| 标题 | 新课标视野下高中化学教学设计的探索 |
| 范文 | 楼文暇 赵雷洪 摘要： 以“甲烷”为例设计教学，有效统整情境、活动、知识、评价和素养五个方面。根据知识内容特点，确定教学中要侧重发展的核心素养维度；以此为导向创设教学情境，围绕情境设计活动；由活动驱动广义知识生成，并进行即时评价以实现“教、学、评”一体化。有效促进学生核心素养发展，也由此为新课标视野下的高中化学教学设计带来新思路。 关键词： 核心素养； 情境教学； 评价； 教学设计； 甲烷 文章编号： 10056629（2018）10006005中图分类号： G633.8文献标识码： B 2018年1月16日发布的《普通高中化学课程标准（2017年版）》相比于实验版课程标准，进一步强化学科的育人功能，凸显课程教学与核心素养的内在联系。其中，就整体内容而言，增加“学科核心素养”模块；教学提示方面增加对情境素材的建议；教学与评价建议合二为一，倡导“教、学、评”一体化等。这些变动均为高中化学教学设计带来新思考。 1基于新课标对高中化学教学的思考 1.1依据教学内容特点，确定侧重发展的核心素养维度 素养强调知识、能力与态度的统整[1]，具有内隐性和过程性的特点，无法直接教授。而知识是在價值旨趣的驱动下，由人运用一定的方法、体现一定的思想与思维的结果[2]，即知识除其本身外，还蕴含有思维方法、能力与态度。因此，核心素养的培养需以知识为载体。在设计教学时，要考虑教学知识内容特点，确定与之契合的核心素养维度，在教学中侧重发展。例如，离子反应是体现宏观辨识与微观探析非常好的素材，因此基于宏微结合视角对其进行教学设计[3]。 1.2以素养维度为导向，挖掘素材，创设教学情境 素养的形成和发展与情境密不可分，正是在真实的情境和真实的学习中，知识得以创造，素养得以发展[4]。情境教学不仅有利于激发学生学习兴趣，获得情感体验，促进态度的形成，而且有助于学生找到知识学习的意义，自主构建知识体系。以教学中要侧重发展的核心素养维度为导向，根据学生的个人经验、生活情境以及知识内容特点，挖掘素材，创设具体教学情境，设计课堂活动。由此促使学生在活动的参与中习得知识、能力、态度等广义知识，并能够超越情境，实现知识的迁移与应用。 1.3实现“教、学、评”一体化，诊断并发展学生素养水平 在传统教学中，教师通常借助练习或考试予以简单评价，致使教学与评价完全分离。而且评价的内容、方式、主体单一，流于形式。事实上，评价是为决策提供有用信息的过程，目的在于改进而非证明。所以，评价应在教与学的过程中展开，以学生在活动中的表现为依据，结合学生自评、同伴互评和教师评价的方式，即时诊断学生的学习进程与能力发展情况，旨在评估学生核心素养的发展水平。同时，教师从中反思不足，不断改进教学。 基于以上思考，形成新课标视野下高中化学教学设计的整体构思，见图1。 2新课标视野下“甲烷”的教学设计 2.1背景分析 甲烷是学生在高中阶段学习的第一个有机物。此前，学生对甲烷的认识仅限于来源与用途。而该阶段，学生将重点学习甲烷的空间构型和取代反应，并为后续乙烯、乙炔等有机物的学习奠定基础。值得关注的是，学生虽已学习元素化合物知识，对物质结构有初步认识，但仅停留在二维层面，对有机物的空间立体结构存在认知困难，而且对取代反应这种反应类型非常陌生，这需要教师精心设计教学活动来帮助学生克服。 2.2设计思路 在教学设计中，将情境、活动、知识、评价、素养五个方面整合统一。根据知识内容特点，确定与之契合并将侧重发展的素养维度。以此为导向，创设情境，围绕情境合理设计教学活动，鼓励学生主动参与学习过程，引导学生深入思考，在活动中习得广义知识。根据活动中的表现，即时评价学生的学习进程和能力发展情况，评估学生核心素养的发展水平。 基于以上认识，根据“甲烷”一课的知识内容特点，确定侧重发展核心素养的其中三个维度，即“科学态度与社会责任”、“证据推理与模型认知”、“宏观辨识与微观探析”。以此为导向，创设“可燃冰”情境，通过可燃冰的开采意义，其主要成分甲烷的结构、性质与用途，以及开采现状和面临挑战三个具体情境贯穿教学始终。围绕教学情境，设计三个学生活动。一是通过定量计算深刻认识甲烷是一种高效燃料。二是搭建甲烷分子球棍模型，分享交流产生疑惑，在教师引导下，根据已有知识和经验，从键角、二氯取代物等多角度论证分析各种可能的合理性，最终根据史料信息确定甲烷的空间结构。三是以甲烷的用途为切入点，引出取代反应，通过宏观现象与微观本质相结合，理解并定义取代反应。同时在各环节即时评价，判断学生在核心素养的这三个维度所达到的水平。具体教学流程见图2。 2.3教学过程 2.3.1创设“可燃冰”教学情境，激发学生学习兴趣，提高课堂参与度 [导入]展示一次能源消费结构图及相应储量图，根据所提供的信息思考两大问题： 如何解决煤炭、石油燃烧引发的环境问题，以及常规化石燃料短缺的困境？ [讨论]开发使用新能源，如太阳能、潮汐能、氢能等。 [讲述]目前，这些能源还无法在短短几十年内进入商业化应用阶段。而另一种新型能源——可燃冰或许可以解决这个难题。 [提问]可燃冰的主要成分是什么？有怎样的能源特性？ [视频播放]CCTV科技之光： 沉睡的能量块——可燃冰。 [学生]可燃冰由甲烷分子和水分子构成，其中甲烷占绝大部分。 [追问]相比于常规能源，它有何优势？ [学生]能量高、储量大、清洁无污染。 [追问]为什么说甲烷是一种高效清洁的燃料？请通过计算评估这一说法的合理性。 已知甲烷、煤炭、液化石油气（主要成分C3H8、 C4H10）的热化学方程式： [结论]相比于常规化石燃料，甲烷热值高，燃烧完全后的CO2排放量低，且不会生成SO2等物质污染环境，因而是一种高效清洁的优质燃料。 设计意图： 以“可燃冰”作为教学情境导入，把学生即将学习的化学知识与其所经历的社会生活实际相联系，有利于激发学生学习兴趣，引导学生关注人类面临的与化学相关的社会问题，提高社会责任意识。通过了解我国一次能源消费结构以及可燃冰的优势，让学生体会可燃冰开采的意义所在。同时，引导学生运用所学知识，结合定量计算的手段，对甲烷与常规化石燃料进行性能比较，使之深刻理解“甲烷是一种高效优质燃料”，并发展其评估交流的能力。 2.3.2运用已学知识，通过证据推理，探究甲烷空间结构 [讲述]甲烷除作为高效燃料外，还可用于合成氯仿、四氯化碳等有机溶剂。实际生产中是如何实现这一用途的呢？结构决定性质，从甲烷的结构入手分析。 [提问]甲烷分子中，C与H通过什么类型的化学键结合？请做简单分析。 [学生]以共价键结合。C最外层有四个电子，分别与4个H的最外层电子作用，形成四对共用电子，即四根共价键。 [学生活动]请写出甲烷的电子式，并以小组为单位利用超轻粘土、塑料吸管搭建甲烷分子的球棍模型。 [展示交流]小組相互展示搭建的模型，产生疑惑。 [提问]搭建的模型主要有三种： 平面正方形、正四面体和正四棱锥。你认为哪一种模型最不合理？为什么？ [学生]正四棱锥最不合理，因为各原子之间相距近，空间分布拥挤。 [提问]原子由什么组成？原子之间存在什么力？当原子与原子相距过近，会有怎样的趋势？共价键之间呢？最终导致什么结果？ [学生]原子是由带正电的原子核与带负电的核外电子构成。原子之间存在引力和斥力。当原子与原子相距过近时，斥力大于引力，就有相互远离的趋势，共用电子对之间也会排斥，导致两根共价键之间的夹角变大。 [提问]共价键之间的夹角称为键角。请比较这三种模型的键角一样吗？ [讲述]由此得到新思路： 可以测量键角作进一步判断。 [史料支持]1874年，范特霍夫和勒·贝尔各自发表论文，提出碳原子的四面体学说[5]。近代，研究者们借助仪器测量甲烷分子键角，得∠H-C-H=109°28′，与正四面体相符。 [讲述]除键角外，还有一种方法可用于判断甲烷的空间构型。 [学生活动]尝试搭建平面正方形、正四面体和正四棱锥这三种构型对应的二氯取代物（CH2Cl2），看看分别有几种同分异构体。 [交流]平面正方形和正四棱锥的二氯取代物均有两种，而正四面体对应的二氯取代物仅一种。 [讲述]实际研究中，发现甲烷的二氯取代物只有一种结构，无同分异构体。 [结论]甲烷的空间构型为正四面体。 设计意图： 本环节立足于学生的最近发展区，指导学生根据已有的共价键知识分析甲烷的分子结构，认识碳原子成键特点；组织学生使用最简单的素材，动手搭建甲烷分子的球棍模型，并为学生创造机会进行师生、生生之间的交往与对话，评估所搭建模型的合理性，发挥学生主体性，培养批判意识；在教师的充分引导下，学生从键角、二氯取代物等多个视角分析论证合理的甲烷空间结构，由此获得探索体验，发展自身证据推理能力，建构认知模型。此外，这也让学生对取代反应和同分异构现象有了感性认识。 2.3.3深入微观结构，理解宏观性质，建立“结构性质用途”的联系 [提问]氯仿、四氯化碳这些有机溶剂是怎样合成的呢？根据各自的分子式，分析谁替代了谁的位置？ [学生]氯原子替代氢原子的位置。甲烷与氯气反应，合成氯仿和四氯化碳。 [演示实验]氯气与甲烷以4∶1混合，并以高压汞灯作为光源[6]。课前已搭建好实验装置（见图3），并检查装置气密性良好。 图3反应发生装置（左）和产物检验装置（右） 将甲烷慢慢注射入图3（左）250mL圆底烧瓶中，来回抽拉，使气体混合均匀，用高压汞灯照射。待黄绿色褪去后，抽取少量气体，拔出针筒，注射入图3（右）的氯化氢检验装置中。打开图3（左）中的止水夹，形成喷泉。 [学生]观察反应过程，描述并解释实验现象。 [播放动画]甲烷与氯气发生取代反应的微观过程。 [师生]借助模型拼插，从微观角度分析甲烷与氯气反应本质。 [提问]甲基自由基除与氯原子结合外，还与谁进行结合？相当于谁取代谁的位置？ [学生]与自身进行结合，相当于甲基取代了氢原子的位置。 [追问]什么是取代反应？ [学生]下定义： 有机化合物分子中的某种原子（或原子团）被另一种原子（或原子团）所取代的反应。 设计意图：从“合成氯仿等有机溶剂”这一用途入手，让学生初步感知取代反应的意义，通过对演示实验现象的宏观认知，以及借助模型拼插活动对反应本质的微观分析，加深对取代反应的理解，建立起“结构性质用途”的联系。最后组织学生下定义，诊断其对取代反应的认识水平。 2.3.4关注可燃冰的开采现状及挑战，逐步培养环保意识，担负社会责任 [拓展视野]从全球天然气水合物地域分布情况来看，约有97%分布于海洋中，仅3%分布在陆地冻土带上。目前，我国探明的可燃冰主要分布于青藏高原、青海地区以及南海地区。2017年5月10日至7月9日，由国土资源部中国地质调查局组织实施的南海可燃冰试采工程取得完满成功。连续试采60天，累计产气超过30万立方米。此次试采成功表明，我国在可燃冰开采理论、技术、工程和装备等方面居于世界领先水平。 [提问]若可燃冰的日开采量超过10万立方米，便可用于商业化。但现阶段开采仍面临着挑战，你认为在开采过程中应考虑哪些因素？ [交流讨论]设备、技术要能应对海底低温高压环境；从环境方面考虑，开采可能影响海底生物的生存环境，可能引发海底滑坡、海啸等地质灾害。 设计意图： “可燃冰开采”作为本课教学情境贯穿教学始终。针对“可燃冰开采过程应考虑的因素”这一问题的回答，诊断学生的环境保护意识和可持续发展意识水平。也由此引导学生关注资源开发过程中的环境保护问题，考虑可燃冰开采对社会可持续发展带来的双重影响，培养学生逐渐形成与环境和谐共处、合理利用自然资源的观念。 3结语 化学学科核心素养包括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、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任五个维度。但在实际教学中，尤其是具体到某一课的教学时，往往难以覆盖所有维度。因此，教师在设计教学时，首先要根据知识内容特点，确定本课要侧重发展的核心素养维度。同时，应注重素养指导下学习情境的创设和学生活动的设计。因为认知是发生在与环境、情境相互作用的过程中，而所有知识都依赖于个人的整合和判断，渗透了个人的情感与信念[7]。只有当学生在情境中亲身经历学习过程，才有可能获得生动而深刻的认识，形成个人的知识体系，将习得的知识在日后的实践中迁移与应用。此外，应实施“教、学、评”一体化教学，关注学生课堂中的表现，通过学生自评、同伴互评和教师评价多种方式，即时评价学生的学习进程和能力发展水平，不断改进教学，从而有效促进学生核心素养的发展。 参考文献： [1]柳夕浪. 從“素质”到“核心素养”——关于“培养什么样的人”的进一步追问[J].教育科学研究， 2014，（3）： 5～11. [2]李润洲. 核心素养视域下的知识教学[J].教育发展研究， 2017， 37（8）： 69～76. [3]俞建锋. 基于宏微结合导向下的“离子反应”单元整体教学设计[J].化学教育， 2018， 39（1）： 43～47. [4]张华. 论核心素养的内涵[J].全球教育展望， 2016， 45（4）： 10～24. [5]周嘉华， 张黎， 苏永能. 世界化学史[M].吉林： 吉林教育出版社， 1998： 231， 243. [6]吴育飞， 张中强， 张萍. 甲烷氯代反应条件的系统化探究与教学实施策略的优化[J].化学教育， 2015，36（21）： 57～61. [7]张良. 论素养本位的知识教学——从“惰性知识”到“有活力的知识”[J].课程·教材·教法， 2018， 38（3）： 50～55. |
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