基于學生核心素養培養的真實性情境教學設計與實施

錢柳云

摘要：教師基于真實性情境對教學內容進行整體性設計與實施，使學生在真實性情境中感受學科知識來源于生活，能夠在已有認知和生活經驗的基礎上自主建構學科知識，對知識形成整體性理解，更好地引發思考、激發思維、改進方法，由內而外地調動學生學習熱情，保持學生學習興趣，發展學生化學學科核心素養。

關鍵詞：核心素養，真實性情境，教學設計與實施

文章編號：1008-0546（2020）05-0047-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.05.012

一、研究背景

高中必修化學課程設置了主題內容，旨在促進全體學生在宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知、變化觀念與平衡思想、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任五大化學學科核心素養方面都有一定的發展。高中化學教材涉及知識面廣，知識點多，在一些課堂上，教師把教學內容孤立地傳授給學生，以致于學生困于尋找知識間的相互關系和內在邏輯，難以當堂消化所學知識，更不能靈活運用所學知識。久而久之，這種唯知識論的傳授教學讓學生“食”之無味，學習后勁嚴重不足。學習過程應該是一個遵循自然規律不斷探尋未知和解決問題的過程。因此，本文就此做一些有益的探索，著力于研究教師基于真實性情境對教學內容進行整體性設計與實施。

真實性情境是指為教學開展提供的一種有真實意義、能幫助學生在原初或相似的生活和生產情景中發現問題、探尋未知、解決問題，使得教與學圍繞社會問題順利展開的情境。這樣的教學過程使學生在真實性情境中感受學科知識來源于生活，能夠在已有認知和生活經驗的基礎上自主建構學科知識，對知識形成整體性理解，更好地引發思考、激發思維、改進方法，由內而外地調動學生學習熱情，保持學生學習興趣，發展學生化學學科核心素養。

二、基于學生核心素養培養的“常見物質的檢驗”教學設計與實施

該內容屬于蘇教版《化學1》專題1第二單元，這部分內容知識層面要求不高，但是對操作技能和思維層面有較高要求。需要學生初步學會物質檢驗的實驗技能，體驗和了解化學科學研究的一般過程和方法，認識實驗在化學學習和研究中的重要作用。化學研究過程中，人們常常會根據某些基本特征、變化條件、反應現象等對常見物質進行檢驗，以確定物質的組成。本堂課內容主要組成部分包括Cl^-、SO⁴、NH⁴等的檢驗方法和金屬元素的焰色反應。“化學家眼中的物質世界”專題的設計是以“物質”為中心展開的，從物質的分類、變化到物質的分離、提純及檢驗，再到物質的微觀結構，讓學生對“物質”的整體知識有較為全面的了解。常見物質的檢驗作為本專題的重要組成部分，安排在“豐富多彩的化學物質”研究之后，而又在具體的元素化合物知識之前，在整個高中化學學習中有著舉足輕重的地位，起著承上啟下的作用，旨在落實學生的化學實驗技能和研究物質的方法，是提高全體學生化學學科核心素養的良好開端。

學生在九年級已經儲備了一定的物質檢驗知識，但還需進一步總結和提煉以達到系統化。本節課選擇Na⁺、K⁺、Cl^-、SO^2-、CO2-、NH⁴⁺等常見離子作為檢驗對象，復習歸納初中化學知識，學習常見物質的檢驗方法，介紹焰色反應和現代儀器分析法，讓學生了解物質檢驗手段的多樣性，訓練實驗操作技能，感悟物質檢驗過程中防止干擾的實驗設計和多種物質檢驗方案的設計，也為今后進一步學習無機物和有機物的檢驗埋下了伏筆。基于此，筆者根據教材設計教學思路如圖1所示。

1.引入新課

[導課]視頻1：2018世界杯，俄羅斯晉級八強的那場比賽前進場準備和俄羅斯獲勝歡呼、慶祝的片段。

[引言]2018年世界杯，東道主俄羅斯擊敗對手西班牙隊挺進八強。整個俄羅斯沸騰了！持續歡慶的氛圍和五彩繽紛的焰火縈繞整個俄羅斯。

[教師]美麗的焰火是怎么形成的呢？

設計意圖：由2018世界杯事件引出焰色反應，既在意料之中，又在開始的視頻1中（放大球員上場前用鼻子猛嗅的動作）為常見物質的檢驗埋下了意料之外的伏筆。真實性情境來源于生活或生產，有利于引出主題、激發思維。已有認知和經驗基礎有利于學生自主建構知識，促進學生形成分析解決實際問題的必備品格、關鍵能力和正確的價值觀。

2.環節一：化學色彩

[教師]讓我們也嘗試營造一下歡慶的氛圍，架起一堆篝火吧！

（投影）實驗探究一：將氯化鉀、氯化鈉、硫酸鈉、硝酸鍶、硫酸銅溶液分別灼燒，另外再灼燒細銅絲，提醒學生注意觀察焰色，并記錄現象。

師生合作實驗：向五孔純鋁質模具中加入酒精后點燃（如圖2），將不同溶液分別裝入加濕噴霧儀噴向淡藍色火焰，用外接攝像頭將現象直接投影到屏幕，學生依次觀察記錄實驗現象。

[教師]從以上物質灼燒所呈現的焰色中能找到什么規律？

[學生]金屬或它們的化合物在火焰上灼燒時，會使火焰呈現相同的顏色。

（投影）許多金屬或它們的化合物在火焰上灼燒時，都會使火焰呈現特殊的顏色，這叫做焰色反應。（焰色反應原理圖，物理變化的屬性）

[教師]有誰知道焰色反應可以有怎樣的應用呢？

[學生]制作禮炮煙火，還可以檢驗物質。

[建構方法]Na⁺、K⁺檢驗方法：焰色為黃色則存在鈉元素，焰色為淺紫色則存在鉀元素。

（投影）1762年，馬格拉夫研究對比了各種鉀鹽、鈉鹽的物理性質，并證明了這兩種鹽的區別，還發現了用焰色反應鑒別鉀、鈉的方法。

（投影）各種焰色反應對比圖片。

[知識建構]（1）部分金屬元素有焰色反應現象，有的金屬元素則沒有，如鎂、鋁、鐵、鎳、鉑等。

（2）鉑絲或細鐵絲在做焰色反應前，先用稀鹽酸洗凈，并在火焰上灼燒至五色，再蘸取被測液進行實驗。

教師演示實驗：稀鹽酸洗凈鉑絲，并在火焰上灼燒至與火焰顏色相同，再蘸取物質的量濃度相同的氯化鉀和氯化鈉的混合溶液放在火焰上灼燒。

[教師]看到了怎樣的焰色？

[學生]黃色。

[教師]按理灼燒氯化鉀焰色為淺紫色，但混合液灼燒時呈現了較深的那種焰色。

[知識建構]（3）由于酒精燈火焰呈黃色，會掩蓋淺紫色，所以在觀察鉀元素焰色要透過藍色鈷玻璃。

設計意圖：由2018世界杯歡慶中的煙火情境過渡到焰色反應的教學，在做焰色反應時選擇了鋁型材質定制的五孔模具，加入酒精后點燃，焰色為淡藍色，比酒精燈更適合觀察各種不同物質灼燒的焰色。另外，改用加濕噴霧儀將不同的溶液噴向點燃的火焰，使得焰色反應形、色更震撼！而在進一步深入理解黃色火焰會掩蓋淺紫色時，因該操作已經適合用鉑絲操作，所以又回歸到了傳統用鉑絲蘸取的實驗，鞏固了基礎實驗操作。世界杯中某些畫面的出現使以Na+、K⁺檢驗為主的焰色反應知識層面上升到常見物質檢驗的層面。從培育化學學科核心素養的視角出發，該部分內容設計依據課程標準，立足基礎教材，融合化學史實，使課堂既直觀又厚重，有利于發展學生“科學態度與社會責任”的核心素養;由情境引發思考，讓思考促進思維，通過師生合作的對比實驗和教師演示實驗來呈現較為抽象的化學原理，有利于引導學生從宏觀的實驗現象和實驗過程的變化進行反思和辨識，為學生從微觀變化角度探析化學原理奠定宏觀認知的感性支撐，促進“宏觀辨識與微觀探析”素養的提升。

3.環節二：化學剪影

[教師]俄羅斯人在舉國歡慶時，一些西方媒體卻發出了很多質疑聲。

（投影）視頻1中俄羅斯足球隊員進場前頻頻有人把白色團狀物放鼻孔下嗅的圖片。

[教師]從圖片中你看到了什么？又想知道什么？

[學生]俄羅斯足球隊員在嗅白色的東西，這個神秘物質X是什么？會不會是興奮劑啊？

（投影）外媒的報道：

[教師]同學們是否對俄羅斯隊醫提到的嗅鹽感興趣？

（投影）在17世紀，嗅鹽的制備就有了記載，主要通過蒸餾雄鹿的角和蹄的刨片獲得，結晶后就是碳酸銨，因此，也稱為鹿角酒或者鹿角精。

（投影）關于嗅鹽介紹的網絡截圖。

[教師]你能根據已儲備的知識鑒別出碳酸銨溶液嗎？

[教師]你已經具備的離子檢驗方法有哪些呢？

[教師]大家真的都掌握了嗎？老師對其中SO4^-檢驗的描述還不太理解，你們能通過我的實驗來幫我解釋一下嗎？

教師實驗：取樣硫酸鈉和亞硫酸鈉溶液，分別先加鹽酸，再加氯化鋇溶液;再取樣硫酸鈉和亞硫酸鈉溶液分別先加稀硝酸，再加氯化鋇溶液。

[學生]根據現象的不同可以判斷SOr檢驗時加鹽酸和氯化鋇溶液更合適。

[教師]先加氯化鋇溶液還是鹽酸，滴加是否有先后順序？

[學生]為防止Ag+干擾，要先加鹽酸，無現象后再加入氯化鋇溶液，如果出現沉淀說明原溶液中有SO4^2-存在。

[建構方法]

[教師]具備了以上知識，同學們可以挑戰一下自己啦！

（投影）實驗探究二：已知1、2、3、4號樣品是混淆放置的氯化鈉、氯化鉀、硫酸銨、碳酸銨樣品溶液中的一種，請你根據現有實驗器材設計方案，找出碳酸銨，并探究如何區分這幾種物質。

學生實驗：學生從提供的氫氧化鈉、鹽酸、稀硝酸、硫酸、硝酸銀、氯化鋇、氯化鈣、澄清石灰水溶液，以及塑料透明滴板、試管、帶導管橡皮塞、試管夾、滴管、燒杯、酒精燈、火柴、鉑絲、玻璃棒、鑷子、洗瓶、抹布、紅色石蕊試紙、藍色鈷玻璃等中選擇試劑和儀器進行實驗。

[學生討論]根據……，可以確定……

設計意圖：這一環節從焰色反應順利過渡到實驗室藥品中常見陽離子的檢驗，再到“生活中常見的物質是什么？”的探索，把本節教學內容中要達成的目標分解為了融合情境又梯度合理的發展性任務，更具有啟發性和生成導向作用。為了達成常見物質檢驗的能力培養，該部分內容采取了“收-放-收”的教學策略。一開始對神秘物質可能性的猜想會比較廣泛，所以通過提供媒體報道信息將發散的思緒先“收回”，讓學生把視線移向嗅鹽;又通過“你能根據已儲備的知識鑒別出碳酸銨溶液嗎？”這個問題引導學生運用已儲備知識“放開”手腳去嘗試，通過設計實驗方案進行操作并運用邏輯推理來探明物質的組成，最后通過學生歸納總結又從技能操作層面上升為“收獲”感悟科學研究的一般過程上來;無論是分組實驗前的可行性論證，還是建構方法時滴加試劑順序的討論，引導學生對物質的性質及其變化提出可能的假設，收集實驗證據，并基于證據進行分析推理，能根據物質及其變化的信息建構模型，建立物質檢驗的思維框架。環節二在提高學生“科學探究與創新意識”“證據推理與模型認知”的核心素養上做了有益的嘗試。

4.環節三：化學魅力

[教師]你們相信神秘物質真的是嗅鹽嗎？今天這個神秘物質X來到了我們的試劑瓶中，你是否可以揭開其神秘面紗呢？

（投影）實驗探究三：請你設計方案，探究神秘物質X的成分。

教師活動：引導學生先觀察物質狀態，聞其氣味，再指導用玻璃棒去觸碰液體中白色物質，初步確定白色物質為棉花，進一步探究周圍的液體是什么溶液。

學生實驗：從神秘物質X的試劑瓶吸取了液體，再結合以上提供的試劑和器材進行實驗。

[學生]聞到濃濃的氨味，為什么加鹽酸沒有氣泡，加氯化鈣也沒有沉淀？……根本就不是嗅鹽，而是氨水吧！

[教師]俄羅斯隊醫也提到了“就是一般的氨，用棉花浸潤后吸入”，也就是氨水棉球。難道俄羅斯隊員真的使用的是不屬于興奮劑的氨水棉球嗎？就沒有其他物質混合在其中？僅僅靠同學們現在掌握的知識，還不能完全分析清楚這個神秘物X。借助現代化檢測手段我們可以對物質成分了解得更清晰。

（投影）儀器分析法（結合相關儀器的圖片和功能）

1.元素分析儀確定物質中是否含C、H、O、N、S、Cl、Br等元素。

2.紅外光譜儀確定物質中是否存在某些有機原子團。

3.原子吸收光譜確定物質中含有哪些金屬元素。

[教師]經過這節課的學習，你的哪些知識被喚醒了，你又學到了哪些新的知識？

[學生]談學習所得，歸納出常見物質檢驗的一般流程。

教師活動：根據學生陳述動態生成板書：觀形→察色→聞味→明性→辨質（如圖3）。

[建構方法]

（投影）1.醫院血液自動化檢測流程視頻2。2.太湖水文檢測船的工作視頻3。

[結束語]化學正使生命更健康！環境更優美！生活更美好！

[當堂訓練]略

設計意圖：學生由一開始辨別出碳酸銨以為探究已經接近真相，到發現神秘物質X另有其主，可僅憑現有知識還不可能對所有常見物質“識得廬山真面目”，從而激發出更高的學習和探究的熱情。在這一探究過程中，學生感悟了研究常見物質的一般程序：觀其形、察其色、聞其味、明其性、辨其質，循著“初建→完善→應用→發展”思維模型的主線，再次強化了“證據推理與模型認知”的核心素養。結束前的視頻2側重于檢測保障身體健康，另一段視頻3側重于檢測保護環境優美，增強了人民對美好生活向往的信心！讓知識、生活與生命深刻共鳴！激發了學好化學更高層次的價值追求，那就是意識到化學科學可以創造更多物質財富和精神財富、改善人民的生活，使得“科學態度與社會責任”素養得以終身持續發展。

三、結語

教師通過創設豐富有趣的真實性情境，引導學生發現實際問題，迎接具有挑戰性的學習任務，同時又引領學生開展自主、合作和探究學習，多元思考，多方協商，并將自主建構的知識應用到解決問題的過程之中。學生在學習過程中能形成一定的思維模型，掌握了學習的科學方法，深化了良好的思維品質，發展了化學學科核心素養。