基于素养导向的任务驱动式高中化学课堂教学研究

摘要：当代高中生要全面整体发展就必须提高化学学科核心素养，通过任务驱动式教学改变学生被动接受知识的学习状态，引导学生主动学习和探索，激发学生的学习兴趣，培养学生思维能力，提高学生的实践能力，从而提高学生的核心素养。关键词：核心素养；任务驱动；氧化还原反应《普通高中化学课程标准》根据“中国学生发展核心素养”和高中化学课程特点，提出包含“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认识”“实验探究与创新意识”“科学精神和社会责任”等五个要素的高中化学核心素养。在高中化学教学中要落实化学核心素养的培育工作，教师的首要工作是准确理解化学核心素养的内涵，将核心素养渗透到课堂教学实践中，本文以苏教版必修一专题三第一单元“氧化还原反应”为例，尝试使用任务驱动式教学，推进学科基于核心素养的教学设计。氧化还原反应本节课侧重于培养学生的宏观、微观辨析能力，增强变化及平衡思想观念，培养证据推理和建构模型的能力等三个核心素养[1]。一、高中化学课堂部分教学现状分析高中化学课堂部分存在“填鸭式”的特点，以传输知识，理解知识为主，在思维培养和学以致用方面，还有所欠缺；以教师为中心，注重知识概念的学习，大多数课堂是依靠教师进行知识的讲解，学生对高中化学内容不感兴趣，课堂学习气氛不浓厚，课堂效率较低，教学质量也较差。传统教学模式难以调动学习的积极性，更无法培养学生分析问题，解决问题的能力，学科核心素养的培育工作难以到位。这种教学模式使得部分学生课上听懂了，课后无从下手，难以正确解题。因此，改变教学模式，发挥学生的主体地位，变被动接受知识为主动理解掌握知识，增强分析问题，解决问题的能力，提高实践应用能力，全面发展学科核心素养，尤为重要，刻不容缓。二、任务驱动教学的定义及实施意义以“任务”为驱动力，以学生为主体的教学模式被称为任务驱动教学法，它是以发现问题，分析探究问题，解决问题为主的自主性教学模式；它能够增强学生的主观意识，使学生都能利用自己所学的知识，在任务驱动下，结合所学、所见、所闻，提出完成任务的办法，解决相应的问题。“学以致用”是任务驱动教学法的核心，解决问题的过程中，学生自然而然地掌握化学知识和技能，既可以帮助学生发现问题，解决问题，形成的一定思维模式及创新模式，也帮助学生形成良好的学习习惯和培养优秀的学习品质，培养学生的团结合作能力，促进学生的全面整体发展。教师精心设计学习任务，在一定任务的驱动下，学生自主思考，探究解决问题的策略，教师由浅入深逐步引导学生有条不紊地完成一系列任务。学生在明确的学习目标引导下，会积极完成各项任务，并能体会到其中的乐趣和满满的成就感，鼓励自己更加积极向上。教师方面，任务驱动法教学模式能够有效促进教师教学理念的更新和教学水平的提升，教师要结合学生的具体学情、现有的教学资源、教学目标以及教学重难点，将教学内容转化为适合本班学生学习的教学任务，创设的教学情境应能激发学生求知欲，设置的教学活动应能发挥出学生的主体地位。创立情境、明确任务、自主或合作学习及反馈评价是任务驱动教学法的四个主要组成部分。三、任务驱动教学法的实践应用（一）创设真实情境，激发学习兴趣创设情境是指根据当前教学内容及重难点有关的，创设真实、可操作的学习情境，促使学生者带着真实、可操作的学习任务进入学习情境，让学生更为形象，直观地参与教学。在中学化学教学中，氧化还原反应概念至关重要，是学习元素周期律，有机、无机元素化合物知识，以及原电池、电解池等电化学知识的重要基础，同时氧化还原反应是一种常见的化学反应类型，是物质的合成及转化中经常涉及的化学反应类型。氧化还原反应在初中简单学过，只是根据得氧和失氧判断氧化还原反应，是不够全面和准确的，利用初中学过的一氧化碳还原氧化铜和湿法炼铜创设情境，通过复习初中学过的反应类型，层层递进，产生认知冲突，促进学生“变化观念与平衡思想”素养的发展。问题情境导入：回忆初中所学的四大基本反应类型，并对具体化学方程式进行分析，从而发现，通过初中所学的四大基本反应类型，没有办法对所有化学反应进行分类。四大基本反应类型是根据反应物生成的数量和种类进行分类，但这个分类方式有它的极限性。大家还记得在初中阶段，除了四大基本类型以外，还有其他什么反应类型吗？学生通过回忆可以得出氧化反应和还原反应。教师引导学生通过氧化反应和还原反应分析CO与CuO加热下反应生成Cu和CO2。学生发现，这个反应中一氧化碳得到氧，生成二氧化碳，发生氧化反应；氧化铜失去氧生成铜单质，发生还原反应。在化学反应中，若物质得氧，就是发生氧化反应，则会有另一种物质失氧，就是发生还原反应，也就是该反应既发生氧化反应，又发生还原反应，则该反应是属于氧化还原反应。通过书写方程式及分类的过程，巩固初中所学的知识，在分类过程中体会到原有认知在化学反应分类上的受限，有寻找新的分类标准的必要，引起学生思考，激发学生的学习兴趣[2]。在19世纪发现化合价的概念后，人们发现有一类反应和经典意义上的氧化还原反应非常相似，说明得失氧并没有揭示氧化还原的本质，所以人们从化合价的角度对氧化还原反应进行了新的定义。（二）确定学习任务，培养自主学习能力围绕核心素养目标，教学的重难点，以及学生的认知水平，设计以下几个任务：1.任务一：从宏观角度，认识氧化还原反应的特征——元素化合价出现变化。教师引导标示某些反应的化合价，并组织学生进行小组讨论，通过观察化合价的变化，对氧化还原进行定义。学生小组结论得出：这些氧化还原反应都伴随着化合价的变化，而且中间有些元素化合价升高，有些元素化合价降低，有些元素化合价没有变化。教师总结得出：一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，反应中一氧化碳得到了氧，碳元素升高了化合价，即发生氧化反应。氧化铜失去氧，铜元素降低了化合价，即发生了还原反应。所以化合价是否发生变化是判断氧化还原反应的关键方法，同时是氧化还原反应的重要特征[3]。2.任务二：从微观角度，解析氧化还原反应的本质——电子的转移为什么氧化还原反应都伴随着化合价的变化，本质原因是什么？教师引导学生小组讨论合作。如钠与氯气反应。学生小组结论：钠元素化合价升高，发生氧化反应，氯元素化合价降低，发生还原反应。教师引导分析：带领学生从微观角度进行分析，先让学生画出钠原子和氯原子的结构示意图，从原子结构来看，钠原子最外层1个电子，氯原子最外层7个电子。当钠与氯气反应时，钠容易失去一个电子，形成钠离子，氯原子容易得到一个电子，形成氯离子，两者的最外层电子结构都达到8电子的相对稳定结构。所以反应中钠元素由0价升高到+1价，钠被氧化，氯元素化合价由0价降低到-1价，氯气被还原。通过分析，我们可以建立化合价升降与得失电子的关系，元素化合价会升高是因为原子失去电子后发生了氧化反应；元素化合价会降低是因为原子得到电子后发生了还原反应。任务一、二的设计有利于发展学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养。从宏观观念，利用反应前后化合价是否发生变化对氧化还原反应进行分类，再从微观角度梳理氧化还原的本质，为完成下一步任务做好铺垫。3.任务三：用双线桥法直观化表示电子转移的方向以及数目。双线桥法，是表示出电子转移的方向以及总数目的方法，同时能够表示出元素化合价升高和降低数目，以及氧化反应和还原反应的关系。从反应物有关元素的原子或离子箭头使出，再指向生成物中发生化合价变化后对应元素的原子或离子。箭头表示指向；标“得或失”；箭头表示反应前后变化，不表示电子转移方向。从而总结出双线桥法的书写过程，首先是标变价，明确标出所有发生氧化还原反应的元素的化合价，不变价的元素不标化合价。其次是连双线，将标化合价的同一元素用直线加箭头从反应物指向生成物，最后标得失，检查得失电子数是否相等，如不相等则重新分析。4.任务四：构建氧化还原反应的基本模型。为了提高学生的“证据推理与模型认知”核心素养，教师引导学生分析讨论，借助双线桥将宏观与微观联系起来，学生分组讨论试着建构模型。最后由教师分析总结得出：还原剂中元素的化合价升高，是因为失去电子，被氧化，发生了氧化反应，同时得到氧化产物；而氧化剂中元素化合价降低，是因为得到电子，被还原，发生了还原反应，同时得到还原产物。电子转移是氧化还原反应的本质原因。在氧化还原反应中，还原剂失去电子并发生氧化反应，体现了还原性；氧化剂得到电子并发生还原反应，体现了氧化性。（三）教学任务评价及反馈，助力提高教学效率在任务驱动教学模式中，任务评价及反馈极其重要，必不可少。通过具体的教师点评、学生自评或生生互评等评价环节，可以大大提高学生主体地位和学习积极性，这正是新课改发展学生学科核心素养的需要。与此同时，评价教学任务也间接反馈了教学效果。经过一系列的任务评价，教师不但能够随时了解学生掌握相关教学内容的情况，还可以培养学生的分析探究问题，解决问题的能力，培养学生正确的科学思维模式及正确价值观。教学任务评价包含来自老师的评价，也涉及学生的评价，如学生自评、生生互评等环节。该课教学设计，首先着力于分析氯气与钠反应的化合价变化的原因，对氯化钠的形成过程做出详细解释，其次“氧化还原反应”和“非氧化还原反应”概念是从电子得失的角度引入的，并特别强调反应中转移了电子是氧化还原反应的本质，从而让学生掌握判断氧化还原反应或非氧化还原反应的方法，也就是依据是否发生电子转移或者化合价变化，并学会快速准确判断氧化剂和还原剂，及其相应的氧化性和还原性，培养了学生微观想象、逻辑推理能力。以任务驱动为方法，在一系列任务的驱动下学生利用所学知识不断地分析探究，解决问题，从而不断地理解掌握新的知识要点，逐步建构知识理论系统，掌握知识与技能，并形成科学的思维方法及正确的价值观，培养了相关的学科核心素养。培养科学的思维方式，必须在日常教学的各个环节中不断地渗透其中，引导学生要有理有据地分析问题，才能使学科核心素养有效落地，生根发芽。四、任务驱动教学设计注意事项教师在进行任务设计时，要结合学生的认知水平，依据课程教学的重点、难点，合理有序地设计一系列任务。任务设计需要注意以下几个问题：（一）情境性和目的性引入情境性的任务设计，更能激发学生的主动学习意识。平时上课可以利用多媒体素材，演示实验或分组实验，结合生活中的化学问题，联系化工方面的生产问题等，激发学生的学习兴趣，将化学知识与生产、生活紧密联系，也让学生充分认识“学以致用”的重要意义。任务设计必须服务于核心素养目标，布置任何一个学习任务，教师必须对每个任务有充分的考量，主要表现在通过完成学习任务，能够收获什么，能够理解和掌握多少相关知识和技能，对学生的思维培养，习惯养成或科学态度观的树立是否有利等。（二）层次性和合作性任务设计应该注意层次性，由浅入深。结合学生的认知水平，结合学生的学情，依据教学的重点和难点合理安排相应的教学任务；依据学生的不同特点，设计任务时以小组为单位，小组之间也可以互相合作，沟通与交流，让学生自主学习，生生互动交流，促进彼此之间的团队协作能力的增强，也可以增强团队合作意识，培养合作精神。（三）评价性和发展性学生完成相关的学习任务后，教师应该组织学生对完成情况做出多角度的评价，包括教师评价、学生自评或学生互评，并会评价出完成情况的优缺点，对于不足情况加以补充，帮学生更好掌握知识和技能，进而提高核心素养。教学任务还可以设置课外内容，如生产、生活中的化学问题，学以致用，让学生将知识应用到实际生活之中，解决生产生活中的问题，这既可以加