指向核心素养中学化学层次化结构教学设计的创新与实践——以武汉市公开课“复分解反应”教学设计为例.pdf

第 卷第期 年月M o d e r nP r i m a r ya n dS e c o n d a r yE d u c a t i o nV o l N o A u g u s t 化学教研D O I /j c n k i /g 指向核心素养中学化学层次化结构教学设计的创新与实践 以武汉市公开课“复分解反应”教学设计为例 收稿日期 基金项目教育 部 哲 学 社 会 科 学 研 究 后 期 资 助 一 般 项 目(J HQ );中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 资 助(创 新 资 助 项 目)(C X Z Z ).作者简介黄郁郁(),女,湖北武汉人,博士;王后雄(),男,湖北黄冈人,博士,教授,博士生导师.黄郁郁,王后雄(华中师范大学化学教育研究所,湖北 武汉 ;武汉市二桥中学,湖北 武汉 )摘要以发展化学学科核心素养为目标构建层次化结构的教学设计,立足于从学以致知转向学以致用,从课堂对话转向任务引领,把教师教程变成学生学程.创设生活情境,采取任务驱动、小组实验探究、数字化实验释疑、知识网络构建等方式促进学生参与性学习,使其在化学学习的过程中增进对化学学科的理解,发展学生宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新精神、科学态度与社会责任等化学学科核心素养.关键词化学学科核心素养;复分解反应;层次化结构;教学研究;中学 中图分类号G 文献标志码A 文章编号 ()普通高中化学课程标准(年版)(以下简称“新课标”)将化学学科核心素养分为“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新精神”“科学态度与社会责任”五个方面.在“复分解反应”的教学中,人教版九年级 化学 教科书通过实验 (碳酸钠与稀盐酸反应)、实验 (碳酸钠与氢氧化钙反应)引出复分解反应的定义,再通过实验 (向两支分别盛有少量氢氧化钠溶液和氯化钡溶液的试管中滴加硫酸铜溶液)介绍复分解反应发生的条件.教科书仅从宏观角度阐述,并没有从微观角度深入探析.基于上述的背景与需求,本研究认为从宏观和微观相结合的视角分析化学变化、解决实际化学问题对学生发展化学学科核心素养有着重要作用,对一线教师在教学中设计实验、组织活动有较强的指导性和示范作用.一、教学创新设计 课标与教材分析“复分解反应”是人教版九年级 化学 第十一单元课题的内容.复分解反应是四种重要的基本反应类型之一,也是酸、碱、盐反应的核心内容.复分解反应的内容有四个教学层次:一是结合碳酸盐性质引出复分解反应的概念;二是通过实验补充生成沉淀的反应实例,强化复分解反应的概念,结合具体化学反应从特殊到一般归纳复分解反应发生的条件;三是通过实验探究,让学生体会如何利用部分酸、碱、盐的溶解性解决复分解反应相关实际问题;四是宏观和微观相结合,借助数字化实验进一步认识复分解反应的本质.本节内容是溶液知识的延伸,也是对酸、碱、盐知识的归纳提升,在中学化学的学习中有着重要的地位和作用.教学与评价目标教学目标:通过小组实验、对比分析,归纳复分解反应的概念,初步建立观点、结论和证据的逻辑关系,形成探索未知、崇尚真理的意识.通过数字化实验进行微观探析,认识复分解反应的本质,进一步建立化学反应的微粒观.通过构建离子结合的知识网络图,建立认知模型,初步形成模型认知意识.通过齐唱改编歌曲“化学版小苹果”,感受化学物质及其变化的价值,进一步认识化学对人民生活、生产的重大贡献.评价目标:通过学生小组实验的现象对比、分析,诊断并发展学生实验操作能力以及基于现象进行推理的水平.通过对数字化实验的图像分析,诊断并发展学生从宏观和微观相结合的角度认识化学变化的水平.通过构建离子结合知识网络图,诊断并发展学生建立认知模型、运用模型解释化学现象、揭示现象本质和规律的水平.通过对复分解反应相关知识的习题检测,诊断并发展学生运用化学知识解决问题的实践水平.教学重难点教学重点:复分解反应的概念和发生的条件.教学难点:复分解反应的本质及应用.教学流程()小组实验,引入新课.教师:学习了酸、碱、盐的性质,同学们有没有思考过,是不是所有的酸、碱、盐之间都可以互相反应呢?学生:进行小组实验.每个小组有一套实验仪器及试剂(见表),分别取两种试剂少量于试管中,观察现象,记录结果.表学生小组实验试剂组别试剂组别试剂第组C u C l溶液、N a OH溶液第组N aC O溶液、稀硫酸第组C u S O溶液、C a(OH)溶液第组N aC O溶液、稀硝酸第组C u S O溶液、N a OH溶液第组B a C l溶液、稀硫酸第组C a C O、稀盐酸第组B a(N O)溶液、N aS O溶液教师:拍摄每个小组的实验现象照片,投影到大屏幕.学生:描述实验现象,观察到生成蓝色沉淀(、组),观察到有气泡冒出(、组),观察到生成白色沉淀(、组)教师:不同的物质反应,为什么实验现象相似呢?学生:、组反应物中有C u和OH,生成蓝色沉淀是否与C u和OH有关呢?、组都是碳酸盐和酸反应,都产生冒气泡的现象,是否与C O和H有关呢?、组反应物中有B a和S O,生成白色沉淀是否与B a和S O有关呢?()讨论交流,概念归纳.教师:带着这些疑问,继续分析刚才的实验,以、组反应为例,从反应物、生成物的种类来看,有什么特点呢?学生:两种化合物互相交换成分,生成另外两种化合物.教师:像这样两种化合物互相交换成分,生成另外两种化合物的反应,叫复分解反应.这是我们在化合反应、分解反应、置换反应之后,学习的第四种基本反应类型.教师:是不是所有的酸、碱、盐之间都能发生复分解反应呢?复分解反应发生的条件是什么呢?()实验揭秘,微观探析.教师:演示数字化实验:分别向B a(OH)溶液中滴加稀硫酸和水,观察溶液电导率的变化趋势,见图.图分别向氢氧化钡溶液中滴加稀硫酸、蒸馏水溶液电导率的变化曲线教师:酸、碱、盐的溶液能导电,因为溶液中有能自由移动的离子.该实验中为什么溶液电导率下降?溶液中单位体积内的离子数和复分解反应是否发生有什么样的关系呢?请同学们小组讨论学生:小组讨论,该反应中由于离子结合,单位体积内的离子数减少了,所以导电率下降.教师:同学们回答得很好!回顾小组实验,透过宏观现象分析微观本质,生成蓝色氢氧化铜沉淀,是由于C u和OH结合了.生成二氧化碳气体,是由于C O和H结合了.生成白色硫酸钡沉淀,是由于B a和S O结合了.正是微观上这些离子相结合,宏观上表现为有沉淀或气体或水生成,这正是复分解反应发生的条件.()整合信息,构建框架.教师:知道了复分解反应发生的条件,就可以判断酸、碱、盐是否能互相反应.请看例题,氢氧化钠与氯化镁溶液反应.先将两种化合物互相交换成分,因为氢氧化镁是沉淀,可以反推该反应能够发生.教师:氯化钠和硝酸钾可以反应吗?互相交换成分后,氯化钾和硝酸钠是沉淀吗?如何判断某酸、碱、盐是不是沉淀呢?图学生绘制的离子结合知识网络教师:请看课本关于部分酸、碱、盐的溶解性表,以学过的酸碱中和反应,微观本质是H和OH结合为例,请同学们以小组为单位,补充还有哪些离子能结合?学生:学生小组代表展示知识网络图,见图.()知识运用,解决问题.教师:根据微观离子结合知识网络图,可判断宏观上是否生成沉淀或气体或水,从而判断复分解反应是否可以发生.学生:完成练习题.(判断反应是否发生,若发生,写出化学方程式)教师:复分解反应的微观本质是离子互相结合,这些离子在溶液中就不能共同存在.学生:完成练习题.(判断下列离子能否在溶液中大量共存)教师:同学们完成得真棒!能建立模型并运用模型解决问题,老师为你们点赞!()齐唱歌曲,感受美好.教师:复分解反应在生产、生活中应用非常广泛,化学使人类的生活更加美好!让我们在一首改编歌曲中小结今天的学习内容.学生:齐唱改编歌曲“化学版小苹果”.二、反思及启示 精心设计教学活动,发展学科核心素养教学活动设计是教师基于一定的教学内容和教学目标,结合学生已有知识结构和发展特点,联系实际以及学科发展状况而创设的学习活动,旨在达成知识目标的同时培养学生的核心素养.开展素养为本的化学课堂教学,是以促进学生素养发展为旨向,强调从“知识”到“素养”的转变.教师通过设计具有逻辑关系、难度逐层递进的系列任务驱动学生自主学习、积极思考,使学生成为学习的主人.在小组实验、数字化实验等活动中,从思维层面发展学生宏观辨识与微观探析相结合、多角度动态地分析化学变化、基于证据进行推理的素养.绘制离子结合知识网络图,建立认知模型,形成科学的思维方法.在小组实验、数字化实验的过程中,从实践层面进阶认识复分解反应.齐唱改编歌曲“化学版小苹果”,介绍化学在生产、生活中的应用,感受化学的美好,从价值层面树立科学态度与社会责任(见图).合理组织教学内容,四线并举促进转变学习不是从外界吸收知识的过程,而是学习者构建知识的过程.国际学生评估项目(P I S A)非常重视解释,提出科学能力的要求包括科学地解释现象、设计和评价科学探究、科学地阐释数据和证据.本节课的设计环环相扣,在一系列教学活动中,教师采取问题驱动的形式激发学生思考,基于证据进行推理,实现知识的构建.从环节、活动、知识、素养四条线为发展学生化学学科核心素养提供了载体,见图.图“复分解反应”教学活动中的素养提升目标图“复分解反应”教学流程 微观粒子可视技术,促进转变学习方式 义务教育化学课程标准(年版)指出:要引导学生通过实验探究认识化学变化的规律,初步了解研究化学变化的科学方法.在真实问题情境下,开展以化学实验为主的多种探究活动,能够将化学知识结构化,促进学生学习方式的转变,培养创新精神和实践能力,帮助学生构建正确观念、必备品格和关键能力,提升学科核心素养.新课标提出要在实验教学中发挥现代信息技术的作用,积极探索现代信息技术与化学实验的深度融合.手持技术数字化实验是信息技术在中学化学实验教学中的有效使用,有利于开展验证性实验和探究性实验教学及推进信息技术与教育教学的深度融合.教师演示数字化实验,利用溶液电导率的变化曲线将微观粒子的变化清晰、直观地呈现出来.向氢氧化钡溶液中滴加稀硫酸,测溶液的电导率变化.稀硫酸中含水,会不会是加入的水使溶液稀释,从而电导率下降呢?教师又补充做了对比实验,向氢氧化钡溶液中滴加等量的水,学生通过对比、分析得出结论.在建构学习、探究学习和问题解决学习的过程中,促进了学生学习方式的转变.实施“教、学、评”一体化,凸显诊断评价功能开展素养为本的教学,应树立素养为本的化学学习评价观,倡导多元化的教学评价方式.“教、学、评”一体化倡导在课堂教学中把教、学与评价相互整合,重视开展化学日常学习评价,以评价促进学习,把评价用作教学工具,使学生的学习行为、教师的教学行为、学习的评价融合为一个整体.教师在实际教学中不仅要关注预设的教学目标,注重学生课堂中的实际表现情况,给出即时性评价;还要注重学生其他方面的表现,充分发挥学科的实践育人价值,落实教学的过程性评价.学习复分解反应的概念时,教师在小组实验中引导学生观察、归纳,及时评价并鼓励学生的发现.学习复分解反应的发生条件与应用时,教师引导学生从宏观和微观多角度进阶认识化学变化,通过学生回答问题、构建知识框架、练习检测等活动,诊断并发展学生基于现象进行推理、建立认知模型并解释化学现象、运用化学知识解决实际问题的水平.“教、学、评”活动有机结合,同步实施,形成合力,有效促进学生化学学科核心素养的形成与发展(见图).图“复分解反应”教学评一体化设计 紧密联系生活实际,感受化学重要作用科学核心观念教育是发展学生核心素养的必要途径.我国 基础教育课程改革纲要(试行)指出:“要使学生具有爱国主义、集体主义精神,热爱社会主义;初步形成正确的世界观、人生观、价值观;具有社会责任感,努力为人民服务;具有初步的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环境意识;使获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程等.”教师原创歌词,将学生熟悉的“小苹果”歌曲进行改编,把复分解反应的概念、发生条件、在生产和生活中的应用进行了融合,整首歌曲充满了正能量.全班学生跟着歌词齐唱,在欢快的歌声中巩固了知识,了解了应用,感受了化学的美好,将课堂气氛推向高潮.参 考 文 献中华人民共和国教育部普通高中化学课程标准S北京:人民教育出版社,人民教育出版社课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心义务教育教科书(化学)M北京:人民教育出版社,人民教育出版社课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心义务教育教科书教师教学用书(化学)M北京:人民教育出版社,朱琼芬基于学生核心素养培养的教学活动设计研究:以“氯的单质及化合物”单元教学为例J化学教育(中英文),():夏永芹初中化学学科核心素养的培育逻辑与路径J现代中小学教育,():陈信宇,柏毅 P I S A、T I M S S科学素养测评项目及启示J基础教育参考,():中华人民共和国教育部义务教育化学课程标准S北京:北京师范大学出版社,宋睿,康波初中化学“中和反应”实验的研究与创新J现代中小学教育,():马善恒中学化学手持技术数字化实验研究的演进及展望J化学教育(中英文),():王云生“教、学、评”一体化的内涵与实施的探索J化学教学,():李猛,王后雄我国中学化学教育的百年嬗变及价值诉求J现代中小学教育,():责任编辑:陈学涛