指向科學素養(yǎng)的高中化學情境教學實踐探索

摘 要： 指向科學素養(yǎng)的高中化學情境教學，需要正確理解科學素養(yǎng)和高中化學情境教學的內(nèi)涵，并從教學目標、教學內(nèi)容、教學實踐和教學評價等方面去思考指向科學素養(yǎng)的高中化學情境教學策略，找到高中化學情境教學實踐中的難題。指向科學素養(yǎng)的高中化學情境教學，將科學素養(yǎng)的培育落實到真實有效的教學情境中，打破課本知識與解決社會實際問題的隔離狀態(tài)，實現(xiàn)化學學習與社會實際的遷移，幫助學生提高解決真實問題的能力，應(yīng)關(guān)注化學情境教學設(shè)計的實效性、提升學生的參與度，促進化學情境教學的成效評估。

關(guān)鍵詞： 科學素養(yǎng)；高中化學；情境教學

在新時代一體化推進教育、科技、人才高質(zhì)量發(fā)展的高中階段育人方式變革導(dǎo)引下，加強科學教育、養(yǎng)成學生的科學素養(yǎng)成為夯實人才培養(yǎng)根基的重要內(nèi)容，普通高中化學作為科學教育的重要學科，理應(yīng)在培育學生科學素養(yǎng)上邁出更為堅實的步伐。為培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，普通高中化學情境教學尤為重要，這從《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》中必修課程與選擇性必修課程均有“情境素材建議”可以佐證。指向科學素養(yǎng)的高中化學情境教學實踐，需要把握好以下幾個方面。

一、高中化學情境教學的內(nèi)涵界定與價值詮釋

1. 高中化學情境教學的內(nèi)涵界定

情境教學是指在教學過程中，教師結(jié)合教學內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)與現(xiàn)實生活、社會實踐或科學研究密切相關(guān)的具體情境，使學生更加直觀地理解知識，激發(fā)學習興趣，提高學習效果的一種教學方法。高中化學情境教學強調(diào)將課堂學習與現(xiàn)實生活、工業(yè)生產(chǎn)等情境相結(jié)合，通過模擬實驗、實地考察、案例分析等方式，讓學生在情境中感知、理解、應(yīng)用化學知識。高中化學情境教學的內(nèi)涵指向科學素養(yǎng)，強調(diào)在化學教學過程中通過創(chuàng)設(shè)一定化學情境，引導(dǎo)學生把握認識科學本質(zhì)、學習科學精神、促進科學思維、強化科學實踐、夯實科學文化。科學素養(yǎng)不僅是高中化學教育的目標之一，也是學生終身受益的重要素質(zhì)。

2. 高中化學情境教學的價值詮釋

（1）內(nèi)化學科核心素養(yǎng)

高中化學核心素養(yǎng)包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任。其中，前三項核心素養(yǎng)是從學科觀念和思維方式視角對化學科學思維的描述，“科學探究與創(chuàng)新意識”是對化學科學實踐的表征，“科學態(tài)度與社會責任”是對化學科學價值取向的刻畫，是化學學科整體育人功能和價值的具體表現(xiàn)。學生科學素養(yǎng)的內(nèi)化，不是由教師直接“教”出來的，而是在情境中借助問題解決的實踐培育起來的，其形成必然是知識、思維、品格與具體情境相互交織作用的結(jié)果，并且在與學習情境持續(xù)有效的互動中生成。

（2）促進學生學以致用

化學是一門抽象而又實踐性很強的學科，學生常常因無法將學習到的知識與日常生活聯(lián)系起來而感到困惑。為了解決這個問題，情境教學法可以創(chuàng)設(shè)一定的情境，將化學知識融入其中，能夠促使學生將所學知識應(yīng)用于實際問題解決中。高中化學情境教學將科學素養(yǎng)的培育落實到真實有效的教學情境中，可以打破課本知識與解決社會實際問題的隔離狀態(tài)，實現(xiàn)化學知識和學科能力的遷移，幫助學生提高解決真實問題的能力。

二、指向科學素養(yǎng)的高中化學情境教學設(shè)計與實踐

1. 確定高中化學情境教學的目標

高中化學情境教學旨在培養(yǎng)具有全面化學素養(yǎng)的學生，使他們不僅具備扎實的化學知識，還具備科學探究、創(chuàng)新思維、社會責任和環(huán)境保護等方面的能力。化學情境教學目標的設(shè)計應(yīng)遵循學生的認知規(guī)律和學習特點，以化學知識為主線，以真實情境為載體，創(chuàng)設(shè)有助于學生主動探究、合作學習的環(huán)境。在教學過程中達到以下目標：

（1）科學知識理解與應(yīng)用能力：學生能夠深入理解化學基礎(chǔ)知識，包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學反應(yīng)原理等。培養(yǎng)學生運用所學知識解決實際問題的能力，如合成和分離物質(zhì)、設(shè)計化學實驗方案等。（2）科學探究與實驗?zāi)芰Γ号囵B(yǎng)學生的科學探究能力，包括觀察、假設(shè)、實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析等技能。提高學生的化學實驗?zāi)芰Γ顾麄兡軌蚴炀氄莆諏嶒灢僮骷寄埽踩M行實驗，并準確記錄和分析實驗結(jié)果。（3）科學思維與創(chuàng)新能力：培養(yǎng)學生學習化學的科學思維能力，使他們能夠從化學的角度分析和解決科學問題，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，鼓勵他們勇于探索、創(chuàng)新。（4）科學態(tài)度與社會責任感： 培養(yǎng)學生的科學態(tài)度，讓他們認識到科學進步需要不斷創(chuàng)新。培養(yǎng)學生的社會責任感，并學會運用化學知識解決社會問題。（5）科學價值觀與環(huán)境保護意識：讓學生認識到化學對于人類社會的重要性，并樹立正確的化學價值觀。增強學生的環(huán)境保護意識，了解環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的重要作用。

2. 明晰高中化學情境教學內(nèi)容選擇

高中化學情境教學強化學生科學素養(yǎng)，需要充分關(guān)注化學情境化教學的情境素材選擇。

（1）注重融入科學知識的日常生活情境素材選擇

在化學教學中，注重將科學知識融入與學生日常生活密切相關(guān)的情境，可以激發(fā)學生的興趣，增強學習動機，使其更好地理解和應(yīng)用科學知識。如在學習金屬的腐蝕和防護時，教師可以選擇日常生活中隨處可見的自行車、汽車、門把手等金屬制品會出現(xiàn)銹跡的情境，引導(dǎo)學生思考為什么會發(fā)生腐蝕，如何防止金屬腐蝕。通過探究金屬的腐蝕與防護，讓學生了解金屬腐蝕的原理和防護方法。從學科與生活、社會的結(jié)合點入手，選取貼近生活、容易產(chǎn)生共鳴的情境素材，相對于教材抽象化、理想化的情境更能拉近與學生思維和情感的距離，更易于激活學生認知的潛在發(fā)展區(qū)，進而對科學知識產(chǎn)生共鳴。

（2）注重融入科學態(tài)度的史料情境素材選擇

化學作為一門科學，它不僅有豐富的理論知識，更有悠久的化學發(fā)展史。高中化學情境教學一個重要方面是加強化學史料情境素材的選擇，引導(dǎo)學生樹立科學態(tài)度。化學史料情境素材指的是以歷史事件、科學發(fā)現(xiàn)和人物為背景，結(jié)合科學實驗或案例，讓學生在情境中學習化學知識的同時，樹立良好的科學態(tài)度。比如，講述原子結(jié)構(gòu)時，結(jié)合道爾頓的近代原子論、湯姆孫的葡萄干面包模型和盧瑟福的有核模型等原子結(jié)構(gòu)發(fā)展歷史，教會學生崇尚科學；在講授有機化合物時，引入維勒實驗室合成尿素的化學史，讓學生懂得敬畏科學；在介紹苯的結(jié)構(gòu)時，講述凱庫勒提出苯的結(jié)構(gòu)的過程，激發(fā)學生的學習興趣和好奇心。

（3）注重融入科學能力的實驗情境素材選擇

在化學課堂中，教師應(yīng)積極借助實驗情境的影響，設(shè)計和引入相關(guān)的實驗情境，提升學生的學習效果，培養(yǎng)他們的科學素養(yǎng)。學生在實驗方案設(shè)計過程中能夠發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)，并通過實驗驗證自己的假設(shè)。這種探究式的學習過程能夠激發(fā)學生的好奇心和求知欲。如在鐵的氫氧化物的學習時，教師可以讓學生自己完成氫氧化亞鐵的制備并記錄實驗現(xiàn)象。學生會觀察到白色沉淀很快變成灰綠色，最終變成紅褐色。基于這一實驗情境，請學生分組討論為什么會有這一現(xiàn)象，如何改進實驗方案，從而能長時間觀察到白色沉淀。整個實驗過程中，學生觀察顏色變化的細節(jié)，并記錄實驗過程中的變化，有助于培養(yǎng)他們嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度，鍛煉他們的觀察力和實驗操作能力。通過討論氫氧化亞鐵顏色變化的原因，學生可以更深入地理解氫氧化亞鐵易被氧化的化學性質(zhì)，最終能從盡可能隔絕空氣以減緩氧化速度的角度改進思路。

3. 強化高中化學情境教學實踐分析

化學教師在情境化教學中提升學生科學素養(yǎng)的功力體現(xiàn)在對化學課程的體系化認知上，體現(xiàn)在學生科學素養(yǎng)的整體把握上，體現(xiàn)在自身積極參與到化學探究實驗設(shè)計與情境化教學設(shè)計中。現(xiàn)以“氯氣和次氯酸鹽”一課為例，來說明高中化學情境教學如何提升學生科學素養(yǎng)。

（1）把握科學知識點的聯(lián)結(jié)

高中化學情境教學應(yīng)注重引導(dǎo)學生認識化學知識點的內(nèi)在聯(lián)系，促進對科學知識的系統(tǒng)認知。“氯氣和次氯酸鹽”一課的知識點涉及氯氣的物理性質(zhì)、氯氣的化學性質(zhì)、次氯酸的漂白性、次氯酸鹽的性質(zhì)和用途等多個方面，在情境化教學設(shè)計過程中，需要選擇適當?shù)那榫常瑢⑦@些知識點串聯(lián)起來形成一條完整的知識鏈（見表1）。在情境教學的過程中，教師需要推進情境與知識、素養(yǎng)的融合，引導(dǎo)學生理解真實情境中蘊含的化學知識，挖掘其中的化學問題，并用化學知識解決化學問題，由此再獲取新知識。

（2）將情境轉(zhuǎn)化為驅(qū)動性問題，引導(dǎo)學生正視科學價值

教師要學會將情境轉(zhuǎn)化為驅(qū)動性問題。情境素材：在第一次世界大戰(zhàn)的比利時戰(zhàn)場上，德軍正與英法聯(lián)軍對峙。忽然，從處于上風口的德軍陣地上升起一股股黃綠色的云團，一直飄向處于下風口的英法陣地。毫無準備的英法士兵猝不及防，兩萬余名士兵先是咳嗽繼而喘息，5000 多名士兵中毒死亡。這場戰(zhàn)爭也作為毒氣第一次成規(guī)模應(yīng)用于戰(zhàn)爭而記入了史冊。這種有毒氣體就是氯氣。通過這個情境素材，引導(dǎo)學生獲知氯氣的性質(zhì)、危害以及如何科學地運用，從而構(gòu)建解決問題的正確思路，引發(fā)學生積極討論和交流，培育學生的信息加工及學科關(guān)鍵能力，形成思維建模（見圖1）。

4. 促進學生科學素養(yǎng)的效能評價

樹立“注重科學素養(yǎng)培育”的化學情境化教學評價觀，注重過程性評價和結(jié)果性評價的有機結(jié)合，倡導(dǎo)學生自評、同伴互評與教師評價相結(jié)合，充分發(fā)揮課堂評價、作業(yè)評價、活動評價在促進學生科學素養(yǎng)提升中的效能。

（1）課堂評價把握化學學業(yè)質(zhì)量中科學素養(yǎng)要點

在課堂教學中，教師針對學生的學習需求、學習過程、學習情感、學習方式和學習結(jié)果等要素構(gòu)建評價體系。教師在新授課前利用清晰直接的語言陳述課堂教學目標，了解和評價學生對學習目標的自我預(yù)期，以及與該學習目標相關(guān)的知識、經(jīng)驗的儲備情況。在教學過程中，教師需要對課堂互動的積極性、回答的準確與規(guī)范、小組合作討論等課堂活動的參與性以及學生的情感態(tài)度進行評估，并適時調(diào)整課程內(nèi)容或認知難度。同時，設(shè)置課堂思考題或探究題，當堂診斷學生的學習效果，并給予明確反饋。

（2）作業(yè)評價把握學生科學素養(yǎng)提升的邏輯重點

作業(yè)的設(shè)計與布置是情境化教學活動的一個重要環(huán)節(jié)，是學生學習的主要方式，作為一種評價手段，又能夠發(fā)展學生的科學素養(yǎng)。例如可以設(shè)計以下情境化作業(yè)：假設(shè)一個化工廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了一種未知的有機污染物（可能含有酚類或鹵代烴），這種污染物對環(huán)境和人體健康造成了潛在威脅。作為化學專業(yè)的學生，你被委托對這一污染物進行分析，并提出有效的處理方案。作業(yè)要求：（1）設(shè)計一個實驗方案，用于驗證污染物的成分；（2）根據(jù)實驗結(jié)果，提出處理這種污染物的有效方法，并說明理由；（3）撰寫一份報告，詳細闡述分析過程、實驗方案、實驗結(jié)果以及處理建議。

這一情境化作業(yè)展示了如何通過實際問題的解決來提升學生的科學素養(yǎng)，包括理論知識應(yīng)用、科學探究能力、環(huán)保意識和綜合素質(zhì)等方面。化學作業(yè)基于對知識點掌握情況和學生能力考查的需要，通過創(chuàng)設(shè)真實的情境，逐層遞進地設(shè)置有價值的實際問題。“真實情境”服務(wù)于“實際問題”的提出，“化學知識”服務(wù)于“實際問題”的解決，考查學生在解決“實際問題”過程中的理解能力、推理論證能力、實驗探究能力和綜合分析能力，實現(xiàn)對化學學科核心素養(yǎng)的測試。

（3）活動評價把握學生科學素養(yǎng)內(nèi)化的探究主線

探究性實驗活動的開展，需要綜合考慮實驗設(shè)計創(chuàng)新性、知識運用準確性、操作技能規(guī)范性、數(shù)據(jù)分析嚴謹性、問題解決能力、團隊協(xié)作表現(xiàn)、報告撰寫質(zhì)量、實驗安全意識等多個方面。學生活動類評價能夠鼓勵學生參與多樣化的活動，從而促進學生在知識、技能、情感、態(tài)度等多個方面的全面發(fā)展。這種評價方式不僅關(guān)注學生的學業(yè)成績，還注重學生的非智力因素，有助于培養(yǎng)學生的全面素養(yǎng)。通過活動類評價，學生可以在實踐中鍛煉自己的組織、溝通、問題解決等綜合能力，從而增強自身的科學素質(zhì)，力求在探究中找到未來發(fā)展的志向。

三、實踐反思與改進

指向科學素養(yǎng)的高中化學情境化教學，需要教師不斷總結(jié)反思，改進問題，更好地進行教育實踐，可以從以下幾個方面突破。

1. 關(guān)注化學情境教學設(shè)計的實效性

實效性是要關(guān)注情境設(shè)計的合理性與學生的實際生活經(jīng)驗密切相關(guān)。當情境與日常生活、實驗活動或科技前沿相結(jié)合時，學生的參與度和興趣則會明顯提高。因此，教師在設(shè)計情境時，應(yīng)充分考慮學生的實際情況和興趣點，確保情境的實效性和吸引力。

2. 注重學生的參與度

學生參與度的高低直接影響化學情境化教學的效果。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，當情境設(shè)計具有趣味性和挑戰(zhàn)性時，學生的參與度會顯著提高。此外，學生在小組合作、討論和展示等環(huán)節(jié)中參與度也較高。因此，教師在實施情境化教學時，應(yīng)注重情境的趣味性和挑戰(zhàn)性，并鼓勵學生積極參與小組合作。

3. 提升化學情境教學資源的利用度

化學情境教學需要充分利用各種教學資源，如實驗室、多媒體設(shè)備等。實踐發(fā)現(xiàn)，部分學校由于教學資源有限，導(dǎo)致情境化教學的實施受到一定限制。因此，學校應(yīng)加大對教學資源的投入，同時，教師也應(yīng)充分挖掘和利用現(xiàn)有資源，創(chuàng)新教學方法和手段。

4. 促進化學情境教學的成效評估

通過定期的測驗、問卷調(diào)查、學生作品展示等方式，可以了解學生對化學知識的掌握情況、實踐能力和創(chuàng)新思維的發(fā)展情況。在評估過程中，教師應(yīng)關(guān)注學生的實際表現(xiàn)和發(fā)展趨勢，不斷調(diào)整教學策略和方法。