基于学科素养取向的教学实践

周玉燕

摘要：以“弱电解质的电离”为例，阐述了利用手持技术解决抽象概念建立过程的可能性。利用该实验手段探究了醋酸稀释过程导电率变化的区别，醋酸的电离平衡建立的微观过程，从而对醋酸的电离进行了宏观表征、微观表征、符号表征和曲线表征。探讨了如何在四重表征的教学模式下，通过化学概念建构培养学生的学科核心素养，并对学生在学前和学后进行了测评，对其关于电离平衡观念的建立进行了比较。

关键词：弱电解质的电离；四重表征；核心素养；手持技术

文章编号：1008-0546（2018）11-0033-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.11.010

一、研究的背景

《普通高中课程标准（2017）》指出了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”5个方面。

多重表征理论（Mufti-Representation）指执教者将间接经验通过多种信息渠道表达出来，让学习者自行将新信息和已掌握的知识做关联，从而重新组织认知结构并逐步形成新的概念 [1]，执教者通常将其应用于化学概念的教学中。钱扬义、毕华林、黄婕等学者在经历了大量教学实践工作后提出了四重表征教学模式（Tetra-Representation Teachingodel） [2，3 ]。教学工作者通常将其应用于引导学生从本质上建构化学概念、反应本质及原理的教学过程。

二、“弱电解质的电离”的教学设计和实施

化学概念是指将化学现象、化学事实经过比较、综合、分析、归纳、类比等方法抽象出来的理性知识，它是剥离现象的一种高级的思维形态，反映了化学现象及事实的本质 [5]。目前中学现行使用的三个版本的教材，关于弱电解质电离过程的建立的描述都只是停留在一个较为模糊化的过程，并没有采用实验手段来获取弱电解质的电离存在平衡的事实或证据，让学生能够“看到”“弱电解的电离平衡建立的过程”。因此“弱电解的电离”的概念在这三个版本的教材中，不论对于教师的教学还是学生的学习都是一个难点。

笔者曾有幸在一节省级公开课中，尝试利用手持技术将醋酸的电离平衡设计成实验，探索了在四重表征的教学模式下如何在化学概念教学中培养学生的学科核心素养。

1.“四重表征”教学模式下建构学科核心素养

（1）环节1：创设生活情景→宏观表征

教师：某“养生广告”告诉我们：酸性体质的人易生病，所以我们必须摄入某种保健品来调节体内酸性物质，从而使我们具有健康的“碱性体质”。众所周知，“山西人爱吃醋，家家有个醋葫芦”，那么山西人岂不是病倒了一大片？今天这节课，我们就以山西人最喜爱的“醋”入手，揭秘“养生广告”的真相。当你将醋酸溶于水后，除了闻到酸味，还看到什么了吗？那么是否说明醋酸在水里没有任何变化呢？

学生陷入沉思。

教师：这节课，我们将借助手持技术，一起探究醋酸溶于水到底发生了什么变化。是否会真的影响人的体质的酸碱性。

设计意图：化学知识来源于生活情境和实践，并且为我们的生活服务。具有一定感性经验的情境创设既有利于学生从生活中發现化学的神秘之处，又有利于激发学生的学习兴趣，从而以主人公的态度进入学习者的角色，从化学的视角认识和解决问题。将“酸性体质或碱性体质”之说作为一个“情景脉络”，让学生扮演“科普工作者”探秘“养生广告”的真实性。实现“宏观表征”从而培养学生“科学精神与社会责任”的核心素养。

（2）环节2：宏观表征→微观表征→曲线表征

教师：动画演示醋酸溶于水的过程。从动画演示过程中，可以看出醋酸在水中以醋酸根、氢离子和醋酸分子的形式存在。这个过程我们看不见任何的明显现象，该如何验证醋酸溶于水形成了醋酸根和氢离子呢？

教师：介绍电导率传感器装置（图1）。播放预先录制的实验视频，得到的醋酸的电导率随溶液体积的变化曲线（图2）。曲线变化的原因是什么呢？

学生：陷入思考。

设计意图：对于醋酸的电导率随着溶液体积的变化曲线，学生在高一的习题中早就耳熟能详了，但是他们对于这条曲线是怎么通过实验得出的，并不清楚。笔者在这里通过手持技术展示这个实验过程，意于启发学生从微观角度探索醋酸溶于水可能发生哪些变化，培养学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养；使学生认识到这条曲线并不是凭空捏造的，是基于一定的实验得出的，使学生认识到实验结论是通过证据推理得到，从而培养学生“证据推理”的核心素养。

（3）环节3：宏观表征→微观表征→曲线表征

教师：图2中曲线上的每一点导电率都在不断地变化，你要如何证明其中一点电导率的具体变化情况？

学生甲：将醋酸滴加到水中，测其导电率的变化。

学生乙：醋酸的体积和水的体积必须测出。

师生：共同完成实验，得出醋酸溶于水建立电离平衡过程的曲线（如图3所示）。

设计意图：此环节是本节课的亮点之一，也是突破难点的环节。学生在环节2中获得“手持技术”这个新信息，在环节3中能够利用这个新信息加以应用：一直连续变化的曲线，怎么让它停下来呢？笔者适时给出了提示，降低了难度，引导学生构建了弱电解质溶于水的电离平衡的建立过程的模型，培养了学生“证据推理与模型认知”的核心素养。

（4）环节4：符号表征

师生：分析曲线变化的原因。

学生：用化学用语表示醋酸电离平衡过程。

CH3COOH[?]CH3COO-+H+

教师：醋酸电离的程度如何呢？

学生：测H+的浓度。

教师：能否用类似化学平衡常数来表示醋酸电离平衡的程度呢？

学生：根据实验所得的数据完成电离平衡常数的演算。

设计意图：学生在建构了宏观表征、微观表征、曲线表征的基础上进行思考：醋酸电离的程度用什么物理量表征呢？该如何从定量的角度去表征醋酸的电离程度？进而引发学生思考“这个物理量怎么测量得到？”，学生根据实验目的进行实验设计，对所得的曲线进行加工并获得结论，培养了学生“科学探究与创新意识”和“证据推理与模型认知”的核心素养。引导学生从化学平衡常数入手，进行模型认知的应用，使学生的思维完成从定性分析到定量分析的转换，培养学生基于证据进行分析推理的学科核心素养。

（5）环节5：构建“四重表征”之间的联系

教师：请你们用刚才所学的知识揭秘“养生广告”的真实面目。

学生：结合“四重表征”的教学思维导图，小结本节课的知识要点。

设计意图：学生将“可逆反应的平衡移动原理”的模型，迁移应用至“弱电解质电离平衡的移动”判断“酸性体质或碱性体质”之说的真实性，激发学生运用所学的化学原理去分析生活中的“养生谣言”，从而培养学生“科学精神与社会责任”的核心素养。

2.学生课后的评价反馈

我们通过在学习前后分发给学生同一份问卷，检测学生对于电离平衡观念的看法，以此作为对比来检验本节课所用的教学模式对于核心素养观念的效果。分发58份问卷，收回52份问卷，问卷调查有效。从图4、图5的数据表明教学效果是令人满意的。

3.结论

关于“弱电解质的电离”的教学创新设计很多。为了更好地落实“化学学科的核心素养”，笔者对概念原理的教学模式做了新的探索。从学生熟悉的真实的生活情境出发，在化学反应原理的概念教学中利用手持技术采取“四重表征”的教学模式，通过提出不同的问题实现了学生在不同的表征之间进行转化，这样有利于学生在学习抽象概念过程中对概念整体的理解和把握。手持技术的利用更是使学生实现了定性实验向定量实验的转变——曲线表征，可以给予学生更广阔的逻辑思维空间和判断依据，是培养学生学科核心素养的强有力的手段之一。

参考文献

[1] 钱扬义.高中师生化学学科关键词概念结构的研究[M].广州：华南师范大学，2008

[2] 林建芬，盛晓靖，钱扬义.化学“四重表征”教学模式的理论建构与实践技巧——从15年数字化手持技术实验研巧的回顾谈起[J].化学教育，2015（7）：1-6

[3] 钱扬义，等.化学概念与化学“学科关键词”的学习与认知[M].北京：科学出版社，2009：168-172

[4] 任斌.基于四重表征教学模式的高中化学概念教学研究[D].银川：宁夏大学，2017

[5] 鄔超琼.化学模糊概念的教学及反思[J].中学生数理化（教与学），2011（5）

[6] 樊琪.心理科学[J].2005（6）：1374-1378