以微课支架推动学生合作学习的教学设计

基金项目：

本文系深圳市教育科学2022年度规划重点资助课题“基于学科理解的初三化学大概念教学设计与实施研究——以‘物质的组成’为例”（zdzz22032）的阶段性研究成果。

摘" 要：本文以“水的净化”教学为例，阐述采用微课支架搭建学生自主学习平台，以情境任务式引导学生自主学习净水知识、合作探究净水原理及方法、实践应用净水流程的系列学习活动。构建以学生为主体的合作学习教学模式，在同伴互助、合作学习的过程中，培养学生的化学学科核心素养。

关键词：合作学习；微课支架；水的净化；化学学科核心素养

文章编号：

1008-0546（2024）14-0041-03

中图分类号：

G632.41

文献标识码：

B

《义务教育化学课程标准（2022年版）》在课程理念中明确提出，重视开展核心素养导向的化学教学，注重启发式、互动式、探究式教学，引导学生自主学习，开展以化学实验为主的多样化探究活动。［1］如何开展合作学习，使得学生在知识能力、思维能力、实践能力等方面提升，从而培养学生化学核心素养，值得教师思考。

“合作学习”是以学习小组为基本形式，系统地利用教学动态因素之间的互动，促进学生学习的教学活动。［2］在合作学习教学中，小组内通过交流讨论、合作分工，使得每位学生都可以参与到课堂活动中，促进学生主动学习和思考。［3］支架式教学模式指在教学中以学生为主体，教师基于学生的自主发展需求，为学生搭建学习支架，从而引导学生开展自主探究、协作学习，促进学生对于知识和能力的自主建构和发展。［4］

基于此，笔者以“水的净化”为例，设计基于微课支架构建学生合作学习的教学模式（见图1），通过学生自主学习、合作讨论、交流展示等环节，实现知识建构、思路提炼，促进学生化学核心素养的落地。

一、教学目标

本微课的教学目标具体如下。

（1）通过实验微课的学习分析，了解沉淀、过滤、吸附等常用净水方法和原理，初步体会物质分离的一般思路和方法。

（2）通过知识微课的学习分析，初步建立净水流程模型，体会系统性工程思维的意义。

（3）通过动手操作、设计组装净水器，培养学生归纳整理、合作探究的能力，以及运用简单技术、工程方法初步解决实际问题的能力。

（4）通过净水方法的学习与应用，感受水资源的来之不易，培养节约、爱护水资源的科学态度与责任。

二、教学设计思路

本文通过引入自然界的“水”净化为情境，以实验微课和知识微课为支架，搭建学生合作学习平台，通过问题设计，引导学生在讨论中形成物质分离的一般思路和方法、净水流程的工程思维，完成基础知识到方法能力的提升。笔者以过滤实验、净水器制作为活动任务，搭建学生合作动手的学习平台，在合作学习中提升学生实验操作、问题解决的能力。情境线、问题线、基于微课支架的活动线、知识线贯穿整个教学过程。“水的净化”教学设计思路如图2所示。

三、教学过程

1. 情境创设，提出任务

［教师］展示自然界的“水”和饮用“水”，两者有什么区别？

［学生］泥沙水中有不溶解的物质，可能还存在看不见的微生物和溶解的物质。

［教师］如何除去不需要的物质，得到可饮用的水？今天我们一起走进实验室，用化学知识解决净水问题。

［设计意图］通过引导学生观察身边的“水”，使学生从化学视角认识生活中的物质，逐步建立化学研究的科学思维。通过搭建真实的学习情境，提出本节课的核心任务，激发学生利用化学知识解决实际问题的学习兴趣和热情。

2. 实验微课搭建学生净水知识与方法的学习平台

［教师］请同学们以小组为单位，学习水的实验室净化微课视频并完成不同净水方法对比任务单（见表1）。讨论以下两个问题：①几种净水方法的不同之处有哪些；②从化学研究物质的角度去分析，几种净水方法能否找到共同的特点。

［学生］通过视频学习，各小组完成表格内容，并针对问题进行讨论。

教师在学生讨论时，巡视并倾听、指导。讨论结束后，邀请学生分享。

［学生］这些净水方法除去的杂质种类不一样，但每种方法都考虑了混合物中各物质的某些性质，且每种除杂方法都要用到杂质的性质不同点。

［教师］这些分离方法都是根据组分物质的性质，通过合适的方法，将含杂质物质提纯为高纯度物质，即物质分离提纯的一般思路和方法（见图3）。

［设计意图］通过净水实验微课的学习，引导学生相互讨论，对比分析、综合归纳，凝练物质分离提纯的一般思路和方法，体会科学思维的形成、运用过程。通过生生讨论、师生讨论的方式，让思维的火花在合作学习中碰撞，让研究方法在讨论交流中成形。

［教师］过滤操作是初中化学的重要实验，请同学们小组合作，规范、快速地完成过滤实验。

［学生］学生分小组进行过滤操作实验。

教师巡视学生操作，拍照记录典型操作，并进行指导。

［教师］同学们已经完成了实验，能总结出过滤操作的要点吗？

［学生］“一贴、二低、三靠”。一贴：滤纸紧贴漏斗内壁；二低：滤纸边缘低于漏斗边缘，液面低于滤纸边缘；三靠：烧杯口紧靠玻璃棒，玻璃棒的下端轻靠三层滤纸一边，漏斗的下端紧靠承接滤液的烧杯内壁。

［教师］投屏展示典型过滤操作，引导学生分析操作中的误区。请说明哪些操作可能会影响过滤效果？

［学生］滤纸破损；液面高于滤纸。

［设计意图］基于过滤实验微课的合作学习，学生基本了解过滤的基础操作。实验活动中组内学生相互协作，使得容易遗漏的细节被反复提及，强化学生的规范操作意识。交流讨论时，找出其他组错误操作的环节，激发了学生的学习热情。

3. 知识微课培养学生自来水厂净水的工程思维

［教师］净水方法在生活中最常见的应用就是自来水厂净水，请小组观看自来水厂净水知识微课视频，并结合图4自来水厂净水工艺流程，讨论以下三个问题：①分析其中净水方法，哪些和实验室方法类似；②总结自来水厂净水流程；③思考净水流程的设计思路。

［学生］带着上述问题观看自来水厂净水微课视频，小组讨论，整理出净水流程。

［教师］请一组学生总结，其他组补充。

［学生］絮凝沉淀（絮凝剂投加系统）、静置沉淀（反应沉淀池）、过滤（石英砂块滤池）、活性炭吸附（生物活性炭滤池）、消毒（加氯系统），发现流程中除去的杂质尺寸是由大到小。

［教师］梳理小结：自来水厂净水设计思路正是按照杂质尺寸由大到小的顺序进行分离。

［设计意图］展示真实的净水工艺流程，初步培养学生从化学思维到工程思维的转变，渗透跨学科的工程思想，小组的合作讨论促进学生深入思考净水的工艺原理，也为后续小组制作简易净水器提供了理论基础。

4. 制作简易净水器体验学科知识和工程思维结合

［教师］小组合作设计并组装简易净水器。提供的材料：明矾、花岗岩石子、活性炭、石英砂、滤纸、棉花、简易装置。

［学生］小组讨论设计方案，组装简易净水器（见图5），并检验净水效果，将设计方案与效果评价记录在活动单上。

教师巡视学生操作，并与学生交流探讨，拍照记录学生净水器组装及效果。

［教师］投屏展示学生组装的简易净水器，邀请学生代表介绍、分享作品。

［学生］简易净水器从上往下分别为花岗岩石子、石英砂、活性炭、滤纸，按照净化程度由低到高的顺序进行设计，利用重力作用，实现自上而下的净水流程，本来滤纸在活性炭上面，后面发现滤液会变成黑色，可能是因为活性炭的粉末脱离。

［教师］同学们在实践中运用化学知识进行简单的设计，并根据实际过程中的问题，实现装置的简单优化，这也正是工程师们在设计产品时需要通过实验不断进行优化的过程。

［教师］总结提升：通过微课学习和操作实践，我们学习了常见物质的分离操作，知道了物质分离的一般思路和方法，并成功将其应用于自制的简易净水器中。课后同学们还可以拓展思维，根据小组需求，改进各自的净水器。

［设计意图］通过自制净水器的实践活动，学生将合作的优势充分发挥，没有统一范式的净水器，需要调用学生学科知识、工程设计思维、动手操作能力。组内学生充分发挥各自优势，提出看法，在不断的合作交流中，提升学生合作学习的能力。在制作净水器的过程中面临的困难和挑战，使学生意识到节约用水的重要性，促进学生形成保护水资源的意识。

四、教学反思

本节课设计多样的合作任务，通过开展学生小组合作学习，引导学生学习化学学科知识，探寻工程设计思想，感悟科学思维方法，体验科学应用价值，实现化学学科核心素养的落实。

1. 微课支架为课堂教学提速提质

实验微课展示的三种净水方法，使学生能直观、细致地观察实验现象，聚焦实验方法和原理，从而对比分析，小组讨论，逐步探讨出物质分离提纯的一般思路和方法。知识微课的引入，从专业的实际应用角度诠释水的净化，给学生分析净水流程搭建台阶，使得每位学生都能参与到小组讨论中，也为后续小组协作制作简易净水器提供了原理指导。

2. 合作学习促进学生主动探索

学生间的相互学习，使得学习过程更加鲜活，学习体验更加深刻。通过合作学习的方式，实现学生从掌握知识到理解方法的能力提升，促进学生从学习记忆到动手实践的态度转变。课堂上教师不再主导课堂活动，学生知识与能力的获得，来源于微课资源与学生活动。对知识的理解与认知，则有赖于学生间、师生间的思维碰撞。学生主动探索的过程促进了知识和能力的自主建构和发展，使得化学学科核心素养悄然落地，这也正是合作学习的价值所在。

参考文献

［1］中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准 （2022年版）［M］.北京：人民教育出版社，2022．

［2］王坦.合作学习简论［J］.中国教育学刊，2002（1）：32-35．

［3］王坦.论合作学习的基本理念［J］.教育研究，2002（2）：68-72．

［4］高艳.基于建构主义学习理论的支架式教学模式探讨［J］.当代教育科学，2012（19）：62-63．