基于學科關鍵能力培育的高中化學教學設計

1、    基于學科關鍵能力培育的高中化學教學設計    劉寶強 張賢金摘 要 課堂是發(fā)展學科關鍵能力，培育學生學科核心素養(yǎng)的主陣地。基于學科關鍵能力培育，以魯科版化學2（必修）“飲食中的有機化合物”的課堂教學設計與實施為例，圍繞乙醇的廣泛用途展示、分子結構探析、性質(zhì)實驗探究三個環(huán)節(jié)展開設計，在課堂教學中提升“證據(jù)識別與推理能力”“模型建構與認知能力”等學科關鍵能力并給出相應的教學建議。關鍵詞 高中化學 學科關鍵能力 課堂教學 證據(jù)識別2016年9月，中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)總體框架發(fā)布，提出各學科要在教學中發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。普通高中化學課程標準（2017年版

2、）（以下簡稱課程標準）中明確且頻繁提及“關鍵能力”。國務院辦公廳印發(fā)的關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見中強調(diào)：“促進學生系統(tǒng)掌握各學科基礎知識、基本技能、基本方法，培養(yǎng)適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力?！?關鍵能力成了新課程改革、新教材改革、新高考命題改革的焦點，更成為教研員、一線教師關注的重中之重。學科能力是什么，哪些又是關鍵能力，培養(yǎng)學生哪些化學學科關鍵能力，課堂教學又該如何實施，已經(jīng)成為當下十分重要的議題。因此，明晰化學學科關鍵能力的具體內(nèi)涵，不僅能提升教師的學科素養(yǎng)和教學水平，而且對學生核心素養(yǎng)的發(fā)展有重大現(xiàn)實意義。一、高中化學學科關鍵能力的內(nèi)涵

3、課程標準指出：關鍵能力、價值觀念和必備品格是學生通過學科學習逐步形成的，體現(xiàn)了學科的育人價值，是學科核心素養(yǎng)的具體表現(xiàn)23。什么是化學學科的關鍵能力？具體包含哪些方面？許多專家、學者結合化學學科的特質(zhì)，對化學學科關鍵能力進行了歸納與提煉，提出了細化的關鍵能力。楊季冬等認為，高中化學學科關鍵能力具體分為化學表征、信息處理、方法與分析、實驗與探究、發(fā)現(xiàn)與提出問題、證據(jù)推理與論證和模型認知七大學科能力3。教育部考試命題中心結合教育測量學能力目標，把化學的學科關鍵能力歸結為：“理解與辨析能力、分析與推測能力、歸納與論證能力、探究與創(chuàng)新能力。”4單旭峰在評析高考化學試題時認為，高考試題主要考查“信息獲取

4、與加工能力、證據(jù)識別與推理能力、模型建構與認知能力以及實驗操作與探究能力四個方面的關鍵能力。”5筆者認為，單旭峰對化學學科關鍵能力的劃分符合高中化學學科的特質(zhì)?；瘜W學科關鍵能力是學生通過高中化學學科學習必須形成的、以適應社會發(fā)展和個人終身發(fā)展的能力。二、教學設計與實施課堂是發(fā)展學科關鍵能力、培育學生學科核心素養(yǎng)的主陣地。如何通過課堂教學達到學科關鍵能力培育的目標，筆者以魯科版化學2（必修）“飲食中的有機化合物”的教學設計為例，圍繞乙醇的廣泛用途展示、分子結構探析、性質(zhì)實驗探究三個環(huán)節(jié)，通過課堂環(huán)節(jié)的設計、情境創(chuàng)設、問題引導等教學活動，探索課堂教學如何落實學科關鍵能力的培養(yǎng)。（一）以乙醇的廣泛用

5、途展示為起點，關注“信息獲取與加工能力”學生接觸的世界可分為兩種：一種是生活世界，另一種是學習世界。學科教學如果脫離了生活實際，就可能變成無源之水、無本之木。而從生活走向化學，學生學到的將是有用的化學6。乙醇是一種生活中常見的物質(zhì)，教學時由“酒”這一話題展開，通過“與酒有關的詩句”，讓學生了解悠久的中華傳統(tǒng)文化;通過播放“黃酒的釀造”視頻，體會勞動創(chuàng)造美好生活，引導學生熱愛勞動、熱愛生活;通過閱讀“乙醇在體內(nèi)的代謝過程”，感受物質(zhì)變化的奇妙、化學反應的神奇;通過觀看“酒駕的檢測與危害”，引導學生關注健康、珍愛生命;再通過乙醇可作為燃料、溶劑、重要的化工原料，體會物質(zhì)的價值、化學的貢獻。引導學生

6、關注信息獲取與加工，從中感受化學的美好，形成正確的價值觀、人生觀。生活中處處有化學，從生活中的化學現(xiàn)象入手，必然引起學生的共鳴。在教學中，筆者引導學生共同構建乙醇的“廣泛用途”思維導圖（見圖1），培養(yǎng)學生的信息獲取與加工能力。（二）以乙醇的分子結構探析為主線，突出“證據(jù)識別與推理能力”乙醇為什么會有如此廣泛的用途，它的微觀結構是什么樣的，如何形象描述乙醇分子的空間結構？從學生已經(jīng)具備的學科知識來看，學生對有機物的碳、氧、氫原子的成鍵特點，有機物結構式的表示方法，球棍模型等知識已有初步認識。因此，具備了應用所學知識解決真實問題的能力。基于上述分析，教學時從c2h6分子的球棍模型入手，引導學生拼插

7、出分子式為c2h6o的兩種球棍模型。通過層層遞進的問題啟發(fā)學生思考，探索并尋找證據(jù)，分析并合理推理，最終確定乙醇分子的球棍模型。在這個“發(fā)現(xiàn)問題解決問題再發(fā)現(xiàn)問題再解決問題”的過程中，提升學生證據(jù)識別與推理能力。教學環(huán)節(jié)及設計意圖如圖2所示。（三）以探究乙醇的性質(zhì)實驗為抓手，聚焦“模型建構與認知能力”課程標準中明確提出高中化學課程目標之一是能辨識變化的宏觀現(xiàn)象，運用符號表征物質(zhì)及其變化，能用符號描述實驗證據(jù)并據(jù)此進行分析推理形成結論25-6。對于有機物性質(zhì)的學習，應以官能團的轉(zhuǎn)化為主線，借助球棍模型理解官能團的變化，從而建立有機物類別間的轉(zhuǎn)化觀。乙醇的化學性質(zhì)與官能團有何關系？如何形象地表示有

8、機物轉(zhuǎn)化時官能團的轉(zhuǎn)變？圍繞這些問題，教學時通過乙醇與金屬鈉、乙醇在銅催化下與氧氣反應等探究實驗，引導學生通過觀察宏觀現(xiàn)象，進而深入微觀層面分析化學鍵的斷裂與生成，關注有機物官能團的變化。利用乙醇分子的球棍模型將這一微觀變化過程外顯，把看不見的微觀變化形象化、模型化，使學生在此過程中逐步領會羥基（oh）是決定乙醇性質(zhì)的關鍵基團。再進一步用結構式、化學方程式等符號語言來描述，解釋物質(zhì)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與規(guī)律，從而培養(yǎng)學生“宏觀微觀符號”的三重表征思維。教學流程設計如圖3所示。通過上述活動的開展，學生明確了乙醇的結構、性質(zhì)、用途之間的關系，逐步形成“結構決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的化學觀念，并能夠把乙醇的學

9、習思路遷移到其他有機物的學習中去，使有機物的學習思維更加有序，認識更加有度。三、幾點建議（一）挖掘素材，抓住可轉(zhuǎn)化成關鍵能力的知識林崇德教授認為，學科能力是學生在學科學習活動中，借助于學科特有的語言、符號等工具，必須以學科知識經(jīng)驗為中介才能完成的7。在課堂教學中教師應把握可轉(zhuǎn)化成關鍵能力的知識，抓住學科知識的生成契機，促進學科關鍵能力的形成。例如，在“乙醇分子神秘面紗”的探究活動中，不能只是展示學生利用球、棍拼插出的乙醇分子模型，還要緊緊抓住如何確定乙醇分子球棍模型的證據(jù)鏈這一可轉(zhuǎn)化成關鍵能力的知識，利用層層遞進的問題，把學生的思維引向更遠、認識引向更深，直指物質(zhì)結構的奧秘，轉(zhuǎn)化知識為關鍵能力

10、。適時幫助學生理解乙醇的微觀結構組成，培養(yǎng)學生分析問題的關鍵能力。探究過程不僅搭建了學生對模型認知的平臺，也為證據(jù)識別與推理能力的提升提供了關鍵契機。（二）理順思路，設計合理、能促進關鍵能力養(yǎng)成的知識結構課程標準中指出：知識結構化有利于學生化學學科核心素養(yǎng)發(fā)展，教師在組織教學內(nèi)容時應高度重視化學知識的結構化設計，應有目的、有計劃地進行“認識思路”和“核心觀念”的結構化設計271。教師應遵循切合學生實際、有利于關鍵能力養(yǎng)成的設計思路，注重核心觀念的結構化，促進關鍵能力的養(yǎng)成。例如，本節(jié)課從乙醇在生產(chǎn)生活中的廣泛應用鋪開，讓學生感受化學的魅力，使學生充分認識化學的價值。接著以乙醇分子的結構分析為主

11、線展開探究，圍繞“金屬鈉如何保存？為什么不能用無水乙醇？金屬鈉與乙醇發(fā)生反應有什么現(xiàn)象？生成的氣體是什么？反應過程斷裂的是哪種化學鍵？如何用球棍模型形象描述化學鍵的變化？”等問題，通過問題鏈對乙醇的認識思路進行結構化設計，培養(yǎng)學生的“證據(jù)識別與推理能力”。在“乙醇在銅催化下發(fā)生氧化反應”教學中，先引導學生觀察宏觀現(xiàn)象，再逐步深入到探討微觀結構的變化，尤其是官能團的變化，充分利用球棍模型外顯乙醇的變化。逐步引導學生了解微粒觀、結構觀、轉(zhuǎn)化觀，形成有機物學習的認識思路。在此過程中幫助學生梳理結構、性質(zhì)、用途之間的關聯(lián)，從而理解“結構決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”這一化學核心觀念，促進關鍵能力的養(yǎng)成。（三

12、）加強研究，制定情境化、階梯式上升的教學路徑問題情境是學生關鍵能力形成和發(fā)展的重要平臺。教師創(chuàng)設的問題應當是真實的，而且要富有價值。教學中教師應幫助學生掌握分析、思考、解決問題的方法，尋找階梯式上升的培養(yǎng)途徑8。學生習得的知識如果不能與真實問題相聯(lián)系，必然無法形成解決復雜問題的能力。這就要求教師在課堂教學中采取情境化、問題化的教學策略，通過創(chuàng)設合理真實的問題情境，引導學生學會主動思考，能夠自主學習，而不是讓學生機械地、被動地從教材中或教師那里接受現(xiàn)成的知識。通過對情境問題的探究，激發(fā)學生的探究欲望，有利于學生運用所學知識解決實際問題，促進更高層次的學習。教師應盡可能發(fā)掘并創(chuàng)設合理真實的情境，尤

13、其是那些與生活生產(chǎn)密切相關的情境，設計出符合學生認知水平的問題鏈，通過問題引領、任務驅(qū)動、小組合作、討論質(zhì)疑等方式讓學生參與到問題解決的過程，尋找階梯式上升的培養(yǎng)途徑。總之，學科關鍵能力的形成與課堂有密不可分的關系，不是一朝一夕就能實現(xiàn)的，而是要經(jīng)歷一個很長的時期。教師明晰學科關鍵能力的內(nèi)涵，在課堂教學實踐中實施情境化的教學策略、階梯式的培養(yǎng)路徑，引導學生學會分析和處理化學問題，建構“認識思路”和“核心觀念”，有利于促進學生學科關鍵能力的提升。參 考 文 獻1國務院辦公廳.國務院辦公廳關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見eb/ol.（2019-06-19）2020-12-14.http：/2中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）s.北京：人民教育出版社，2018.3楊季冬，王后雄.高中化學關鍵能力的內(nèi)涵及構成要素研究j.化學教學，2019（4）：3-6.4單旭峰.基于高考評價體系的化學科考試內(nèi)容改革實施路徑j.中國考試，2019（12）：45-51.5單旭峰.科學命題 深化改革：2018年高考化學試題解析j.中學化學