“素养为本”的化学教学设计策略

闫银权

摘要：以“氧化剂和还原剂”的教学设计与教学为例，建构“素养为本”的化学教学设计思路。形成了创设真实的问题情境，引导学生开展探究式、问题解决式学习，进行“教、学、评”一体化设计的教学设计，实践证实较好地达成了素养目标。

关键词：素养为本;化学教学;氧化剂和还原剂;氧化还原反应

文章编号：1008-0546（2021）03-0051-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.012

化学课程标准（2017年版）提出化学是落实立德树人根本任務、发展素质教育、弘扬科学精神、提升学生核心素养的重要载体[1]。开展“素养为本”的化学教学是发展学生核心素养的主要途径，笔者经过自身的教学探索，建构了“素养为本”的化学教学设计的一般思路与策略。现以“氧化剂和还原剂”[2]的教学设计与实施为例，加以阐明。

一、“素养为本”的化学教学设计

1.“素养为本”的化学教学设计思路

化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”等5方面[3]，体现了化学学科的思想、观念和价值追求。如图1是开展素养为本的化学教学设计的基本思路。首先，教师认真研究课程标准相关内容和教材编写意图，挖掘课题内容对学生核心素养发展的价值。其次，结合学生具体情况，确定适宜的学习目标与评价目标。第三，以引导学生运用化学思维方式分析和解决问题为思路，精心设计与目标相应的学习任务、活动，真实情境，引领问题。同时各环节嵌人诊断学生核心素养发展的学习评价策略。

2.“素养为本”的化学教学设计策略

（1）解析课标、教材，挖掘素养价值

深度解析课程标准，研究教材内容，挖掘教学内容所承载的素养发展价值是教学设计的起点，也是重点。只有找准素养发展方向，才能更有效地发挥课堂教学的教育教学功能。

氧化还原反应是高中化学课程的核心概念，从化合价角度丰富学生的化学学科观念。氧化还原反应是预测、研究物质化学性质及实现物质转化的重要方法，在生产、生活等各方面具有广泛的应用，因此具有重要的学科价值和社会价值。本课题共2课时，本案例为第2课时。基于课标及教材确定本课时核心素养发展目标见表1。

（2）基于核心素养、制定学习目标与评价目标

化学学科核心素养是化学学科课程目标，课时学习目标是课程目标拆解的一部分。基于核心素养制定学习目标必须明确“为何而学”，即核心素养价值;明确如何学，即学习方式;明确学得如何，即评价目标。由此设计本节课的学习目标和评价目标如表2所示。

（3）精心设计学习任务和活动、转变学生学习方式

学习任务和学习活动的设计是整个教学设计中最为关键的步骤，因为学生是通过学习活动完成学习任务而获取知识、形成科学观念、提高核心素养的。国务院办公厅发布了《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》[国办发[2019]29号]，提出课堂教学要“积极探索基于情境、问题导向的互动式、启发式、探究式等课堂教学川认真开展验证性实验和探究性实验教学”。《意见》为“素养为本”的课堂教学活动的设计与实施指明了方向（见表3）。

（4）创设真实情境、设计富有价值的问题

素养目标的达成，是学生在真实情境中通过解决真实问题实现的。教学中通过真实情境载体，设计或引导学生提出真实的、有探究价值的问题，在探究解决真实问题的过程中不断深化学习、真正体会知识的应用价值，感悟学科思想方法，增强学科意识，达到学科的育人价值。“氧化剂和氧化剂”具体设计见课堂教学。

（5）嵌入学习评价，促进素养达成

化学学科核心素养的发展水平和化学学业质量标准是化学学习评价的重要依据。评价标准应从“标准答案”转向“评价标准”。标准答案评价往往停留在表征知识“是什么”的具体字句上，评价标准评价则对学生的思维方式、认识思路、科学探究等学科能力，及价值概念发展作框架式分析，是学习评价的关键[4]。将学习评价嵌入到教与学的各个环节，充分发挥学习评价对学生素养达成的诊断与促进作用，及调节课堂教学节奏的手段作用。设计如表3所示。

二、“素养为本”的课堂教学—“氧化剂和还原剂”

任务一：实验探究、认识氧化剂和还原剂

活动1：提出问题、开展实验探究

引入：自然界、生活生产中氧化还原反应时刻都在发生着，几乎发生在地球的每个角落。

[演示实验]展示漂白液，手拿一块有色纸条，向其喷洒漂白液。问：“同学们，观察到了什么？想到了什么？你想做什么？”

学生：有色纸条褪色了，我想知道纸条为什么褪色？是什么物质使它褪色？我想通过做实验来探个究竟。

资料1、日常生活中人们常用漂白剂除去衣服上的污渍（或有色物质），如次氯酸钠溶液就是一种常用的漂白剂。漂白过程：C10-+污渍分子→Cl-+氧化的污渍分子。

资料2、铁是人体必需微量元素中含量最多的一种。琥珀酸亚铁（Fez+易被氧化）片是一种补铁剂，维生素C与本品同服，有利于本品吸收。

教师：由以上资料你获得了哪些信息？能否设计实验方案实现你想做的？

学生：由资料1可知，漂白过程发生了氧化还原反应，其中ClO-被还原了，污渍分子被氧化了。

学生：由资料2可知，琥珀酸亚铁补铁片所含铁为+2价，长时间放置易被氧化;我认为应该是亚铁氧化后可被维生素C还原，所以有利于吸收。我想通过实验验证这一假设。

学生：结合资料1、2，向漂白液中加维生素C反应后，再喷洒到有色纸条，可以验证褪色是否与氧化还原反应有关并探究维生素C的性质。同样的方法可验证亚铁是否被氧化。

教师评价：大家能将实验与资料联系，对信息进行准确提取，并提出了自己的预测以及实验方案，很好。请分组实验，回答现象、得出结论（提示：Fe"遇KSCN溶液变红）。

实验1：取1mL漂白液于试管中，加少量维生素C，将混合液喷洒到有色纸条。现象及结论：有色布条未褪色，证明加维生素C后不再具有漂白性，维生素C将次氯酸钠还原了。

实验2：将琥珀酸亚铁的外衣剥掉，研成粉末溶于水，取上层清液少量于一支试管中，滴加几滴KSCN溶液，观察现象。再向溶液中加少量维生素C粉末，振荡。现象及结论：溶液先变红（见图2），说明琥珀酸亚铁可能变质了。后红色退去，证明维生素C还原了铁，证实了预测。学生互评、教师评价。

教师引导：在实验1的反应中维生素C起什么作用？次氯酸钠又起什么作用？

学生讨论并得出氧化剂等概念及其关系，如图3所示。

活动2：建构氧化还原反应概念关系图

教师：下面的任务是我们从事理论化学家的工作，我们一起来整理有关氧化还原反应的相关概念，建构其关系图。

教师引导学生从宏观、微观角度回答、补充，建构关系图4。

教师：氧化和还原是一个既对立又统一的整体，是对立统一关系，非常重要的哲学原理。它启示我们，只要确定其中一方面，另一方面也就容易得出了。

列举氧化剂和还原剂：学生从单质及化合物中元素所处的价态的角度举例。

教师点评;结合Vc介绍生活中抗氧化剂、消毒剂的应用。

任务二、解决实际问题

活动3：探究性质、设计酒驾测试方案

我们知道酒后驾车对社会的危害很大，致命的交通事故中很大一部分是酒驾造成的。那么如何测试酒驾呢？请同学们结合资料3，利用所给的试剂设计实验（说出依据）检测酒精。

资料3：酒中含有乙醇，乙醇具有还原性，一种挥发性的液体，酒后人体呼出的气体中就会含有乙醇，其含量与血液中的乙醇含量成正比（试剂：95%乙醇、2%K2Cr2O7溶液、70%H2SO4溶液等）。

学生热烈讨论后抢答：根据生活中乙醇可以燃烧生成二氧化碳和水，可知氧气是氧化剂，乙醇则为还原剂。分析K2Cr2O7中心元素Cr为+6价处于高价态，应该具有氧化性，所以我的方案是向K2Cr2O7溶液中滴加乙醇，观察颜色的变化……

教师及时点评：大家能从反应事实推理乙醇具有还原性，从化合价分析K2C42O7具有氧化性，认识思路和分析角度很好。

实验3：取约2mL2%K2Cr2O7溶液于一支试管中，加等体积70%H2SO4溶液，再滴加5滴95%乙醇，振荡观察现象。

现象：溶液由橙色变为蓝绿色（见图5）。结论：可以用2%K2Cr2O7酸性溶液检测酒精。

学生讨论测酒驾方案、形成结论：根据pH试纸测试原理，将滤纸在一定浓度的K2Cr2O7酸性溶液中浸泡、干燥做成试纸，取不同含量的乙醇溶液加热蒸发，将蒸气通过试纸，记录试纸颜色变化，做成比色卡。测酒驾时，驾驶员向试纸吹气，试纸变色，与比色卡颜色对比，读出相应的酒精含量，这样就可测试是否酒驾以及喝酒的量。

教师评价：能类比pH试纸原理，思路很好，与实际检测方法相近。介绍实际检测方法，如图6所示[5]（课下探讨：对比2种方法的优缺点）。

活动4：汽车尾气处理

教师：汽车尾气是大气污染的主要污染源之一，汽车发动机在工作过程中燃料不完全燃烧会产生有毒的CO，而在发动机的高温高压条件下，空气中的N2和O2会产生有害的氮氧化物（如NO）。如何将有毒气体转化为无毒的、可参与大气循环的气体而防止污染呢？请利用氧化还原反应原理分析。

学生思考、回答：根据氧化还原反应原理，转化应为CO→CO2，NO→N2，化合价有升有降，组合配平则为2CO+2NO=2CO2+N2。

学生互评，教师点评，学会了解决问题的新视角、新方法。

教师：谈谈本节课你的收获与疑惑。学生交流，教师课堂小结（略）。

三、总结与反思

本节课学生表现积极，课堂气氛活跃，学习效果很好。课后对学生进行了访谈，访谈中学生认为本节课作为课堂的主体，真实地体验了科学探究过程。“我感觉非常棒”学生说，“原来化学这么有用”一语道破天机。已有的教学设计[6][7]中，基本思路是从化合价判断氧化剂和还原剂，并进行实验验证。本课设计是基于核心素养发展，联系STSE，开展真实情境的探究式学习。学生获得的不仅是知识结论，更是化学学科思想与方法，科学探究能力等的形成与发展。“素养为本”的化学教学设计要指向学生核心素养发展，强化以下几方面。

1.注重真实问题情境的创设

本案例学生是在真实问题情境中开展学习的，观察演示实验后老师提出3个问题，激发了学习兴趣，变让我学为我要学;基于资料1、2提出问题，资料与日常生活、健康密切相关，学生既熟悉又想了解，探究欲望强烈;酒驾检测和汽车尾气处理也是生活中备受关注的公众事件。学生在综合运用所学知识解释和解决真实问题的过程中，不仅获取知识、形成技能，而且感受到化学对社会的价值，形成了科学态度与社会责任。

2.开展问题解决式、探究式学习

学生化学学科核心素养的发展是一个自我建构、不断提升的过程。本案例在问题引领下，学生根据资料等提取信息、設计实验、完成实验、分析现象、得出结论，进行了完整的科学探究，并探究解决了社会问题。学生通过实验探究解决问题的过程，提高了学生的科学探究能力、问题解决能力等，提升了学生的创新精神和实践能力。

3.进行“教、学、评”一体化设计

本案例从设计到实施始终注重学生核心素养的诊断与发展。如“由以上资料你获得了哪些信息？能否设计实验方案实现你想做的？”这一问题诊断学生知识的关联性水平，能否结合已有知识提取关键信息并与自己想做的实验联系起来，发展学生实验设计能力及证据推理能力。要通过问题回答、课堂表现、学生互评、教师点评等方式使“教、学、评”有机结合起来，促进学生核心素养的全面发展。

参考文献

[1][3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社2018，1，3-5

[2]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书化学1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007.30-33

[4]李润洲.指向学科核心素养的教学变革[J].教育科学研究，2019（9）：5-10+23

[5]菲利普（Phillips，J.S.）等.王祖浩等译.科学发现者.化学概念与应用.下册[M].杭州：浙江教育出版社，2008：587-589

[6]黄文军，陈谦明.促进认识发展的教学思考与实践——以“氧化剂和还原剂”教学为例[J].中学化学教学参考，2018（13）：20-22

[7]徐振峰.“氧化剂和还原剂”教学设计[J].中学化学教学参考，2018（4）：48-49