例谈“素养为本”的化学教学设计策略

摘要： 基于发展学生化学学科核心素养的要求，结合自身课堂教学实践的具体案例，从构建教学主线、精选情境素材、问题引领活动、设计创新实验和重视内容结构化等五个层面开展“素养为本”的化学教学设计策略的探讨。

关键词： 素养为本; 教学设计; 化学学科核心素养; 设计策略

文章编号： 1005-6629（2021）02-0043-05

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

《普通高中化学课程标准（2017年版）》要求教师积极开展“素养为本”的课堂教学实践，主动探索“素养为本”的有效课堂教学模式和策略。学科核心素养是学生在学科学习过程中所蕴育的内在修养（必备品格）与外发力量（关键能力）综合作用的结果，学科核心素养的发展依靠学生本身的内源性学习力，即学生主动探究、自主建构知识的过程是前提[1]。这需要教师深入挖掘教材显性知识背后学科核心素养的内涵，在指向核心素养培养的目标指引下，创造性地设计教学方法和实践过程。

1  构建教学主线，促进学生整体认知

“主线”是主要线索的简称，是事物发展的线索。“教学主线”是指教师依据课程内容的特点和课程目标的要求，将教学内容进行有机整合和建构的媒介。它使课堂教学内容之间建立清晰的逻辑关系，彼此融通共生，由此生成完整的知识链、价值链和意义链，是课堂教学设计的内核，能让整节课在教学环节上层层递进，环环相扣，首尾呼应。“教学主线”可以围绕某一教学单元形成核心知识链，也可以始于一种情感，形成情感发展链，也可以源于历史发展脉络，形成社会进步链。“教学主线”不仅可以取某个视点单独成线，而且可以构建两条甚至更多主线服务于教学，甚至可以细化成不同的暗线，体现课堂结构的清晰程度。一般建议设计主暗线，主线为“主题线”，暗线为“任务线”。具体案例如表1所示。

如在“沉淀溶解平衡在工业生产中的应用”课例中通过播放“铜矿污水淘金减少重金属污染”的新闻视频，引导学生认真观看视频，提取与化学有关的关键信息。师生共同提炼本节课的任务： 怎样使含铜污水变成达标水？具体过程如下：

任务一： 寻找转化方法： Cu2+转化为Cu（OH）2

[问题1]怎样使铜矿污水成为达标水？

[教师]展示资料（见表2）。

[学生]根据资料信息和已有知识提出解决方案： 通过加碱的方法除去Cu2+。

[实验1]向装有10mL含Cu2+的酸性污水的小烧杯中，加入氢氧化钙粉末适量，搅拌，加水至40mL，再搅拌，静置。

[学生]小组完成实验，汇报实验现象： 产生蓝色沉淀，蓝色溶液变成无色。

[问题2]pH=7的水中c（Cu2+）达到排放标准了吗？怎样定量分析这个问题？

任务二： 检验沉淀完全： Ksp的应用

[学生]利用溶度积常数Ksp[Cu（OH）2]定量计算出pH=7时c（Cu2+）=2.2×10-6mol·L-1>1×10-7mol·L-1。

[教师]追问怎样做才能使铜矿污水中的c（Cu2+）达到排放标准？

[学生]小组讨论，提出两种解决方案： 提高碱性或改变温度。

任务三： 寻求再轉化方法： Cu（OH）2转化为CuS

[教师]引导学生分析Ksp的影响因素，基于常见难溶性铜的化合物溶度积常数（见表3）探寻新的解决方案： 将Cu2+转化为CuS。

[实验2]取实验1中含铜废水的上层清液1～2mL，静置后加入1～2滴Na2S溶液，观察现象。

[学生]完成实验，展示成果，交流汇报。

[教师]展示市场常见硫化物的价格： Na2S固体2300元/吨，ZnS（闪锌矿）1800元/吨，FeS（硫化亚铁矿）320元/吨。

[学生]沉浸在解决问题的喜悦之中，却又发现了成本问题。

[实验3]向含铜废水中加入少许FeS粉末，振荡，观察现象。

[学生]带着疑惑完成实验，尝试定量分析FeS[Ksp（FeS）=6.4×10-19]与上层清液中低浓度的Cu2+反应转化为CuS的可行性。学生从定性实验转到理论分析和定量计算，验证了可行性，解开了心中的疑惑。

由此可见，本节课紧紧围绕教学主线“铜矿污水如何转化为达标水”和暗线“寻找转化方法”“检验沉淀完全”“寻求再转化方法”，让课堂脉络清晰，层层推进，精彩纷呈，师生好比沿着一条精美的旅游专线，遨游于知识的海洋。这样的课堂教学设计不仅能促使学生形成严密的逻辑思维，而且有利于学生对教学内容形成整体认知。

2  精选情境素材，发展学生关键能力

情境能促进学生知识的掌握和思维能力的发展，为知识理解的精深化提供丰富的语境。情境蕴含着知识迁移与运用的触发条件，是教学活动和素养培育场[2]。知识转化为素养离不开情境，精选主题情境素材，构建真实问题情境中学习的认识路径，是知识通往素养的必然要求。在核心素养的各项要素的研究中，一般均强调如何将其运用于新的情境和未来发展中。为适应信息时代和知识社会的需求，核心素养指向解决复杂问题和适应不可预测的情境的能力[3]。所以，教学中创设一个真实的、有意义的教学情境尤为重要，其中最常见的就是“生活情境”或者“实验情境”（见表4）。

如在“SO2的性质与用途”课例中，以“干红葡萄酒中含微量SO2的标签”创设情境，引发学生思考： 葡萄酒中为什么要含有微量的SO2？与SO2的哪些性质有关？SO2还有哪些性质？结合已有研究元素化合物的方法，如何开展SO2的性质研究？在这一系列问题的驱动下，学生基于物质类别和元素化合价的角度开展实验探究SO2的性质，并将SO2的性质与在葡萄酒中的作用进行关联。另外，通过“SO2形成酸雨过程的图片”创设情境，引发学生认识什么是酸雨？酸雨有哪些危害？为什么会产生酸雨？如何进行酸雨的防治？引导学生建构知识体系的同时突出元素化合物特有的STSE教育价值，认识科学态度与社会责任之间的关系。这样的设计能有效驱动学生在真实情境下进行问题解决，开展分类与概括、推理与论证、模型与解释、符号与表征等具有学科特质的学习活动，发展学生的关键能力。

3  问题引领活动，发展学生高阶思维

教学活动的设计应该指向学生学习能力的进阶。基于问题解决的学习活动是实现学生学科核心素养发展的重要路径。实践表明，基于真实情境下的“问题串”更能引发学生深度学习的发生。“问题串”是指教师根据教学内容和学生已有的经验和水平，围绕一定教学目标，将学科内容按照一定的逻辑顺序精心设计的一系列问题。“善教者，必善问”。教师围绕一系列“问题串”，通过学生的回答和反馈，继续提出新问题，引导学生对知识进行深度学习，帮助学生在知识技能水平和素养提升两个方面同时发展。按照布鲁姆认知水平分类法可将问题分为记忆、理解、应用、分析、评价、创造等。实际教学中，教师可根据不同的教学内容和教学目标，合理设置不同水平类型的“问题串”（见表5）。

上述教学案例都表明“问题串”驱动下的课堂教学不再平铺直叙，而是充满着悬念、争辩和活力。高中生已经具有较强的逻辑判断和抽象思维能力，他们更希望通过自己的主动探究、推理论证和综合分析获得知识。因此，教学中教师不能一味地向学生传授或灌输知识，只有精心设计有价值的“问题串”，才能有效地发展学生的高阶思维，提升他们分析问题和解决问题的能力，形成研究和解决问题的基本思路。

4  设计创新实验，培养探究创新意识

化学是一门以实验为基础的学科，化学实验作为认识物质及其变化规律的手段，具有重要的认识论和方法论功能。创新是以实验为手段的科学探究的一个重要特征[4]，通过创新实验不仅可以激发学生的学习兴趣，而且能激发学生的探究欲望和创新意识，成为提升学生化学学科核心素养的载体。教学实践中发现有些实验设计比较单一，难以满足学生思维活跃、敢于挑战以及对新事物充满好奇心和自我创新的需求。随着现代技术的不断革新和技术手段的不断进步，加上人工智能的普及等诸多因素为实验的创新设计创设了有利条件。因此，教师要认真挖掘实验教学的功能与价值，积极开发创新实验。有关教学案例如表6所示。

Na2CO3与盐酸反应将注射器中的稀盐酸缓慢挤压到滴有酚酞的Na2CO3溶液中，观察到气泡从无到有，由少到多，有助于学生理解该反应的过程。

金属的吸氧/析氢腐蚀先创设铁粉腐蚀的中性和酸性环境，再连接压强传感器，读出压强值。

固液分离用脱脂棉制作简易、快速过滤器，适用于少量的固液分离实验。

SO2、 Cl2等有毒气体的性质实验课前用注射器收集好气体，课上可以完成气体颜色、状态、溶解性等物理性质鉴定，还可以利用点滴板完成微量化的性质实验。

教师可根据不同的实验内容和特点，将有些陈旧的效果不佳的实验进行趣味化、微型化、绿色化和数字化改进，尽量安排分组实验和探究实验，给予学生在实验中动手动脑的机会，培养他们敢于质疑、大胆创新的意识，促进学生“科学探究与创新意识”素养的真正落实。

5  重视内容结构化，外显学生思维路径

学科核心素养的培育不是空中楼阁，需要以学科内容的学习为载体，让学生在化学学习过程中建立起系统化、结构化的认识，形成具有内在逻辑关系的知识结构和具有统摄性的学科基本认识[5]，促进化学学科知识向化学学科核心素养的转化。内容结构化主要有： 基于知识关联的结构化、基于认识思路的结构化和基于核心观念的结构化。例如，在“铁及其化合物”的教学中可以构建“价类图”（见图1）[6]，以促进学生认识物质转化知识的结构化和认识思路的结构化。

当然，学科内容结构化要遵循一定的方法和原则，不仅要做到重点突出、科学合理，而且要给学生以美的享受，促进他们形成认识的程序、线路或思维框架。所以，于一节課而言，教师应结合学生的学情和教学内容的特点，努力做到“胸有丘壑，落墨生辉”。在教学过程中，教师还要鼓励和引导学生积极参与学科内容结构化的设计，这有助于培养学生思维的逻辑性、深刻性、创造性和批判性，实现学生思维品质的提升和真正意义上的高效学习。

“看似寻常最奇崛，成如容易却艰辛”。每一节优秀课例的教学设计背后都凝聚着教师的辛勤汗水与智慧，需要教师不断地努力学习、反思与提升，以及对教学素材的精心收集、积累与加工，同时也离不开团队成员间的团结协作。当前，基于“素养为本”的课堂教学设计应思考“培养什么样的人，如何培养人”的问题，着眼于发展学生的思维、构建学科观念，立足于课堂教学环节的每一个细节，不断尝试，精心打磨、提炼和总结。只有这样，核心素养的培育才能真正落地。

参考文献：

[1]杨玉琴， 倪娟. 学科核心素养视域下的教学目标： 科学研制与准确表达[J]. 化学教学， 2019， （3）： 1～7.

[2]江合佩. 走向真实情境的化学教学研究[M]. 福州： 福建教育出版社， 2020： 11～12.

[3]杨玉琴， 赵华. 核心素养视域下的初中化学专题复习课教学策略[J]. 化学教学， 2018， （6）： 41～42.

[4][5]杨梓生， 吴菊华. 化学学科核心素养研究及实践培育[M]. 上海： 上海教育出版社， 2020： 59， 157.

[6]张丽华. “素养为本”的元素化合物知识教学——以“铁及其重要化合物”为例[J]. 化学教学， 2019， （8）： 61.