以“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的課堂實(shí)踐
——以“化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化”線上公開課為例

王娜娜 上海市奉賢區(qū)景秀高級(jí)中學(xué)

教育部于2020 年頒布了《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《新課標(biāo)》），本次課標(biāo)修訂的重點(diǎn)在于“突出學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向，彰顯學(xué)科知識(shí)的核心素養(yǎng)發(fā)展功能”。高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包含五個(gè)方面，每個(gè)素養(yǎng)對(duì)應(yīng)著學(xué)生在完成該階段該學(xué)科的學(xué)習(xí)后應(yīng)具備的基本能力。在立足學(xué)生成長(zhǎng)需要的同時(shí)，化學(xué)課程充分發(fā)揮了在學(xué)生未來(lái)發(fā)展過(guò)程中的重要意義。

根據(jù)《新課標(biāo)》編寫的上科技版新教材《普通高中教科書 化學(xué)》共5 冊(cè)，必修第一冊(cè)于2021 年秋季學(xué)期在上海高一年級(jí)中全面落地實(shí)施。新教材作為提升學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的重要載體，化學(xué)教材既是化學(xué)課程改革的核心，也是化學(xué)課堂教學(xué)的重要依據(jù)。

新課標(biāo)旨在打造新的育人生態(tài)，而新教材精心地將學(xué)科教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。實(shí)施新課程、新教材、新高考，需建設(shè)與之匹配的新課堂。《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見》中提到，新時(shí)代的課堂教學(xué)應(yīng)基于情境，以問(wèn)題為導(dǎo)向，合理利用互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式、體驗(yàn)式等互動(dòng)方式進(jìn)行課堂教學(xué)。基于以上觀點(diǎn)，教師應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力為出發(fā)點(diǎn)，高度關(guān)注學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成與發(fā)展，創(chuàng)新教學(xué)思維，設(shè)計(jì)豐富且生動(dòng)的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲，讓學(xué)和習(xí)真正發(fā)生，變“學(xué)會(huì)”為“會(huì)學(xué)”，最終促進(jìn)師生的共同成長(zhǎng)。

一、立足課標(biāo)內(nèi)容，引領(lǐng)教學(xué)設(shè)計(jì)

“化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化”是《新課標(biāo)》必修課程主題3 物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律中化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化的內(nèi)容。內(nèi)容要求如下：“知道化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與其他能量形式的轉(zhuǎn)化，以原電池為例認(rèn)識(shí)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，從氧化還原反應(yīng)的角度初步認(rèn)識(shí)原電池的工作原理”。學(xué)業(yè)要求如下：“能列舉出化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)例，能辨識(shí)簡(jiǎn)單原電池的構(gòu)成要素，能分析簡(jiǎn)單原電池的工作原理”。

二、挖掘教材內(nèi)涵，提煉教學(xué)價(jià)值

“化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化”是上科技版必修第二冊(cè)第五章第3 節(jié)第二課的內(nèi)容，化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化在高中化學(xué)學(xué)習(xí)的過(guò)程中起著承前啟后的作用，學(xué)生對(duì)本節(jié)課內(nèi)容的掌握程度直接影響他們?cè)诤罄m(xù)選必教材中電化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)。本課時(shí)從能量轉(zhuǎn)換視角看，它是對(duì)前一節(jié)課中“化學(xué)反應(yīng)中的能量變化主要有熱能、電能、光能等多種形式，一般人類利用較多的是反應(yīng)產(chǎn)生的熱能和光能”論述的補(bǔ)充和完善；若要從微觀角度電子的轉(zhuǎn)移視角看，對(duì)化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化學(xué)習(xí)則是對(duì)前面學(xué)習(xí)的氧化還原反應(yīng)本質(zhì)的延伸和應(yīng)用。

本節(jié)課是氧化還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液以及金屬的性質(zhì)等學(xué)生已有知識(shí)的相互融合，其中還會(huì)涉及物理學(xué)中電學(xué)的相關(guān)知識(shí)，因此體現(xiàn)了物理、化學(xué)學(xué)科間的交叉融合。另外，化學(xué)電源是日常生活經(jīng)驗(yàn)使用頻率非常高的物品，因此學(xué)好本節(jié)課的內(nèi)容還具有非常實(shí)際的意義。

三、基于高中學(xué)情，優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)

學(xué)生在初中已學(xué)習(xí)過(guò)金屬活潑性順序和物理電學(xué)的相關(guān)知識(shí)。高一必修第一冊(cè)學(xué)習(xí)過(guò)氧化還原反應(yīng)、電解質(zhì)溶液等內(nèi)容，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)做好了知識(shí)儲(chǔ)備。在能力上，經(jīng)過(guò)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生初步具備了實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與數(shù)據(jù)分析和表述能力及一定的化學(xué)學(xué)科思維能力。大部分學(xué)生愿意去探究實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的不同現(xiàn)象，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推測(cè)反應(yīng)原理，并對(duì)其進(jìn)行歸納總結(jié)，進(jìn)而去理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。

本節(jié)內(nèi)容要求能辨識(shí)簡(jiǎn)單原電池的構(gòu)成要素，并從氧化還原反應(yīng)的角度初步分析原電池的工作原理。但本課的學(xué)習(xí)難點(diǎn)是從微觀角度即氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)——電子轉(zhuǎn)移的視角理解原電池的工作原理。因此，本節(jié)課的設(shè)計(jì)從制作簡(jiǎn)單的水果電池入手，再由學(xué)生已掌握的金屬活潑性順序?qū)嶒?yàn)，過(guò)渡至原電池內(nèi)容，進(jìn)而建構(gòu)原電池認(rèn)知模型。

因新冠病毒的暴發(fā)，教師和學(xué)生都處于居家隔離狀態(tài)，因此本次公開課是利用騰訊會(huì)議平臺(tái)進(jìn)行線上直播教學(xué)。和傳統(tǒng)的線下教學(xué)相比，兩者各有所長(zhǎng)，相輔相成。線上教學(xué)模式下，根據(jù)本節(jié)內(nèi)容，綜合化學(xué)學(xué)科的育人要求，利用線上互動(dòng)方式開展“課前準(zhǔn)備”“課中探究”與“課后拓展”一系列遞進(jìn)式教學(xué)活動(dòng)，不僅能協(xié)助學(xué)生順利建構(gòu)原電池的認(rèn)識(shí)模型，還能促進(jìn)學(xué)生知識(shí)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化和認(rèn)識(shí)思路結(jié)構(gòu)化的發(fā)展，從而極大地促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)思維方式的轉(zhuǎn)變。

四、高效任務(wù)驅(qū)動(dòng)，堅(jiān)持素養(yǎng)立意

綜合以上分析，筆者設(shè)計(jì)了如下的教學(xué)過(guò)程：

任務(wù)一：課前準(zhǔn)備——查閱資料，動(dòng)手實(shí)踐，制作簡(jiǎn)單水果電池

課前準(zhǔn)備分為教師準(zhǔn)備和學(xué)生準(zhǔn)備兩部分。教師準(zhǔn)備就是教師正常的備課活動(dòng)，在“雙新”背景下，教師應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)新課標(biāo)、新教材理念，再根據(jù)實(shí)際情況備學(xué)生、教法和學(xué)法等。學(xué)生準(zhǔn)備主要指學(xué)生的課前預(yù)習(xí)。本節(jié)課的課前預(yù)習(xí)是通過(guò)閱讀教科書或查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化裝置——原電池，能利用身邊的物品制作簡(jiǎn)單的水果電池，并將制作的水果電池以視頻或圖片的形式呈現(xiàn)出來(lái)，在上課時(shí)做交流匯報(bào)。

準(zhǔn)備這節(jié)公開課時(shí)，教師和學(xué)生都是居家辦公的學(xué)習(xí)狀態(tài)，對(duì)于學(xué)生尋找制作原電池的材料有了比較大的難度，但最終學(xué)生還是克服了困難，巧妙地利用了身邊的小物件，如硬幣、口香糖包裝紙、導(dǎo)線、水果、玩具中的LED 燈等制作了不同的簡(jiǎn)單水果電池。課上展示的原電池獲得了聽課專家和教師的高度贊美。

設(shè)計(jì)意義：自主探究任務(wù)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

“雙新”理念要求以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為前提，結(jié)合青少年的心理特點(diǎn)，靈活運(yùn)用興趣化教學(xué)策略。在創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境時(shí)，盡量加入與實(shí)際生活相關(guān)的元素，從生活中學(xué)習(xí)化學(xué)，讓化學(xué)進(jìn)入學(xué)生的生活，從而促進(jìn)學(xué)生更好地學(xué)習(xí)與吸收化學(xué)知識(shí)。學(xué)生查閱資料后制作簡(jiǎn)單原電池，這樣的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式課前預(yù)習(xí)完全貼切于學(xué)生的日常生活，比傳統(tǒng)的閱讀課本、填寫學(xué)習(xí)單有更高效的預(yù)習(xí)效果。學(xué)生最初的時(shí)候可能是“照葫蘆畫瓢”般的模仿，并不知道為什么LED 燈會(huì)亮，但學(xué)生在查閱資料、尋找材料搭建的過(guò)程可以鍛煉學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、動(dòng)腦思考、動(dòng)口說(shuō)話的能力，又能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力得到提升，更好地培養(yǎng)了科學(xué)探究素養(yǎng)。通過(guò)水果電池初步了解原電池的結(jié)構(gòu)，為后面深入學(xué)習(xí)原電池的工作原理及構(gòu)成條件做了很好的鋪墊。

任務(wù)二：課中探究——采用“問(wèn)題鏈”教學(xué)全面認(rèn)識(shí)原電池

基于以上學(xué)生對(duì)水果電池的初步了解，教師便可以開始引導(dǎo)學(xué)生探究化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置及其工作原理。如果是線下教學(xué)，可以設(shè)計(jì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生“身在其中”的體驗(yàn)感。線上教學(xué)只能借助實(shí)驗(yàn)視頻等信息技術(shù)手段輔助教學(xué)，實(shí)驗(yàn)視頻的優(yōu)勢(shì)使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，每個(gè)學(xué)生都可以在自己的上課設(shè)備前通過(guò)屏幕觀察得更清晰。這里借助了三個(gè)實(shí)驗(yàn)視頻，采用有延續(xù)性的“問(wèn)題鏈”為探究化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置及其工作原理創(chuàng)設(shè)了問(wèn)題情景，通過(guò)“對(duì)話式”的問(wèn)題教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)了師與生、生與生的對(duì)話。

實(shí)驗(yàn)1 與實(shí)驗(yàn)2 形成對(duì)照實(shí)驗(yàn)，當(dāng)學(xué)生觀察到實(shí)驗(yàn)2 的反常現(xiàn)象：“銅片上產(chǎn)生氣泡”時(shí)，就會(huì)不由自主地產(chǎn)生一系列疑問(wèn)，形成認(rèn)知沖突，從而激起學(xué)生的探索欲望。教師引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2裝置的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，緊接著，通過(guò)三個(gè)遞進(jìn)式的問(wèn)題：①銅片上產(chǎn)生的氣體是什么；②這種氣體是如何產(chǎn)生的；③H＋轉(zhuǎn)變成H2所需的電子從哪里來(lái)的，引導(dǎo)學(xué)生探究差異背后的原因，并提出可行的驗(yàn)證方法。結(jié)合物理電學(xué)知識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)2 提出的想法進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3 的裝置。當(dāng)學(xué)生觀察到電流表指針偏轉(zhuǎn)的瞬間，驗(yàn)證了學(xué)生的想法是可行的，本節(jié)課的重難點(diǎn)也得到了突破。

設(shè)計(jì)意義：合作探究任務(wù)，學(xué)習(xí)知識(shí)重點(diǎn)。

設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)話式教學(xué)活動(dòng)探究裝置中氣泡在不同的電極上產(chǎn)生的原因，為師生、生生對(duì)話創(chuàng)造了足夠的活動(dòng)空間，進(jìn)而通過(guò)對(duì)話的過(guò)程引發(fā)學(xué)生思維火花的碰撞，從而使學(xué)生不僅“知其然”，更是“知其所以然”，最終促進(jìn)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)的研究方法與能力得以提升。學(xué)生從任務(wù)一中對(duì)原電池的初步認(rèn)識(shí)水平，上升到對(duì)原電池更深層次的理解水平。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的體現(xiàn)更加明確，如運(yùn)用“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的思維理解氣泡產(chǎn)生位置的不同，本質(zhì)上是微觀的電子轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的，也因此解釋了電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因；原電池反應(yīng)原理中化合價(jià)升降數(shù)與電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等體現(xiàn)了“變化觀念與平衡思想”在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

從知識(shí)層面看，掌握了工作原理再歸納原電池的構(gòu)成要素就變成了水到渠成的過(guò)程。學(xué)生歸納總結(jié)原電池的構(gòu)成要素，既鍛煉學(xué)生的化學(xué)語(yǔ)言表達(dá)能力，也是對(duì)原電池工作原理掌握程度的評(píng)價(jià)方式之一。學(xué)生的回答可能不完美，比如“兩個(gè)電極”“兩種金屬做電極”等，教師可提供相應(yīng)的素材（如實(shí)驗(yàn)視頻等）引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)得更準(zhǔn)確，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維習(xí)慣和表達(dá)方式。

任務(wù)三：課后拓展——解決問(wèn)題將知識(shí)遷移應(yīng)用

“雙新”背景下，教師普遍關(guān)注的問(wèn)題是素養(yǎng)培養(yǎng)以何種形式出現(xiàn)在課堂教學(xué)中最恰當(dāng)，最終怎樣評(píng)價(jià)素養(yǎng)培養(yǎng)實(shí)施的效果。當(dāng)然，這也是“雙新”實(shí)施中亟待解決的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)原電池有了較全面的認(rèn)識(shí)，該如何評(píng)價(jià)教學(xué)的有效性呢？其一，學(xué)以致用。回到課前的實(shí)踐活動(dòng)——制作水果電池，讓學(xué)生表述自己制作的原電池為何能發(fā)電，電能從何而來(lái)。在表述問(wèn)題的過(guò)程中，發(fā)展學(xué)生系統(tǒng)、微觀、動(dòng)態(tài)的認(rèn)知過(guò)程，對(duì)化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化裝置——原電池的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素有更清晰的認(rèn)識(shí)，并最終促使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)認(rèn)識(shí)、解釋生活中遇到的實(shí)際問(wèn)題。縮小化學(xué)與生活的距離，達(dá)到啟迪學(xué)生化學(xué)思維的目的。其二，知識(shí)遷移。構(gòu)建“初建水果電池模型—完善銅鋅稀硫酸原電池模型—應(yīng)用原電池模型—發(fā)展原電池模型”的課堂實(shí)踐活動(dòng)主線，發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理的意識(shí)和思維習(xí)慣，培養(yǎng)正確的觀念，才能更好地落實(shí)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的學(xué)科核心素養(yǎng)。以簡(jiǎn)單的銅鋅稀硫酸原電池建立學(xué)生對(duì)常見化學(xué)電源的認(rèn)知模型，讓感興趣的學(xué)生課后去尋找一下身邊各種各樣的電池，并嘗試將收集到的電池拆開，觀察不同電池的結(jié)構(gòu)，總結(jié)整理成一份小的研究報(bào)告，在下節(jié)課時(shí)進(jìn)行展示，為后續(xù)電池的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

從培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)看，教學(xué)任務(wù)是否完成的關(guān)鍵是學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)是否具備了知識(shí)的遷移能力和在真實(shí)情境中解決問(wèn)題的能力。因此，教師不僅要關(guān)注課堂，也要安排一些科學(xué)合理的教學(xué)任務(wù)，加深學(xué)生對(duì)重要知識(shí)的理解，完成教學(xué)任務(wù)的有效延伸。

“化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化”一節(jié)蘊(yùn)含著電化學(xué)知識(shí)的重要反應(yīng)原理。本節(jié)內(nèi)容又非常接近學(xué)生的日常生活，與社會(huì)發(fā)展也緊密聯(lián)系。因此本節(jié)課設(shè)計(jì)的整體思路是從生活中來(lái)，又回到生活中去，使學(xué)生在習(xí)得知識(shí)的同時(shí)，獲得化學(xué)思維和能力的發(fā)展。只有掌握了原理，才能在分析和解決問(wèn)題時(shí)做到以“不變”應(yīng)“萬(wàn)變”，而原理不應(yīng)該是教師“講”出來(lái)的，應(yīng)該是學(xué)生通過(guò)對(duì)事實(shí)的觀察、分析、比較，加以抽象思維而建構(gòu)出來(lái)的。這樣做的目的不僅是讓學(xué)生掌握原理，更重要的是讓學(xué)生在形成原理的真實(shí)情境中去理解原理的形成歷程，并在理解原理、建構(gòu)知識(shí)過(guò)程中培養(yǎng)與之相應(yīng)的學(xué)科素養(yǎng)。上述學(xué)生分析和解決問(wèn)題的過(guò)程中，作為教師的主要任務(wù)是在知識(shí)與技能達(dá)成的過(guò)程中滲透該學(xué)科的核心素養(yǎng)，不僅要讓學(xué)生掌握學(xué)科知識(shí)和技能，還要讓學(xué)生獲得學(xué)科思維和能力的發(fā)展。

當(dāng)然，落實(shí)核心素養(yǎng)不是一句口號(hào)，也不是某一節(jié)課的預(yù)期，而是過(guò)程性和系統(tǒng)性的。作為一線教師，應(yīng)以學(xué)科知識(shí)內(nèi)容為載體，以解決具體問(wèn)題、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣為前提，多層面、多角度、多情境下，“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”地完成核心知識(shí)向能力素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化。