核心素养视角下高中化学“学生活动”设计案例分析

周波

[摘要]简要概括了化学学科核心素养与学生发展核心素养的关系，提出了核心素养指导下的“学生活动”设计思路，总结了落实核心素养的教学方法。

[关键词]化学学科核心素养;学生活动;化学反应速率;影响因素

[中图分类号]G633.8  [文献标识码]A  [文章编号]1674-6058（2020）02-0058-03

学生发展核心素养是指学生应具备的，能够适应终身发展和社會发展需要的必备品格和关键能力。从心理学的角度来讲，教学活动应遵循学生的认知规律，研究学生的学习动机和学习方法，而不是一味地强调知识的系统性、权威性和完整性。只有突出学生的主体性才能真正落实学生核心素养的发展。什么样的活动可以突出学生的主体性？什么样的设计才能彰显学科核心素养？什么样的教学才能落实学生发展核心素养？我们尝试在“学生活动”设计中寻找答案。

一、核心素养指导下的“学生活动”设计思路

“学生活动”是一种基于情境，通过问题引导学生自主学习，并促进学生合作探究的教学活动模式，它的设计思路如下：

学科核心素养引领整个“学生活动”的设计、实施和评价，它是活动设计的方向，也是目标;教师解读教材、设计活动从这里出发，学生研读信息和探究真理以此为核心，最后的评价与反馈也将回归此处。教师解读标准设计活动、学生合作探究实施活动、师生共同评价反馈活动，三个环节相互衔接、相辅相成。基于问题的“学生活动”，学生是中心，素养是目的，教师是组织者和激励者。以学科核心素养为纲领的各项活动最终的目的都指向学生发展核心素养，都是为学生形成终身发展和社会发展需要的关键能力和必备品格而服务的。

二、《影响化学反应速率的因素》“学生活动”设计

1.学情分析

在必修课中，学生通过实例和实验初步了解了化学反应速率及其影响因素，为掌握“化学反应速率”的概念及表示方法，认识浓度、压强、温度和催化剂等对化学反应速率的影响打下了知识基础。在选修教材的绪言中，学生认识了概念模型是学习和研究化学反应原理的基础，初步了解了“有效碰撞模型”“活化分子与活化能”等概念模型，为解释外界条件对化学反应速率的影响提供了理论基础。学生还在本章《化学反应速率和化学平衡》第一节的学习中掌握了一些测定化学反应速率的方法，为本节的实验探究奠定了实践基础。

2.目标解读

证据推理：举例描述各种外界条件对化学反应速率的影响，学会收集各种证据的方法，认识化学反应速率可以调控。

微观探析：能从微观层面解释外界条件对化学反应速率的影响，能运用“活化分子”理论模型解释外界条件的改变对化学反应速率的影响。

变化观念：认识到影响化学反应速率的根本原因是反应物本身，即“内因”，不同的外界条件能改变化学反应速率，即外因，能从内因和外因的角度分析化学反应速率。

实验探究：能依据探究目的设计探究方案，进行实验探究;能根据探究目的选择恰当的探究方法，如控制变量法。

科学精神：通过体会反应条件在生活、生产和科学研究领域中的重大作用，赞赏化学对社会发展的重大贡献。

3.“学生活动”与设计意图

（1）在情境中建立变化观念

情境一：回顾不同金属与水反应的情况，并回答相关问题。

结论：物质间能否发生反应是由物质本身的性质决定的，对于能发生的化学反应，影响化学反应速率的根本原因是    ，我们称之为“内因”。

情境二：H₂和O₂在不同条件下的反应情况对比。

结论：物质之间反应的内因已经具备，但化学反应的反应速率还受反应进行时所处的    的影响，我们称之为“外因”。

设计意图：通过比较活泼性不同的金属与水反应的反应条件及难易程度，引导学生思考影响化学反应速率的根本原因。通过对比不同条件下氢气与氧气的反应情况，启发学生琢磨外界条件对化学反应速率的影响。学科素养是在人与情境的互动中形成的，该活动从学生熟悉的情境入手，设置悬念，引导学生多角度研究物质的变化，激励学生探寻现象背后的规律，探索纷繁的化学反应背后的规律。

（2）在实验中培养探究能力

实验目的：其他条件不变时，改变H₂C₂O₄溶液的浓度，探究浓度对KMnO₄与H₂C₂O₄反应的反应速率的影响。

实验原理：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O

自变量与因变量：

①研究的变量（自变量）：      ;

②控制的不变量：    ;

③因变量（一般选择易于测量的物理量）：    。

实验过程：

①实验装置、药品与实验操作（略）。

②记录、处理实验数据。

实验现象、结论及解释：

①实验现象：    ;

②实验结论：    ;

③解释结论：    。

设计意图：影响化学反应速率的因素有很多，为了探究某一因素对化学反应速率的影响及影响程度，学生需要掌握“控制变量法”这一重要的科学探究方法。围绕“探究浓度对化学反应速率的影响”这一目的展开探究，明确“H₂C₂O₄溶液的浓度”这一自变量，控制好“KM-nO₄（H+）溶液的浓度、体积、温度”“H₂C₂O₄溶液的體积、温度”等不变量，准确记录“速率”这一因变量，把握好“三量”，学生也就掌握了控制变量法。同时通过活动培养学生的动手操作能力，提升学生加工实验信息的能力，加强学生的交流合作能力。实验探究的目的就是让学生运用科学的思维方式分析问题并解决问题，拿到一把通向自然科学大门的金钥匙。

（3）在活动中构建模型认知

环节一：回顾有效碰撞模型

环节二：运用有效碰撞模型解释

①对于有气体参加反应的体系，其他条件相同时，增大压强，相当于  反应容器的容积，反应物浓度  ，单位体积内活化分子数目  ，活化分子百分数  ，反应速率  。

②对于有气体参加反应的体系，其他条件相同时，减小压强，相当于  反应容器的容积，反应物浓度  ，单位体积内活化分子数目  ，活化分子百分数  ，反应速率  。

设计意图：“概念模型法”是一种科学研究方法，是学习化学反应原理的基础。环节一是让学生重温绪言中的有效碰撞理论，有效提取原有知识;环节二将模型图形化、形象化、直观化，让学生自主分析“单位体积内活化分子数”及“活化分子百分数”的变化情况，并得出相应的结论。指导学生用活化分子概念模型来解释“压强影响化学反应速率”这一化学现象，预测可能的变化，帮助学生建立解决复杂化学问题的思维框架。

（4）在探究中培养创新意识

限选试剂和仪器：0.1 mol/L KMnO₄溶液、0.1 mol/L H₂C₂O₄溶液、0.1 mol/L H₂SO₄溶液、MnSO₄、蒸馏水;试管、10 mL量筒、100 mL量筒、温度计、恒温水浴槽（可控制温度）、秒表等。

实验目的：探究温度、催化剂对化学反应速率的影响。

实验原理：

2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MSO₄+10CO₂↑+8H₂O

实验方案：

①明确自变量是什么，因变量是什么，需要控制的不变量有哪些。

②设计实验方案，拟定实验表格，完整体现实验数据[列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的数据，数据用字母表示;表中V（溶液）表示所配制溶液的体积]。

③实验现象和实验结论（略）。

④用有效碰撞模型解释实验结论。

设计意图：在教学活动中，要尽量避免知识和方法的简单重复，应设计问题让学生在新的情境中运用知识。实验前学生已经了解了控制变量法的基本原理，掌握了控制变量法的一般步骤，为本次自主探究积累了实践经验。学生也能够运用概念模型解释压强对化学反应速率的影响，为本次自主探究提供了理论基础。在探究温度和催化剂对化学反应速率的影响的活动中，继续按照前面的方式进行也未尝不可，只是这样一来，学生的学习就会是被动的，学生学到的知识就是静态的，学生的能力也会是僵化的，这种简单的复制和运用无法培养学生的创新能力，也难以形成核心素养。而该探究实验只给出探究目的和限选试剂、仪器，让学生根据探究原理自主设计探究方案，独立完成实验操作，同学间互相分享实验现象、交流实验结论，不仅让已学知识和方法有了新的增长点，还提高了学生学习的主动性，促进了学生间的交流与合作。唯有如此，我们的教学才是创造性的劳动，学生的创新意识才会萌芽。

三、教学反思

首先，“学生活动”设计的对象必须是人。学科知识是形成学科素养的载体，学科活动是形成学科素养的渠道。教师教学观念最大的改变就是把“教知识”转化成“通过知识来教”。将“教在学前，师在生上”转变成“学在教前，师在生中”，突出了学习的主体性，但这并不代表教师的作用减弱了，相反对教师的要求更高了。教师不仅要科学地把握学科知识系统，还要从心理学和教育学的高度了解学生的发展需求，并融洽两者的关系。针对学生的现状和需求，设计活动运用知识，通过活动提升学生学科素养，是“学生活动”设计的中心思想。

其次，“学生活动”设计的关键之处是问题和情境。问题是活动的最佳切入点：问题带来的悬念能激发学生的学习兴趣;问题带来的启发能引领学生洞察现象背后的本质;问题带来的灵感能使学生欣喜若狂;问题带来的交流能让学生的思维碰撞出火花。在学生活动设计过程中，教师的设问要站在学生的角度，想学生之所想、问学生之不会问。情境是联系学科知识与生活的桥梁。把真实情境中的问题与学科知识有机结合设计成“学生活动”，让学生在原有经验的基础上展开探究，增强了学生的学科认同感，促使学生主动学习。学生用学到的学科知识去解决生活中的问题，提高了学科获得感，素养养成自然水到渠成。

最后，“学生活动”设计的落脚点是教学评价。“学生活动”设计的指导思想、目的以及过程都要指向学生发展核心素养，但我们在实施以“学生活动”为中心的教学模式中，苦于找不到具有可操作性的教学评价。学生发展核心素养从框架到课堂仍有一定的距离，评价如何同教学保持良好的一致性？形成性评价如何形成？这些问题都亟须我们广大教育工作者去做进一步的思考。