基于学生核心素养培养的真实性情境教学设计与实施

钱柳云

摘要：教师基于真实性情境对教学內容进行整体性设计与实施，使学生在真实性情境中感受学科知识来源于生活，能够在已有认知和生活经验的基础上自主建构学科知识，对知识形成整体性理解，更好地引发思考、激发思维、改进方法，由內而外地调动学生学习热情，保持学生学习兴趣，发展学生化学学科核心素养。

关键词：核心素养，真实性情境，教学设计与实施

文章编号：1008-0546（2020）05-0047-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.05.012

一、研究背景

高中必修化学课程设置了主题内容，旨在促进全体学生在宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任五大化学学科核心素养方面都有一定的发展。高中化学教材涉及知识面广，知识点多，在一些课堂上，教师把教学内容孤立地传授给学生，以致于学生困于寻找知识间的相互关系和内在逻辑，难以当堂消化所学知识，更不能灵活运用所学知识。久而久之，这种唯知识论的传授教学让学生“食”之无味，学习后劲严重不足。学习过程应该是一个遵循自然规律不断探寻未知和解决问题的过程。因此，本文就此做一些有益的探索，着力于研究教师基于真实性情境对教学内容进行整体性设计与实施。

真实性情境是指为教学开展提供的一种有真实意义、能帮助学生在原初或相似的生活和生产情景中发现问题、探寻未知、解决问题，使得教与学围绕社会问题顺利展开的情境。这样的教学过程使学生在真实性情境中感受学科知识来源于生活，能够在已有认知和生活经验的基础上自主建构学科知识，对知识形成整体性理解，更好地引发思考、激发思维、改进方法，由内而外地调动学生学习热情，保持学生学习兴趣，发展学生化学学科核心素养。

二、基于学生核心素养培养的“常见物质的检验”教学设计与实施

该内容属于苏教版《化学1》专题1第二单元，这部分内容知识层面要求不高，但是对操作技能和思维层面有较高要求。需要学生初步学会物质检验的实验技能，体验和了解化学科学研究的一般过程和方法，认识实验在化学学习和研究中的重要作用。化学研究过程中，人们常常会根据某些基本特征、变化条件、反应现象等对常见物质进行检验，以确定物质的组成。本堂课内容主要组成部分包括Cl^-、SO⁴、NH⁴等的检验方法和金属元素的焰色反应。“化学家眼中的物质世界”专题的设计是以“物质”为中心展开的，从物质的分类、变化到物质的分离、提纯及检验，再到物质的微观结构，让学生对“物质”的整体知识有较为全面的了解。常见物质的检验作为本专题的重要组成部分，安排在“丰富多彩的化学物质”研究之后，而又在具体的元素化合物知识之前，在整个高中化学学习中有着举足轻重的地位，起着承上启下的作用，旨在落实学生的化学实验技能和研究物质的方法，是提高全体学生化学学科核心素养的良好开端。

学生在九年级已经储备了一定的物质检验知识，但还需进一步总结和提炼以达到系统化。本节课选择Na⁺、K⁺、Cl^-、SO^2-、CO2-、NH⁴⁺等常见离子作为检验对象，复习归纳初中化学知识，学习常见物质的检验方法，介绍焰色反应和现代仪器分析法，让学生了解物质检验手段的多样性，训练实验操作技能，感悟物质检验过程中防止干扰的实验设计和多种物质检验方案的设计，也为今后进一步学习无机物和有机物的检验埋下了伏笔。基于此，笔者根据教材设计教学思路如图1所示。

1.引入新课

[导课]视频1：2018世界杯，俄罗斯晋级八强的那场比赛前进场准备和俄罗斯获胜欢呼、庆祝的片段。

[引言]2018年世界杯，东道主俄罗斯击败对手西班牙队挺进八强。整个俄罗斯沸腾了！持续欢庆的氛围和五彩缤纷的焰火萦绕整个俄罗斯。

[教师]美丽的焰火是怎么形成的呢？

设计意图：由2018世界杯事件引出焰色反应，既在意料之中，又在开始的视频1中（放大球员上场前用鼻子猛嗅的动作）为常见物质的检验埋下了意料之外的伏笔。真实性情境来源于生活或生产，有利于引出主题、激发思维。已有认知和经验基础有利于学生自主建构知识，促进学生形成分析解决实际问题的必备品格、关键能力和正确的价值观。

2.环节一：化学色彩

[教师]让我们也尝试营造一下欢庆的氛围，架起一堆篝火吧！

（投影）实验探究一：将氯化钾、氯化钠、硫酸钠、硝酸锶、硫酸铜溶液分別灼烧，另外再灼烧细铜丝，提醒学生注意观察焰色，并记录现象。

师生合作实验：向五孔纯铝质模具中加入酒精后点燃（如图2），将不同溶液分别装入加湿喷雾仪喷向淡蓝色火焰，用外接摄像头将现象直接投影到屏幕，学生依次观察记录实验现象。

[教师]从以上物质灼烧所呈现的焰色中能找到什么规律？

[学生]金属或它们的化合物在火焰上灼烧时，会使火焰呈现相同的颜色。

（投影）许多金属或它们的化合物在火焰上灼烧时，都会使火焰呈现特殊的颜色，这叫做焰色反应。（焰色反应原理图，物理变化的属性）

[教师]有谁知道焰色反应可以有怎样的应用呢？

[学生]制作礼炮烟火，还可以检验物质。

[建构方法]Na⁺、K⁺检验方法：焰色为黄色则存在钠元素，焰色为浅紫色则存在钾元素。

（投影）1762年，马格拉夫研究对比了各种钾盐、钠盐的物理性质，并证明了这两种盐的区别，还发现了用焰色反应鉴别钾、钠的方法。

（投影）各种焰色反应对比图片。

[知识建构]（1）部分金属元素有焰色反应现象，有的金属元素则没有，如镁、铝、铁、镍、铂等。

（2）铂丝或细铁丝在做焰色反应前，先用稀盐酸洗净，并在火焰上灼烧至五色，再蘸取被测液进行实验。

教师演示实验：稀盐酸洗净铂丝，并在火焰上灼烧至与火焰颜色相同，再蘸取物质的量浓度相同的氯化钾和氯化钠的混合溶液放在火焰上灼烧。

[教师]看到了怎样的焰色？

[学生]黄色。

[教师]按理灼烧氯化钾焰色为浅紫色，但混合液灼烧时呈现了较深的那种焰色。

[知识建构]（3）由于酒精灯火焰呈黄色，会掩盖浅紫色，所以在观察钾元素焰色要透过蓝色钴玻璃。

设计意图：由2018世界杯欢庆中的烟火情境过渡到焰色反应的教学，在做焰色反应时选择了铝型材质定制的五孔模具，加入酒精后点燃，焰色为淡蓝色，比酒精灯更适合观察各种不同物质灼烧的焰色。另外，改用加湿喷雾仪将不同的溶液喷向点燃的火焰，使得焰色反应形、色更震撼！而在进一步深入理解黄色火焰会掩盖浅紫色时，因该操作已经适合用铂丝操作，所以又回归到了传统用铂丝蘸取的实验，巩固了基础实验操作。世界杯中某些画面的出现使以Na+、K⁺检验为主的焰色反应知识层面上升到常见物质检验的层面。从培育化学学科核心素养的视角出发，该部分內容设计依据课程标准，立足基础教材，融合化学史实，使课堂既直观又厚重，有利于发展学生“科学态度与社会责任”的核心素养;由情境引发思考，让思考促进思维，通过师生合作的对比实验和教师演示实验来呈现较为抽象的化学原理，有利于引导学生从宏观的实验现象和实验过程的变化进行反思和辨识，为学生从微观变化角度探析化学原理奠定宏观认知的感性支撑，促进“宏观辨识与微观探析”素养的提升。

3.环节二：化学剪影

[教师]俄罗斯人在举国欢庆时，一些西方媒体却发出了很多质疑声。

（投影）视频1中俄罗斯足球队员进场前频频有人把白色团状物放鼻孔下嗅的图片。

[教师]从图片中你看到了什么？又想知道什么？

[学生]俄罗斯足球队员在嗅白色的东西，这个神秘物质X是什么？会不会是兴奋剂啊？

（投影）外媒的报道：

[教师]同学们是否对俄罗斯队医提到的嗅盐感兴趣？

（投影）在17世纪，嗅盐的制备就有了记载，主要通过蒸馏雄鹿的角和蹄的刨片获得，结晶后就是碳酸铵，因此，也称为鹿角酒或者鹿角精。

（投影）关于嗅盐介绍的网络截图。

[教师]你能根据已储备的知识鉴别出碳酸铵溶液吗？

[教师]你已经具备的离子检验方法有哪些呢？

[教师]大家真的都掌握了吗？老师对其中SO4^-检验的描述还不太理解，你们能通过我的实验来帮我解释一下吗？

教师实验：取样硫酸钠和亚硫酸钠溶液，分别先加盐酸，再加氯化钡溶液;再取样硫酸钠和亚硫酸钠溶液分别先加稀硝酸，再加氯化钡溶液。

[学生]根据现象的不同可以判断SOr检验时加盐酸和氯化钡溶液更合适。

[教师]先加氯化钡溶液还是盐酸，滴加是否有先后顺序？

[学生]为防止Ag+干扰，要先加盐酸，无现象后再加入氯化钡溶液，如果出现沉淀说明原溶液中有SO4^2-存在。

[建构方法]

[教师]具备了以上知识，同学们可以挑战一下自己啦！

（投影）实验探究二：已知1、2、3、4号样品是混淆放置的氯化钠、氯化钾、硫酸铵、碳酸铵样品溶液中的一种，请你根据现有实验器材设计方案，找出碳酸铵，并探究如何区分这几种物质。

学生实验：学生从提供的氢氧化钠、盐酸、稀硝酸、硫酸、硝酸银、氯化钡、氯化钙、澄清石灰水溶液，以及塑料透明滴板、试管、带导管橡皮塞、试管夹、滴管、烧杯、酒精灯、火柴、铂丝、玻璃棒、镊子、洗瓶、抹布、红色石蕊试纸、蓝色钴玻璃等中选择试剂和仪器进行实验。

[学生讨论]根据……，可以确定……

设计意图：这一环节从焰色反应顺利过渡到实验室药品中常见阳离子的检验，再到“生活中常见的物质是什么？”的探索，把本节教学内容中要达成的目标分解为了融合情境又梯度合理的发展性任务，更具有启发性和生成导向作用。为了达成常见物质检验的能力培养，该部分内容采取了“收-放-收”的教学策略。一开始对神秘物质可能性的猜想会比较广泛，所以通过提供媒体报道信息将发散的思绪先“收回”，讓学生把视线移向嗅盐;又通过“你能根据已储备的知识鉴别出碳酸铵溶液吗？”这个问题引导学生运用已储备知识“放开”手脚去尝试，通过设计实验方案进行操作并运用逻辑推理来探明物质的组成，最后通过学生归纳总结又从技能操作层面上升为“收获”感悟科学研究的一般过程上来;无论是分组实验前的可行性论证，还是建构方法时滴加试剂顺序的讨论，引导学生对物质的性质及其变化提出可能的假设，收集实验证据，并基于证据进行分析推理，能根据物质及其变化的信息建构模型，建立物质检验的思维框架。环节二在提高学生“科学探究与创新意识”“证据推理与模型认知”的核心素养上做了有益的尝试。

4.环节三：化学魅力

[教师]你们相信神秘物质真的是嗅盐吗？今天这个神秘物质X来到了我们的试剂瓶中，你是否可以揭开其神秘面纱呢？

（投影）实验探究三：请你设计方案，探究神秘物质X的成分。

教师活动：引导学生先观察物质状态，闻其气味，再指导用玻璃棒去触碰液体中白色物质，初步确定白色物质为棉花，进一步探究周围的液体是什么溶液。

学生实验：从神秘物质X的试剂瓶吸取了液体，再结合以上提供的试剂和器材进行实验。

[学生]闻到浓浓的氨味，为什么加盐酸没有气泡，加氯化钙也没有沉淀？……根本就不是嗅盐，而是氨水吧！

[教师]俄罗斯队医也提到了“就是一般的氨，用棉花浸润后吸入”，也就是氨水棉球。难道俄罗斯队员真的使用的是不属于兴奋剂的氨水棉球吗？就没有其他物质混合在其中？仅仅靠同学们现在掌握的知识，还不能完全分析清楚这个神秘物X。借助现代化检测手段我们可以对物质成分了解得更清晰。

（投影）仪器分析法（结合相关仪器的图片和功能）

1.元素分析仪确定物质中是否含C、H、O、N、S、Cl、Br等元素。

2.紅外光谱仪确定物质中是否存在某些有机原子团。

3.原子吸收光谱确定物质中含有哪些金属元素。

[教师]经过这节课的学习，你的哪些知识被唤醒了，你又学到了哪些新的知识？

[学生]谈学习所得，归纳出常见物质检验的一般流程。

教师活动：根据学生陈述动态生成板书：观形→察色→闻味→明性→辨质（如图3）。

[建构方法]

（投影）1.医院血液自动化检测流程视频2。2.太湖水文检测船的工作视频3。

[结束语]化学正使生命更健康！环境更优美！生活更美好！

[当堂训练]略

设计意图：学生由一开始辨别出碳酸铵以为探究已经接近真相，到发现神秘物质X另有其主，可仅凭现有知识还不可能对所有常见物质“识得庐山真面目”，从而激发出更高的学习和探究的热情。在这一探究过程中，学生感悟了研究常见物质的一般程序：观其形、察其色、闻其味、明其性、辨其质，循着“初建→完善→应用→发展”思维模型的主线，再次强化了“证据推理与模型认知”的核心素养。结束前的视频2侧重于检测保障身体健康，另一段视频3侧重于检测保护环境优美，增强了人民对美好生活向往的信心！让知识、生活与生命深刻共鸣！激发了学好化学更高层次的价值追求，那就是意识到化学科学可以创造更多物质财富和精神财富、改善人民的生活，使得“科学态度与社会责任”素养得以终身持续发展。

三、结语

教师通过创设丰富有趣的真实性情境，引导学生发现实际问题，迎接具有挑战性的学习任务，同时又引领学生开展自主、合作和探究学习，多元思考，多方协商，并将自主建构的知识应用到解决问题的过程之中。学生在学习过程中能形成一定的思维模型，掌握了学习的科学方法，深化了良好的思维品质，发展了化学学科核心素养。