基于高中化学学科核心素养的无机模块教学设计研究

基于高中化学学科核心素养的无机模块教学设计研究课题组研究发现，无机模块的教学更有利于渗透“宏观辨识和微观探析”“科学探究和创新意识”“科学态度和社会责任”等学科核心素养，教师要基于这几点进行教学设计。一、发展“宏观辨识和微观探析”学科核心素养的教学设计该素养要求学生能从不同层次认识物质的多样性，并对物质进行分类；能从元素和原子、分子的水平认识物质的组成、结构、性质和变化，能形成结构决定性质的观念。能从宏观和微观相结合的视角分析和解决实际问题。我们发现，发展“宏观辨识和微观探析”素养的教学设计，应重视化学学习的“宏观—微观—符号”三重表征。1.在元素化合物教学中，重视“宏观辨识和微观探析”的作用，充分发掘实验教学的价值，增加宏观表征的体验。研究发现，设计元素化合物的性质教学时，越是通过合理设计学生实验、教师演示实验等，增加学生宏观表征的体验，越有利于学生的学习。如金属钠与硫酸铜溶液的反应，在进行金属钠性质教学时，学生很难从微观层面上理解该反应的原理。学生类比铁与硫酸铜溶液的反应，会推测钠与硫酸铜溶液反应会置换出金属铜。但若设计成学生实验，学生自己动手探究，学生就可以从宏观表征上得出微观原理，进而写出反应的化学方程式，完成“宏观—微观—符号”三重表征，更有利于学生对特殊问题的理解。2.在核心概念教学中，重视“宏观辨识和微观探析”的作用，合理使用微观模拟，增强微观世界的可视化。化学教育中的微观表征关注的是原子、分子和电子等微粒，这是一个人类肉眼不可视的世界，只能通过想象来触及，然而，仅靠想象是不够的。研究发现，在化学教学中，一个非常有效的方法就是合理使用微观模拟，相当于为学生提供可以观看微观世界的“眼睛”，使微观过程直观化、抽象过程形象化，从而增强学生对微观表征的理解。如在进行化学键内容教学时，利用动画模拟水分解的过程，可以让学生直观的感受旧化学键的断裂和新化学键的生成过程，进而对化学反应的认识从宏观的物质变化角度上升到微观的化学键变化角度。在进行共价键和离子键的教学时，通过动画模拟也可以清晰的看出原子在形成物质时，最外层电子是如何变化的，更能加深学生对概念的理解。3.在观念建构中，重视“宏观辨识和微观探析”的作用，合理创设情境，深化宏微的联系。研究发现，只有经历“宏观世界的现象事实，微观世界结构的分析解释，符号世界的交流表达”这样一个又一个认知过程，学生心中对观念的认识才会更加深入。如“结构决定性质”是化学学习中的一个基本观念。在探究同周期、同主族元素性质的递变规律时，设计以上认知过程，先根据大量宏观事实基础，再依据电子层结构、最外层电子数等微观结构以及其直观的化学符号等进行分析解释，会使学生对“结构决定性质”的观念更加深入理解。二、发展“科学探究和创新意识”学科核心素养的教学设计该素养要求学生认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动；能发现和提出有探究价值的问题；能从问题和假设出发，依据研究目的，设计探究方案，运用化学实验、调查等方法进行实验探究；勤于实践，善于合作，敢于质疑，勇于创新。研究发现，从实验设计、研究性学习两个方面进行教学设计，有利于发展“科学探究和创新意识”素养。1.关于实验设计的教学设计研究性质预测、方案设计、实验验证是开展实验设计科学探究的三部曲，而实验方案的设计无疑是最重要的一环。实验设计这个过程本身就是集分析、综合、创造、评价及大学生高阶思维为一体的一种重要的探究活动。教学设计中如果能有效引导学生对实验方案进行设计，对提高学生的“科学探究和创新意识”素养起着极其重要的作用。研究发现，要让学生进行有效的实验方案设计，首先需要教师在进行教学设计时设置合理的情境，提供必要的知识支持等，而不是完全开放的方案。而实验方案的产生，可以是学生分组讨论、交流优化合作学习后的结果。如在探究铁盐和亚铁盐的性质实验中，为了学生更好的进行实验设计，教师可以设计如下问题情境：1.请从化合价角度，预测铁盐和亚铁盐的性质，设计实验验证你的预测，并说明预测性质和选取试剂的思路。2.什么样的实验现象可以作为证据支持你所预测的性质？学生就可以根据问题情境得出首先根据氧化还原理论判断铁盐和亚铁盐的氧化性和还原性，再根据理论模型选择合适的氧化剂和还原剂并预测产物，预测实验现象，进而进行优化选择，设计出合理的实验方案。2.关于研究性学习的教学设计研究研究性学习是一种重要的探究作业。学生三五成组，寻找自己喜欢的化学相关课题，合理分工，进行课外研究。选题、研究、报告，过程中培养学生查找文献的能力、实地考察的能力、用化学知识解决问题的能力，提高学生的科学探究素养、创新潜质和科学精神。研究发现，有效调动学生进行研究性学习最重要的一点就是兴趣，而要调动学生进行研究的积极性，要求教师在平常的教学中善于发现学生的兴趣点、善于将化学学科与身边生活相关的一些情境引入教学设计，进而激发学生的研究兴趣。如根据实验情境，过氧化钠与水反应得到的溶液加入酚酞后先变红，后又褪色，设计研究性学习任务。根据试题情境，氯化亚铁溶液加入硫氰酸钾后，再加过量氯水，溶液变成血红色后，放置一段时间后，溶液的颜色会逐渐褪去，设计研究性学习任务……另外，教材中的微项目学习任务也是非常好的研究性学习素材。三、发展“科学态度和社会责任”学科核心素养的教学设计该素养要求学生具有安全意识和严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识。深刻认识化学对创造更多物质财富和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献；具有节约资源、保护环境的可持续发展意识，从自身做起，形成简约适度、绿色低碳的生活方式；能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断，能参与有关化学问题的社会实践活动。我们发现，从情境化教学、德育渗透、学科实践三方面进行教学设计，可以有效发展“科学态度和社会责任”学科核心素养。1.情境化教学研究发现以下情境更容易激发和培养学生的科学态度和社会责任。（1）真实的生产生活问题是有价值的情景素材。这可以引起学生强烈的兴趣和求知欲，学生在求知欲的促使下进行积极思考，社会责任感增强。（2）详实的化学史是有价值的情景素材。让学生们了解前人追求科学探寻真理的艰辛，继承和学习化学先辈们严谨的科学态度和爱国情怀，并以他们为榜样，珍惜现在，发奋图强。（3）中国古代化学科技文明，是很好的情境素材，让学生倍感自豪，感受到中国传统文化的魅力。如进行走进化学科学教学时，教师在教学设计时要充分利用教材中设置的各种栏目情境，如我国古代劳动人民的智慧结晶——陶瓷，我国古代的各种与化学有关的伟大发明，我国科学家成功合成了结晶牛胰岛素，在世界上首次实现了蛋白质的人工合成，研究领域与化学相关的国家最高科学技术获得者，青蒿素的发现、研究、应用之旅，诺贝尔奖获得者我国科学家屠呦呦团队是如何进行青蒿素研究的等等，激发学生的科学态度和社会责任。2.德育渗透研究发现，教材中含有丰富的德育素材，要深度挖掘教材中的德育因素。德育渗透要求教师在教学过程中根据学生具体情况及