基于真实情境发展核心素养的教学设计与实践

岑素艳

［摘 要］化学学科核心素养真正落地的关键在于实现化学学科知识功能化、内容结构化。教学设计时要整合重组教学内容，基于核心素养搭建教学模块，构建发展载体，从真实情境中所蕴含的化学本源性问题出发，引导学生探寻解决本源性问题的基本方法和思维模型，提高学生解决真实情境下陌生问题的能力，使化学学科核心素养的培育真正落地。

［关键词］核心素养；真实情境；教学设计；高中化学

［中图分类号］    G633.8        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）11-0072-04

一、问题提出

随着世界科技的飞速发展，知识更新与淘汰的速度加快，学校对学生的教育越来越不能满足学生终身发展的需求。学生需要学会终身学习，全面提升综合能力，以便将来能够更好地融入社会并实现自身价值。因此，我国新一轮基础教育课程改革将学科核心素养作为课程目标，如何让学科核心素养在课堂教学中真正落地成为新课程改革的重点和难点。从教师的角度看，大多数一线化学教师还是将教学设计的重心放在基于知识点的教学评一体化设计上，并没有基于发展学生的化学学科核心素养进行设计，化学学科核心素养难以真正落地。从学生的角度看，学生还是注重机械记忆和对单个知识点的理解，没有将所学知识加以整合，导致解决真实情境中的问题的能力较弱，化学学科核心素养难以得到真正发展。

笔者认为，要使得化学学科核心素养真正落地，关键在于实现化学学科知识功能化、内容结构化。教学设计要从化学知识、实验现象和真实情境中所蕴含的化学本源性问题出发，引导学生探寻解决本源性问题的基本方法和思维模型，提高学生解决真实情境下陌生问题的能力，同时引导学生在实际问题的解决过程中构建具有广泛迁移价值的思维模型，使认识思路结构化，实现思维进阶，使化学学科核心素养的培育真正落地。

二、理论研究及概念界定

核心素养是指学生在接受教育的过程中应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。化学学科核心素养是高中学生发展核心素养的重要组成部分，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”五个方面，将对学生多方面的要求（如知识、技能、能力、观念、态度、责任等的形成）融为一体。核心素养不是学生先天就有的，而是学生在与生活环境和教育环境的互动活动中逐步形成的。要实现学科核心素养的发展，必须以学科知识为载体，创设贴近学生生活的真实情境，并以本源性问题为切入点激发学生的思维。真实情境是核心素养形成和发展的重要载体。教学设计时如将核心素养融入具体的情境和问题中，可以让学生在实践中学习和应用知识，形成具有学科特点的思维品质和能力，促进学生的深度学习和理解，使学生在解决问题的过程中形成和发展核心素养。

学科本源性问题是指向学科本质的最根本和最核心的问题。这些问题无法仅通过记忆知识点来有效回答，而是需要高阶的思维能力，如分析能力、推理能力等。本源性问题具有挑战性和创造性，处理这些问题时，我们会不断挖掘问题的深度，丰富问题的内容，从而激发学生的深度思考。这些问题的解决有助于学生有效地实现主要学习目标。本源性问题通常以“为什么”“怎么样”“哪种方法”作为提问的开始。这样的提问，不仅深化了学生对化学本质的认识，还促进了学生科学探究与实践素养的发展。

认识思路的结构化是一种独特的思维方式。它以事物的结构为思考对象，通过积极构建事物的结构来思维。这种思维方式旨在揭示事物的客观规律。结构化思维的核心是有序思维，它涵盖了信息的接收、加工、整合、储备和表达等过程。在这个过程中，我们逐渐形成一套分析和解决某个问题的一般思路和方法，即形成一般的思维模型结构。学科知识认识思路的结构化是从学科本源对物质及其变化的认识过程的一种概括，它是在具体的知识学习中抽象出来的。通过清晰地认识问题的结构，我们可以降低信息的陌生度，使信息更好地传达并内化为知识。这有助于我们真正做到举一反三、触类旁通、悟法开窍。教师在教学中应帮助学生建立分析问题的模型结构，逐步建立解决一般问题的思维框架。通过认识思路的结构化，可以提高学生的思维能力和问题解决能力，进而发展学生的学科核心素养。

三、教学实践过程

（一）整合重组教学内容，基于核心素养搭建教学模块

深入挖掘教学素材，针对不同的内容重点承载不同维度的学科核心素养发展。我们可将高中化学教学内容整合划分为六个模块，并针对各模块特点创设真实情境，引导学生从真实情境中凝练不同方向的本源性问题，形成认识思路，发展相应维度的核心素养。具体如图1所示。

（二）根据教学模块特点，构建基于真实情境发展学科核心素养的教学设计模型

1.元素化合物POE教学设计模型

POE是Predict（预测）、Observe（观察）、Explain（解释）这三个英文首字母的组合。POE教学策略可以强化证据推理与模型认知核心素养的培养。因此，在化学课堂上，可以通过创设真实情境，凝练出真实情境中所蕴含的化学本源性问题，然后让学生以已有的知识作为基础，搜集各种证据，用比较的思维方法，对涉及的具体物质的性质进行预测，对物质的变化提出猜想，从而带着问题有目的地进行实验设计。在实验操作过程中体会现象和变化，对实验信息进行加工，结合已有的理论知识来推断并得出结论。如在“硫及其化合物”的教学中基于以上模型进行如图2所示的教学设计。

上述教学设计从真实情境中凝练出3个本源性问题：（1）火山喷发时硫是如何形成的？（2）火山喷发时火焰为什么呈蓝色？（3）火山喷发后周围水域的pH为什么会变小？课堂教学从探寻本源性问题的科学思维方法出发，让学生从价-类二维角度预测元素化合物的性质，并通过实验探究从多角度构建硫及其化合物的性质，构建硫元素的价-类二维图（如图3），进而让学生总结研究元素化合物性质的一般思路（如图4），并用于解决N、Cl、Fe等元素的物质间的相互转化，形成具有广泛迁移应用价值的思维和方法，进行高阶思维学习。

2.“宏微符”结合的基本理论教学设计模型

该部分的教学设计模型主要是创设基于生产生活实例或化学实验的真实情境，引导学生根据宏观现象从微观角度分析化学反应实质，并用化学方程式或离子方程式等化学符号进行表征，最后拓展应用解决实际问题。如在“盐类的水解”教学设计中，先让学生进行盐类酸碱性探究实验，从微观角度分析弱酸根（或弱碱）对水的电离平衡的影响，并用离子方程式表示，最后运用盐类的水解知识解决氯化铁溶液的配制、明矾净水等实际问题。这一过程运用的是“宏观辨识—微观探析—符号表征—知识应用”的化学学习思维方式。教学中，教师要注重引导学生回忆学习过程，归纳总结化学学习思维方法的步骤，进行化学学习思维方法的强化。这样学生在后面学习难溶电解质的溶解平衡和电化学等内容时，只要教师稍加引导，就能运用宏微结合的思维方法去解决问题。该思维方法的核心在于用微观本质解释宏观现象，能从原子、离子、分子等微观视角理解物质的性质，并用化学方程式、离子方程式等化学符号进行表征，有助于“宏观辨识与微观探析”学科核心素养的培育。

3.化学反应原理教学设计模型

如在“化学反应限度”的教学中，可从工业合成氨对人类生产生活的影响的真实情境中凝练出3个本源性问题：（1）工业合成氨中如何选择N2和H2的投料比？（2）为何要控制温度和压强？（3）催化剂在合成中的作用是什么？（教学设计模型如图5所示）课堂教学从探寻本源性问题的科学思维方法出发，构建投料比、温度、压强、催化剂对化学反应速率及限度的影响的认知模型，诊断和发展学生的变化观念与平衡思想以及模型认知的能力，深层次发展学生的化学学科核心素养，并以此总结分析化学平衡的一般思路（如图6）以及工业投料比的选择一般思路（如图7），构建具有广泛迁移价值的认知模型，从而实现深度学习。

4.有机化学基础教学设计模型

该模块的教学设计模型主要以常见有机化合物在生产生活中的应用为情境，引导学生在真实情境中凝练本源性问题，师生在探寻解决问题的方法的过程中构建有机化合物的性质，并总结形成具有广泛迁移价值的学科思维，构建研究有机化合物的一般思路（如图8），在解决真实情境下的化学问题的过程中发展学生的“证据推理与模型认知”以及“科学态度与社会责任”学科核心素养。

如在“醛”的教学中基于以上模型可进行如图9所示的教学设计。

上述教学设计从真实情境中凝练出2个本源性问题：（1）甲醛中毒原理是什么？（2）我们该如何消除空气中的甲醛？课堂教学从探寻甲醛中毒原理以及消除甲醛的办法等本源性问题出发，在解决真实情境下陌生问题的过程中引导学生从电负性的角度认识极性碳氧双键的特点，构建极性碳氧双键的性质，进而引导学生基于极性碳氧双键的特点及碳氧双键对其他基团的影响构建醛的性质，在解决真实情境下陌生问题的过程中诊断和发展学生的化学学科核心素养，并在此基础上引导学生迁移应用构建有机化学学习的基本方法，构建具有广泛迁移应用价值的思维和方法，从而实现深度学习。

5.化学实验基础教学设计模型

实验探究的过程就是培养学生核心素养的过程，基于此构建符合学生认知规律的化学实验基础教学设计模型（如图10）。

如在“弱电解质电离”的教学中，教师引导学生用相同浓度的盐酸和醋酸分别与足量的镁反应，并观察实验现象，提出猜想：醋酸电离不完全，醋酸溶液中还含有醋酸分子。接着，让学生进行实验验证，并进行分析，得出醋酸存在电离平衡的结论。电离平衡的建立让学生认识到物质变化过程中存在平衡，从而培养学生的“变化观念与平衡思想”核心素养。实验探究以学生为主体，问题解决和能力发展为中心，引导学生提出问题、猜想假设，进行实验验证，最后得到结论。学生通过质疑、假设、实验、分析、论证、概括等多样化的过程，把握从微观视角分析物质反应的实质，形成微粒观，培养“宏观辨识与微观探析”核心素养。在实验过程中不断设疑探究，使学生形成严谨的治学精神和求实的科学态度。

四、教学效果与反思

基于真实情境发展化学学科核心素养的教学设计与实践，可提高学生对化学的学习兴趣，促进学生积极参与教学活动。学生学习的积极性带动了教师教学的积极性，有助于教师教育理念的更新以及教师专业水平的持续发展。同时，还有效解决了单课时教学难以培养学生化学学科核心素养的弊端，解决了传统教学中知识碎片化的弊端，提升了学生的知识结构化水平，有效发展了学生的化学学科核心素养。但要注意的是，教师应该根据教学内容和学生的实际情况，创设真实且贴近生活的情境，以更好地激发学生的学习兴趣和探究欲望。真实情境下的教学可能会受到学生个体差异、生活背景等因素的影响， 对此教师需要关注学生的个体差异，并采取针对性的教学策略。基于真实情境的教学设计与实践还需要注重教学评价，通过评价学生的学习成果和表现，及时调整教学策略以提高教学效果。

［   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［M］.北京：人民教育出版社2020.

［2］  林崇德.21世纪学生发展核心素养研究［M］.北京：北京师范大学出版社，2016.

［3］  曾德琨.化学学科溯源式质疑教学模式探索［J］.基础教育课程，2022（24）：53-58.

（责任编辑    罗    艳）