基于核心素養培育的“原電池”化學作業設計

吳廣利

(渦陽縣第二中學 安徽亳州 233600)

一、研究背景

學科核心素養是學科育人價值的集中體現,是學生通過化學學科學習而逐步形成的品質和關鍵能力。《普通高中化學課程標準(2017年版)》中提出化學學科的五大核心素養,而化學作業則是落實化學課程目標的基本途徑之一,因此,教師在日常教學中應緊緊圍繞化學核心素養的培育,優化作業設計,提升教學質量。化學核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”“科學精神與社會責任”五個維度。五大核心素養要求我們多角度認識物質變化的條件和本質,從辯證的角度理解物質變化的根本原因和結果,從解決實際問題角度認識科學研究的基本方法,養成嚴謹治學的科學態度,培養創新意識和實踐能力。在“三新”形勢下,化學學科素養考查是新一輪高考的落腳點,通過適量的作業練習,強化學生對所學知識的網絡化建構,以達到知識的形成過程科學化,同時訓練學生對文本信息的處理能力,形成解決問題的基本思路,落實化學核心素養的培育。學科作業是檢測學生運用知識、訓練思維、養成技能的重要途徑,是培育學生核心素養的重要載體。它是教師的課堂教學行為的延伸,以培養學生的學科素養為根本目的。

體現化學核心素養的大單元課堂教學模式正在如火如荼地進行,相比轟轟烈烈的課堂教學改革,傳統作業仍然是“穿新鞋走老路”的狀態,傳統作業在設計思路、信息給予和情景呈現方面與新高考明顯不合拍。傳統作業無情景切入,使知識脫離生產生活實際,單純知識點直接套用,達不到知識生活化,不能使所學知識運用于實際生產和社會生活中,學生基本敷衍了事,作業功能難以達到目的。究其原因是作業練習仍然是為考試“高分”服務而設計的狀況:題量大,難度控制不準,沒有考慮學生掌握的真實情況和認知能力、心理特點等多方面學情,無形中增加了學習難度;尤其未能體現學科素養的培育,不能科學診斷學生學到的知識是否達到教學目標和素養目標下的“立德樹人”的目的。高中化學作業要能起到客觀評價學生學習效果的作用,既要符合新高考改革的理念,又能全面提高學生核心素養和落實新高考改革的目的。一線教師要領會新課程的標準和要求,以新教材做基礎,設計符合課標的化學作業。

二、作業設計的理論支撐

依據多元智能理論和最近發展區理論,作業設計應該具有多元化和多樣性,其關系如圖1所示。

圖1

多元智能理論指出每個學生都具有多種潛在智能,并且各種智能并不是均勻分布的,不同個體中都存在優勢智能和弱勢智能。智能不同的學生都有自己的學習潛能和發展自己潛能的方法,選擇適合自己學習的作業練習能使自己的智能發展到更高水平,顯然每個學生所需的作業練習是不完全相同的,這就要求允許多樣化的化學作業存在。

根據“最近發展區理論”,學生存在現有水平和可能達到的發展水平。教師在引導學生學習過程中要根據每位學生的學情因人施教,對每位學生的學科作業分別進行鼓勵性、發展性評價,使每位同學在自己的“最近發展區”“跳一跳,就可以摘到挑子”。因此,化學作業應使不同層次學生的學科素養得到可持續發展。運用課后作業可以給學生提供學習支架,使學生學會知識建構,針對課中學習、課后練習中出現的問題積極干預、及時糾正。

三、基于化學核心素養的作業設計的原則

針對現狀分析和作業設計的相關理論、結合“三新”的目標要求,在作業設計中體現核心素養時,應著重考慮以下原則。

(一)針對性原則

針對性原則包含兩個層次。第一層次選擇的知識點要有針對性,作業內容體現教學目標,不偏不怪少而精;第二層次針對核心素養的培育,每一道題都要能檢測出教學目標的達成情況。在設計作業時可以從以下四個方面著手:①立足新教材,領悟教材的課標要求,選擇能達成教學目標的知識點;②融會貫通新舊知識,落實核心素養;③知識載體與情景有機組合,形成作業題型;④聯系生產生活,解決現實生活中的問題。在作業設計時,既要關注學生學科素養技能的訓練與發展,更要關注學生健全人格的養成。例如,教學目標要求借助原電池裝置和原理的學習,體會化學能到電能的直接轉化,設計作業時關于形成條件和工作原理的作業題時,要落實學生的模型認知和科學探究的核心素養。

作業1:如下圖所示,把鐵片和銅片插入番茄中,再用電極夾與電流計相連后構成水果電池。下列敘述正確的是( )

A．電流從銅片經導線流向鐵片

B．該裝置將電能轉變為化學能

C．一段時間后,銅片質量減輕

D．銅片上發生氧化反應

〔設計意圖〕利用生活中的廢舊材料,制作簡易原電池。這個家庭小實驗每位同學都能夠獨立完成,要求學生仔細觀察并描述實驗現象:鐵片溶解、質量減小,電流計指針發生偏轉,證明電流存在,這就落實宏觀辨識的核心素養;并對現象分析:鐵電極在反應中只能失電子并發生定向移動,這就體現了微觀辨析的素養,緊接著就可以要求學生寫出電極反應式。這樣就在宏觀、微觀、符號之間建立了思維模型。設計這樣的作業既落實了課標要求,提高了學生的動手能力,又通過對證據收集整理分析中培育宏觀辨識和微觀辨析的學科素養,體現化學學科實用性。

(二)發展性原則

作業設計中對于難度的把握尤為重要。由于學生的差異性,因此在設計的時候要充分考慮各個層次學生的差異性需求,課后作業要分類呈現,即遵循學生個人學情、因人施教、分層設計的遞進式編排原則,從體現教材編寫意圖和學生掌握情況,根據教學內容的難易、重難點和學生的認知規律特點,有針對性地設計作業的內容和形式。學生在學習過程中獲得的成就感是下一步學習的重要動力,因此設計作業時應充分考慮學情這個重要因素,讓各層次的學生都能夠獲得能力方面的提高。不同層次學生,作業體現梯度,不能任意給學生設置問題障礙,可增設問題的新情境,并保證情境和創設問題的科學性,讓各層次學生都能得到對應發展。課后作業既要體現教學目標,又要讓每位學生的學科素養得到發展,以利于使每一層次不同需求的學生都能得到最大化發展。例如,認識原電池形成條件后利用生活中的材料制作各種水果電池,進而認識生活中的化學電源,這樣的作業能激發學生潛力,促進核心素養發展。

作業2:分別按如圖所示甲、乙裝置進行實驗,圖中兩個燒杯中的溶液為相同濃度的稀硫酸,甲中A為電流表。

(1)下列敘述正確的是。

A．兩裝置的燒杯中銅片表面均無明顯現象

B．甲中銅片作正極,乙中銅片作負極

C．兩燒杯中溶液中的酸性變弱,pH值減小

D．產生氣泡的速率乙中比甲中快

(2)甲裝置中的能量轉化形式:能轉化為能;

乙裝置中的能量轉化形式:能轉化為能。

(3)(選做)甲裝置中,某同學發現銅片和鋅片都有氣體產生,但銅片上產生得多,原因可能是____________________________。

(4)(選做)在甲裝置中,若把稀硫酸換成Fe2(SO4)3溶液,試寫出銅電極的電極反應式:______________________________。

〔設計意圖〕本題是一道具有一定綜合性的題目,該題依據教材示例進行適度改編,并在此基礎上根據新現象提出新問題。第一問要求學生通過仔細認真觀察兩套裝置的相同點和不同點,認識原電池的形成條件并根據條件分析兩個裝置中的本質不同,培養證據推理和模型認知的素養。第二問分別從能量的角度認識到相同的物質設計成不同裝置則能量轉化形式和效率不同,能源是人類社會賴以生存和發展的基礎,最大限度地提高能量轉化率是化學工作者的責任,這就落實了社會責任的學科素養。第三問和第四問在理解原電池工作原理基礎上對異常現象進行探究,并通過改變條件分析電極反應,這兩問發展了科學探究和創新意識的學科素養。前兩問具有遞進性,先分析原電池的形成條件并從宏觀和微觀角度描述,接著從能量轉換角度認識其可能的應用,從而落實了物質變化、模型認知、社會責任的學科素養;后兩問對于部分同學可能難以完成,這樣的設置為不同層次水平的學生提供了選擇,既保證了基礎弱的同學能夠摘到桃子,又避免了部分優等生吃不飽的現象。

(三)選擇性原則

在作業設計時要兼顧不同層次學生的學情,不同的學生能力層次不同,學習目標也不同,這時必做作業和選做作業就顯得更加重要。必做部分遵循課程標準,達到基本要求,選做作業可以為將來的選擇性必修學習打下一定的基礎。因此,在作業的結構上可采取必做作業、選做作業,難度上分基礎作業和提升作業,個別學生可以設置研究性作業、小組合作完成的作業。教師精選習題時,在“質”字上做文章,力求將學科素養與學情有機結合。將問題生活化、情境化,把平時作業中學生的混淆知識點或概念作為編題的重要素材,構思設計或改編題目。學科作業是貫通學生學習全過程的,因此應該注重課前預習、課中學習、課后練習和拓展相統一。作業設計在結構上注重整體協調統一,內容知識的難度呈現上也要注意整體遞進式呈現,使學生對所學內容的理解逐步深入,能多角度思考解決問題,堅決避免簡單的重復。

(四)適量適時性原則

作業的設計要適量適時,一方面要落實國家“雙減”政策,讓學生從盲目刷題中解脫出來;另一方面從學生完成作業的所需時間來看,以十五分鐘完成為宜。因此作業的布置要考慮內容的適量性和完成作業時間的適時性。作業的布置要與上課時間相匹配,比較好的做法是當天布置、當天批改反饋問題,下一節課對教學內容做對應的調整。如果時間過長,根據遺忘曲線規律學生的記憶會大量減少;時間太短,學生和老師來不及發現問題、教學效果可能達不到預期設想。依據學生的遺忘規律,一般在上次錯誤反饋比較明顯的知識點還需要安排一定知識重現,特別是對于難點更應反復重現并且多樣式再現,以保證學生對知識點達到融會貫通。

四、關于作業設計的感悟

化學核心素養是新高考的基本要求,教師要在作業設計中體現核心素養,這是一次打破傳統作業的契機,對于落實“雙減”而言,也是一次新的嘗試。作業設計是培養學生核心素養的必要途徑之一,教師應該堅持以化學學科素養為目的,以實際生產生活情境為設計作業依據,以化學知識為解決問題的工具,準確把握“素養”“情境”“問題”“知識”四方面相統一的作業設計,及時對作業結果進行分析,發現學生的薄弱點,了解核心素養的達成情況,最終達到培育學生核心素養的目的。