化学教学结构化设计的实践与思考

吴巧玲 陈晶君

摘要：为在规定时间内，实现教学效果最优化，在实践基础上对结构化的教学设计提出如下认识：制定结构化的基于化学学科核心素养的教学目标、组织设计结构化的教学内容、设计基于情境和问题的结构化的教学活动、贯穿課前课中课后的评价设计。做好教学设计，要心中有课标，眼里有学生，同时注意教师的示范性。

关键词：结构化;化学教学设计;化学学科核心素养

文章编号：1008-0546（2022）03x-0035-06    中图分类号：G632.41    文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.03x.09

一、问题的提出

高考新政、新课程标准以及新教材，给我们高中化学教学带来新要求、新机遇。2017年颁布的《普通高中化学课程标准》强调化学学科是落实“立德树人”的任务、提升学生核心素养的重要载体[1]，判断新高考背景下的化学教学质量高低的重要标志是学科核心素养是否通过教育教学行为得以真正落实。也让我们面临着新情况下的新问题：教学内容变化不多，课时数大大减少，学生的重视程度大大下降。在时间紧、任务重、要求高的情况下，如何把化学核心素养落实到每一堂课中，实现知识到素养的转化？就需要我们精心做好教学设计，让课堂40分钟实现教学效果的最优化。

二、解决问题的思路

在2017版《普通高中化学课程标准》的实施建议中强调[1]：化学教学内容的组织，应有利于促进学生从化学学科知识向化学学科核心素养的转化，而内容的结构化则是实现这种转化的关健。内容的结构化主要有以下三种主要形式：①基于知识关联的结构化。②基于认识思路的结构化。③基于核心观念的结构化。所谓基于认识思路的结构化，是从学科本原对物质及其变化认识过程的一种概括。知识只有变为自觉主动的认识角度（从哪儿想）和认识思路（怎么想），才能转化为学科能力和学科素养。比如研究物质的性质，我们通常从物质类别、元素化合价和特殊性三个角度去思考;研究化学反应时，不同的思考角度就会有不同的分类方法和认识思路，比如，化学实验探究的思路“经历预测、验证、获得结论”，又比如，有机逆向合成的思路是从产物的结构逆推至中间产物最后去寻找合适的原料。

王祖浩教授提到：课堂教学是一个有多种层次结构的复杂系统，存在三种主要相对独立的结构形态：化学的知识结构、学生的认知结构、教学的思维结构。教师要在分析知识结构与学生原有认知的基础上，设计引导学生开展归纳与分类、符号与表征等学科特质的学习活动，通过组织“实验探究”自己学与小组合作“讨论交流”等多种学习方式，在解决问题中内化顺应，从而形成新的知识结构，学习活动设计能把知识结构转化为教学思维结构。

晋元高级中学提出“二二三四”教学模式中重点提到结构化，根据学校《行动纲领》中的相关内容，“两化”（问题化、结构化）是教学活动设计的策略，处于一个重要的承上启下的作用，向上是准起点通向高视点的阶梯，向下是教学行为的依据和方向，要把结构化的理解转化为具体的问题化操作。在进行教学活动设计时，要创设情境提出问题，以问题来驱动每一个教学环节的推进，让学生在解决层层递进、有逻辑关联的问题的过程中逐渐实现结构化内容的生成，达成潜移默化中培育学科核心素养的目的。以本校化学教研组上海市公开研讨课“揭开红心火龙果花卷变色之谜”的教学结构为例（图1），该课重点是：通过实验探究红心火龙果变色的原因，进一步认识勒夏特列原理，理解化学平衡模型的使用是有一定条件的。相关的素养目标为科学探究与创新意识（层级3）、证据推理与模型认知（层级4）。在教学设计中，通过创设真实问题情境，提出核心问题：红心火龙果花卷为何会变色？围绕该问题，以三个难度层层递进的问题设计出三个教学环节，火龙果汁变色的因素是什么？溶液酸碱性如何影响火龙果汁的颜色？火龙果汁色素在弱碱性与强碱性环境下为什么不同？同学们通过动脑思考、动手实验验证或探究，获得经验、体会，获得证据，最后获得接近事实的结论，在动手动脑过程中发展化学学科的核心素养。

三、结构化教学设计

课时教学设计是为了有利于在规定的时间内，实现教学效果的最优化。我们首先学习理论并理解内化，然后通过组织教师个体实践、主备研讨课、市区团队研修实践，我们对结构化的教学设计形成共识，以晋中学化学教研组陈晶君老师的教学研讨课“甲烷使生活更美好”一课为例进行说明。

1.制定结构化的基于核心素养的教学目标

化学学科核心素养是学科育人价值的集中体现，包括“思维-实践-价值”三个层面、五个方面的内容，体现化学学科课程帮助学生形成未来发展需要的正确价值观、必备品格和关键能力。化学学科思维包括一般科学思维“证据推理与模型认知”以及具有化学特征的思维方式，“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”，要从结构与性质相联系、变化与平衡相统一的视角分析和解决问题的思维方式。“科学探究与创新意识”是实践层面的学科核心素养，强调用化学实验的方法学习和研究化学，探究分子层次物质的结构、组成、性质和变化规律。“科学态度与社会责任”是化学学科价值追求层面的学科核心素养，化学学科价值追求是基于实证对物质世界的探索和创造，并追求人与自然和谐、可持续发展[2]。

教学目标的制定，是教学设计和备课中最关键、最重要的环节。恰恰也是一些教师在实际教学中，最忽视、最不下功夫、最形式化的环节。长期养成割裂三维目标的表述习惯，这就对学科核心素养导向的教学目标的制定带来了困难。如何在对三维目标传承和发展的基础上，形成融合式、结构化的教学目标？

首先，在深入分析和挖掘课程内容素养价值的基础上，考虑学生的认知基础，通过一定的过程方法（或者学习活动）将课程标准中的“内容要求”和“学业要求”二者有机地结合起来，落实学科核心素养的要求。然后，通过融合式的目标陈述方式来进行表述，其结构见图2。“通过什么样的活动或情境（过程与方法）、学习什么样的课程内容（知识与技能）、学会做什么或发展了素养（情感、态度、价值观以及综合素养）。”

以“甲烷使生活更美好”一课的教学目标为例，把每一个知识内容所承载的素养功能挖掘出来，在分析学生学情的基础上，通过合适的学习活动的组织，实现知识到素养的转化，以融合式的结构化的方式表述出来（见表1）。

2.设计结构化的教学内容

教学内容的结构化是促进学科知识转向学科核心素养的关键。从化学知识的结构化、认知思路的结构化到核心观念的结构化，其概括性、抽象性和统摄性逐渐增强。因此，教师在组织教学内容的过程中要充分考虑具体化学知识的特点、价值及学生的认知水平，加强可视化工具的使用，如思维导图、概念图等，使教学内容的结构外显化、直观化。图3是甲烷一课的结构化教学内容设计，构建甲烷的存在、结构、性质、用途的结构化内容。作为有机化学的开篇，本节课重点在于建立从化学键、空间构型等结构角度认识有机反应的认知思路，进一步发展结构决定性质、决定物质应用价值的核心观念。

3.设计基于情境和问题的结构化的教学活动

季洪旭校长在“创设体验环境培育能力品格”发言中曾说过：问题化、结构化教学设计是形成系统化、结构化认知的前提，而系统化、结构化的认知方式也是新课程标准中大力提倡的。真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台。素养导向下所倡导的真实情境是由“真实情境素材+师生活动参与”共同构成的，是动态的、即时的，它强调学生能够在情境中主动参与、深度思考、积极实践，在解决实际问题的过程中实现知识建构和素养发展。因此，教师在创设情境时，一方面要考虑情境的教学价值，选择蕴含问题解决的真实情境素材，另一方面还要思考如何在教学过程中充分发挥情境的教育价值。在教学设计中还要关注情境、提出和解决问题、发展和评价素养的结构化。以甲烷一课为例，围绕教学目标设计了“初探性质、解密结构、再探性质、展望用途”四个教学环节（见图4）。每一个环节都以问题的提出和解决来推动，而每一个问题提出都设计了相应的情境，有社会生活情境、实验情境、资料情境，让同学在问题解决中发展核心素养。第一環节是从物质的变化到能量的变化角度来认识甲烷的燃烧，发展变化观念;第二环节是学生搭建模型、教师模型展示、现代仪器分析来认识甲烷的正四面体结构，发展证据推理与模型认知的素养（见图5）;第三环节通过甲烷与氯气反应的实验视频中实验现象的分析，从化学键断裂与形成的角度来认识有机反应中的取代反应，突出了宏微结合的学科思想;最后一部分，在甲烷用途与解决甲烷过度排放带来的生态环境问题中突出培养社会责任。每一个环节，根据“教、学、评”一致性设计了相应的评价内容，来检测学生本节课知识和素养的达成情况。

4.贯穿课前、课中、课后的评价设计

通过课堂前测了解学生的认知基础和存在的问题，通过课中评价判断学生每一个环节的素养达成度，通过课后的基础、拓展和研究型长作业的设计，落实、反馈并巩固学习成果（见图6）。比如在甲烷这节课，安排了需要学生简单查找资料后，从断键角度认识氟利昂这一陌生有机物合成的选做作业;还有基于发展社会责任这一核心素养的长作业：查阅资料，了解全球变暖致使冻土层释放出大量甲烷的前因和后果，结合今天所学的知识评说甲烷的“功”与“过”。让教学评价不但起到反馈和巩固学习知识的作用，同时能够在陌生情境下解决问题的过程中，通过课外学习的延续，起到发展学科核心素养的功能。

四、我们的思考

你想让学生成为什么样的人，你自己首先要做这样的人——你想让学生成为研究者，教师首先是研究者;在探究红心火龙果变色一课，老师在家里做火龙果汁的花卷在添加小苏打和不加小苏打情况下加热后的变色实验（见图7），创设生活情境，把火龙果汁带进课堂进行实验探究，让学生体验运用化学学科知识去解决生活中的问题的快乐。

想让学生对学习内容有结构化的理解，教师首先要有结构化的设计和意识。结构化教学实施，一定是以教师和学生为主体，共同参与的，教师要引导学生主动以结构化的方式来进行学习，这是决定教学效果和质量的重要因素。教师课上有结构化的板书（见图8），学生就有结构化的笔记，这种影响是潜移默化的。

学生必须对学科内的基本结构认真揣摩和思索，才能理解知识结构之间的联系自主进行知识建构，而这个过程中也需要教师不断的指导，给予优化的建议。比如图9（学生自画“氮及其化合物”结构图1），是学生自主构建的转化图，教师的评价是：有自己的创意，关注元素化合价的变化，但请注意兼顾化学与生活的联系，表达固氮、氮肥等重要内容。最后学生将有自己特色的结构化的理解整理成图（图10）。

只有基于学情的教学才是有效的教学，只有适合教师自身风格的教学才是有活力的教学，我们做设计，要心中有课标，眼里有学生，没有最好，只有最适合。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]教育部基础教育课程教材专家工作委员会.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）解读[M].北京：高等教育出版社，2020，70.