素養為本的結構化教學設計

萬高飛 林振標

摘要：提出基于學科素養為本的“物質制備實驗”結構化教學設計，以期改變高考復習中單純的知識點傳輸與技能訓練的安排，從而提高高考復習的有效性。

關鍵詞：高考復習;物質制備實驗;模型構建;結構化

文章編號：1008-0546（ 2020）08-0063-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2020.08.018

2018年11月19-20日，寧波市高中化學學考選考復習研討會在象山中學舉行。各縣（市）、區化學教研員以及全市高二、高三化學備課組長參加了此次研討，群賢畢至，少長咸集，躬逢盛會。本人應邀請與會并開設了主題為“更快、更高、更純——物質制備實驗再思考”的課堂展示，現將設計思路及課堂實錄呈現以此，以供各位同仁交流討論。

一、設計思路

長久以來，圍繞著知識點、重點、考點為中心的“三點一測”的學科教學模式很難幫助學生理解主題中各知識點間的內在聯系和邏輯關系，難以形成結構化的知識體系。正如鐘啟泉在中國教育報發表的“單元設計”一文中所言：“基于核心素養的教學單元設計不是單純的知識點傳輸與技能訓練的安排，而是教師基于學科素養，思考怎樣描繪基于一定目標與主題而展開探究活動敘事的活動，目的是為了創造優質的教學”[1]。 本單元教學設計以物質制備實驗為主題，圍繞著實驗目的（產率高、產品純，速率快）探討各步驟（原料預處理、主反應、分離提純）中條件的控制，形成解決該類問題的結構化知識模型（如圖1）。

本節課選取控制同一條件在不同階段的作用辨析、達到相同作用下采取不同方法的研究等結構化的教學內容，這些教學內容從屬于同一個學習主題，各教學內容點依照知識的邏輯結構分層遞進，組成一個完整的知識鏈。

二、教學過程實錄

[教師]兩星期前我們學校剛舉行了校運會，你們知道奧林匹克的格言是什么嗎？

[學生]“更快、更高、更強”

[教師]我們六班誰是更快、更高，更強的代言人呢？

[學生]×××

[教師]×××，你知道物質制備實驗過程中的更快、更高、更純分別代表什么嗎？

[學生]速率（度）快、產率（量）高、產品（物）純。

[教師]要達到以上要求，我們須對實驗各個步驟進行條件控制。物質制備實驗通常包含哪幾個步驟呢？

[學生]原料預處理主反應一分離提純。

[教師]本節課我們主要從“探究不同階段控制同一條件的不同作用、控制不同條件達到相同作用的方法”等角度進行物質制備實驗的再思考。

設計意圖：通過奧林匹克精神的三個“更”切入主題，點明物質制備實驗圍繞的三個目標。

1.模型構建

某興趣小組以苯胺為原料，按圖2的反應原理和流程合成對氨基苯磺酸。

已知：苯胺是一種無色油狀液體，微溶于水，易溶于乙醇，熔點-6.1℃，沸點184.4℃。

對氨基苯磺酸是一種白色固體，微溶于冷水，可溶于沸水，易溶于堿性溶液，不溶于乙醇。

[教師]閱讀以上材料回答下列問題：

Q1：步驟①控制了什么條件？其目的是什么？

Q2：該步驟中除了用冷水，還可以采取哪些措施達到相同目的？

Q3：步驟②③⑤也都采取了控制溫度的條件，其目的分別是什么？

Q4：步驟X的操作名稱是什么？該步驟為什么要控制溫度？

Q5：請結合不同實驗階段談談你對控制溫度的認識？

[學生]Q1：采取了控制溫。目的是防止苯胺揮發、防止苯胺被氧化、降低產品的溶解度…

Q2：還可以通過控制滴加速度、不斷攪拌等措施

Q3：步驟②高于1700C為了提高反應速率，低于1800C為了減少苯胺的揮發…步驟③目的降低對氨基苯磺酸的溶解度促進其析出，提高產率，也可能是為了得到較大顆粒的晶體便于抽濾…步驟⑤目的是增大對氨基苯磺酸的溶解度，提高產率

Q4：趁熱過濾，防止溫度降低對氨基苯磺酸析出，降低產率

[小結]師生共同總結建立思維模型（圖3）。

設計意圖：經過第一輪的復習，學生雖已初步形成化學反應條件控制的觀念，掌握了條件控制的一般性方法等碎片化知識，但在具體運用時常因為不能與實驗目的及實驗步驟相對應而出現錯誤。如Q2問題中有同學答為：“減小產品的溶解度，促使產品析出”、Q5問題回答為：“過濾”等。究其原因可能是在一輪復習過程中過于注重從知識點和考點來設計單元復習，課堂教學變成了碎片化的知識點的教學和考點的訓練，學生難以形成結構化的知識。基于素養為本的結構化的化學物質制備實驗，應把結構化的知識的學習和物質制備實驗的研究方法融合在一起，發展學生的核心素養。

2.模型應用

[教師]不同階段控制溫度的作用各不相同，不同階段加入乙醇的作用是否相同呢？閱讀以下四段材料，回答下列問題：

Q1：以下4段材料分別在哪個步驟加入了乙醇？

Q2：該步驟的實驗目的是什么？

Q3：加入乙醇的作用分別是什么？

1.在小燒杯中加入約59新鮮動物脂肪（如牛油）6mL 95%的乙醇，微熱使脂肪完全溶解。

Ⅱ.用鐵屑為原料制備三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀（K3 [Fe （C204）3]）的第3步反應方程式為：2FeC204.2H20+H202+H2C204+3K2C204=2K3[ Fe（ C204）3 ]+6H20

已知：K3[Fe（C2O4）3].3H2O易溶于水，難溶于乙醇。某同學設計的實驗方案為：向溶液中加入適量“乙醇一過濾一洗滌一干燥”。

Ⅲ.葡萄糖酸鈣是一種可促進骨骼生長的營養物質。葡萄糖酸鈣可通過以下反應制得：C6H12O6（葡萄糖）+Br2+H2O→C6H12O7（葡萄糖酸）+2HBr

2C6H12O7（葡萄糖酸）+CaCO3一Ca（ C6H11O7）2（葡萄糖酸鈣）+H2O+CO2

相關物質的溶解性見表1：實驗流程如圖4。

第⑥步中，下列洗滌劑最合適的是乙醇一水混合溶液。

Ⅳ.氯化亞銅是工業中應用非常廣泛的催化劑和還原劑，某研究小組用溶劑熱法制備形態均均、顆粒較小的氯化亞銅的方案如圖5。

已知：CuCl是一種白色難溶于水、難溶于乙醇的固體，在潮濕空氣中較易被氧化。

洗滌時可先用去氧水洗再用無水乙醇洗滌，洗滌后的產品放置在真空干燥箱中干燥。

[小結]師生共同總結建立思維模型如表2。

[教師]運用剛才建立的模型，從實驗步驟、實驗目的角度思考回答下列材料中的問題：

I.苯甲醛（微溶于水、易溶于有機溶劑，密度約等于水的密度）在堿性條件下發生岐化反應可以制備苯甲醇（在水中溶解度不大、易溶于有機溶劑，密度約等于水的密度）、苯甲酸。反應原理如下：2C6H5CHO+NaOH→C6H5CH2OH+ C6H5COONa

C6H5COONa+ HCl→C6H5COOH+NaCl

相關物質物理性質如表3、表4。

制備過程如圖6。

抽濾時，燒杯中苯甲酸晶體轉入布氏漏斗時，杯壁上還粘有少量晶體，用____沖洗杯壁上殘留的晶體。抽濾完成后用少量____對晶體進行洗滌。

Ⅱ.二草酸合銅（n）酸鉀晶體化學式為K2 [Cu（C2O4）2].2H2O微溶于冷水，可溶于熱水，微溶于酒精，干燥時較為穩定，加熱時易分解?，F以膽礬和草

步驟3所用的洗滌劑最合適的是

[小結]師生共同總結建立思維模型（表5）。

設計意圖：素養為本的教學要改變教師灌輸式講授，教師要敢于放手，積極組織學生開展學習活動。運用教學對話、討論交流的合作學習方式，通過自己與學生、學生同伴間的對話，引導學生主動學習，思考質疑，構建學習共同體的舞臺。

[教師]在進行化學實驗分析時，首先應思考Why（實驗目的：產率、純度、速率等），再思考How（為了達到該實驗目的采用的具體操作方法和措施，不同的實驗目的可能用相同的方法，相同的實驗目的也可能需要不同的方法，形成具體問題具體分析的科學思維方法。），再到What（現象、成果）。如圖8所示。

參考文獻

[1]王云生.課堂轉型與學科核心素養培養[M].上海：上海教育出版社，2003