèn)知水平。綜上所述，本課評(píng)價(jià)目標(biāo)制定如下：

4.教學(xué)過程

【環(huán)節(jié)一】教學(xué)引入

（新課導(dǎo)入）教師展示一瓶可樂，并介紹到：今天給同學(xué)們帶來了一位“朋友”，當(dāng)搖動(dòng)可樂瓶時(shí)，它總是迫不及待的想沖出來，大家想必已經(jīng)知道它是誰了吧。介紹CO2的用途和過量排放造成的環(huán)境問題，為了實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和的目標(biāo)，國家提出了綠色低碳等許多新舉措，所以人類對(duì)CO2的研究之路還很長，那么要認(rèn)真研究它就要先把它制取出來，我們今天這節(jié)課的任務(wù)就是大家共同合作制取出一瓶純凈的CO2氣體，下面就讓我們開啟制取CO2探究之旅吧。

【設(shè)計(jì)意圖】教師利用生活中熟悉的物質(zhì)以及碳中和等環(huán)保新理念，吸引學(xué)生的注意力，引入本節(jié)課要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，明確本節(jié)課的任務(wù)目標(biāo)。同時(shí)讓學(xué)生了解化學(xué)學(xué)科在促進(jìn)人類文明和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有積極作用，讓學(xué)生樹立低碳環(huán)保理念，使學(xué)生的思維層次從前結(jié)構(gòu)向單一結(jié)構(gòu)過渡。

【環(huán)節(jié)二】實(shí)驗(yàn)藥品的探究

（學(xué)生活動(dòng)1：討論、分析）學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)說出可以產(chǎn)生CO2的反應(yīng)，并通過小組討論，分析這些反應(yīng)是否適用于實(shí)驗(yàn)室制取CO2。

主要有幾類的反應(yīng)：①動(dòng)植物的呼吸作用產(chǎn)生CO2;②含碳元素可燃物的燃燒產(chǎn)生CO2;③碳、一氧化碳還原氧化物產(chǎn)生CO2。

學(xué)生通過小組討論分析，由于制得的氣體不純凈，或反應(yīng)條件難達(dá)到等原因?qū)ι鲜龅姆磻?yīng)做出了否定。

（教師問題驅(qū)動(dòng)1）非?？上?，以上的反應(yīng)都不適合實(shí)驗(yàn)室制取CO2，那由老師提供一份資料給大家，這些反應(yīng)都能克服以上同學(xué)們說的幾個(gè)不足之處，教師展示大理石、碳酸鈉與稀鹽酸或稀硫酸能反應(yīng)生成純凈的CO2氣體的資料信息，請(qǐng)同學(xué)們通過小組實(shí)驗(yàn)來選取最適合的反應(yīng)。

（學(xué)生活動(dòng)2：小組實(shí)驗(yàn)）學(xué)生通過小組實(shí)驗(yàn)，根據(jù)反應(yīng)速率的快慢情況，藥品的成本及來源等，通過分析討論，找出了最佳方案是大理石與稀鹽酸。

（教師問題驅(qū)動(dòng)2）通過實(shí)驗(yàn)大家找出了實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)藥品，請(qǐng)同學(xué)們歸納選取制備氣體藥品的原則。

（學(xué)生活動(dòng)3：歸納總結(jié)）學(xué)生積極思考，總結(jié)出實(shí)驗(yàn)藥品選擇的一般原則：制得的氣體要純凈;反應(yīng)速率適中，氣體利于收集;反應(yīng)條件易控制;藥品價(jià)廉易得。

【設(shè)計(jì)意圖】組織學(xué)生通過討論、實(shí)驗(yàn)、分析得出實(shí)驗(yàn)藥品的最優(yōu)選擇，了解選擇制取氣體藥品選擇需要考慮的因素，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究、合作交流、證據(jù)推理、歸納總結(jié)的能力。引導(dǎo)學(xué)生開展思維活動(dòng)，使學(xué)生的思維層次從單一結(jié)構(gòu)發(fā)展為多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提升其科學(xué)探究能力。

【環(huán)節(jié)三】實(shí)驗(yàn)裝置的探究

（教師活動(dòng)）組織學(xué)生觀察氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取裝置，討論一下氣體發(fā)生裝置和收集裝置選擇的原則。通過填寫學(xué)案的方式呈現(xiàn)。

（學(xué)生活動(dòng)1）學(xué)生觀察氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法裝置圖，小結(jié)出決定發(fā)生裝置和收集裝置選擇的原則。

（學(xué)生活動(dòng)2）學(xué)生應(yīng)用自己總結(jié)的信息選擇出二氧化碳的發(fā)生裝置和收集裝置。

（學(xué)生活動(dòng)3）學(xué)生利用儀器圖，進(jìn)行拼拼樂游戲，用拼圖組裝多套裝置，在原裝置基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。并說出不同裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。

【設(shè)計(jì)意圖】回顧舊知，小結(jié)規(guī)律，通過分析出決定氣體發(fā)生裝置和收集裝置因素，并學(xué)以致用。通過儀器拼拼樂活動(dòng)（見圖2學(xué)生課堂拼裝作品），讓學(xué)生在活動(dòng)中體驗(yàn)多套裝置組裝實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置，拓展學(xué)生發(fā)散思維，學(xué)生的思維層次從多點(diǎn)結(jié)構(gòu)向關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)過渡，進(jìn)而鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維和以實(shí)驗(yàn)為主進(jìn)行證據(jù)推理的科學(xué)探究能力。

【環(huán)節(jié)四】制取氣體

（學(xué)生活動(dòng)1：小組實(shí)驗(yàn)）選一套裝置制取一瓶二氧化碳?xì)怏w，小組合作，討論、小結(jié)出實(shí)驗(yàn)步驟。請(qǐng)成功制取出一瓶CO2氣體的小組分享實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)未能成功制取出氣體的小組對(duì)照找出失誤的可能性，并重新制取。

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生通過成功制取或失敗制取的體驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)制取二氧化碳的步驟方法，同時(shí)也與課程開始布置下的任務(wù)相呼應(yīng)。在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，敢于提出并堅(jiān)持自己的見解、勇于修正或放棄錯(cuò)誤觀點(diǎn)、反對(duì)偽科學(xué)的科學(xué)精神。促使學(xué)生的思維層次從多點(diǎn)結(jié)構(gòu)層次過渡到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，提升學(xué)生綜合解決問題的能力。

【環(huán)節(jié)五】總結(jié)出氣體制取的一般思路

教師和學(xué)生一起總結(jié)出氣體制取的一般思路和方法，并構(gòu)建出氣體制取模型。

【設(shè)計(jì)意圖】由氧氣、二氧化碳實(shí)驗(yàn)室制法總結(jié)出氣體制備的一般思路，從個(gè)體到普遍，得出氣體制備的模型，讓學(xué)生的思維進(jìn)一步提升。學(xué)生的思維層次從關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)向抽象擴(kuò)展結(jié)構(gòu)過渡。

【環(huán)節(jié)六】知識(shí)運(yùn)用

（練習(xí)）我們在實(shí)驗(yàn)室里常用下列裝置來制取和收集氣體。

A? ? ? ? ? ? ? B? ? ? ? C? ? ? ? ?D? ? ? ? E? ? ? ? ? ? F

①硫化氫（H2S）是一種密度比空氣大且溶于水的氣體，實(shí)驗(yàn)室常用塊狀固體硫化亞鐵（FeS）與稀硫酸反應(yīng)制取硫化氫，實(shí)驗(yàn)室制取硫化氫的發(fā)生裝置是，收集裝置 。? ?S：32? ?H：1

②驗(yàn)室常用加熱固體甲和固體乙的混合物來制取氣體丙，則制取丙選用的發(fā)生裝置是;若收集氣體丙時(shí)只能用E裝置知丙的性質(zhì)可能有_______________、________……

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生完成本課知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)后，應(yīng)用氣體制取的一般思路解決其它氣體的制備問題，使學(xué)生的思維從關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)層次逐漸過渡到抽象拓展結(jié)構(gòu)層次，提升了學(xué)生的思維水平。

三、結(jié)論

該課是基于SOLO分類理論及核心素養(yǎng)下的氣體的制取研究實(shí)驗(yàn)課，通過生活中的情境和碳中和等環(huán)保新理念引入課題，以制取出一瓶純凈的二氧化碳為任務(wù)，學(xué)生開展了實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的探究之旅，讓學(xué)生通過四個(gè)環(huán)節(jié)的合作探究，根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的方法，最終由學(xué)生自行推導(dǎo)出二氧化碳的反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)步驟和檢驗(yàn)方法，同時(shí)小結(jié)出反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置選擇的原則，最終形成氣體制取的思路和一般規(guī)律，即氣體制備模型，為以后學(xué)習(xí)新的氣體的制取打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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