基于学科核心素养的案例教学实践——以“化学反应速率”为例

郑 珊, 郑爱芳，韩雅娟，林 珩

（1.闽南师范大学化学化工与环境学院，福建漳州363000;2.漳州市第三中学，福建漳州363000;3.漳州市第五中学，福建漳州363000）

案例教学缩短了教学情境与生活情境的差距，是基于学生、学科和生活等多角度的平衡而形成的互动式教学模式.化学案例教学中，教师根据培养目标与教学内容，以真实发生的事件为背景，引导学生在接触案例、探讨案例、解决实际问题的参与式学习中不断内化知识，掌握方法，发展核心素养.教师在课堂教学中自觉引导、启发学生的过程也有助于教师加深思考，针对学生提出的各种不同理解及时补充新的教学内容.

1 案例教学的实践模型

教学过程的设计要充分考虑学生的能力、需求，充分考虑到案例部分的设计、安排以及预期产生的效果，协调好案例与理论、实践的平衡.因此，案例教学的基本模式应包括：1）教师精准选择、展示案例问题，激发学生思考；2）教师以案例为背景讲解教材知识，加深学生理解；3）师生基于所学原理，围绕解决系列问题开展对案例的分析与探究，形成良好的互动氛围；4）总结评价、回归案例，学生充分感受到化学与生活的紧密联系，批判反思意识得到培养，并能在新的真实情境下解决新的问题，最终加强理论知识与实践相结合的能力.

本文基于已有的教学实践模型，结合“教-学-评一致性”的教学理念以及本课例的教学实践，构建了如图1所示基于学科素养的案例教学实践模型.

2 案例教学的设计与实施

笔者以“化学反应速率”为例，探索如何利用案例教学培养学生的化学核心素养，帮助学生形成正确学科和社会价值观念，提高课堂教学效果.

2.1 指向“核心素养”案例教学的教学设计分析

2.1.1 教学与评价目标分析

案例教学在具体落地时要注意总体的结构，结合化学核心素养的要求确定输出的知识点及价值点.在课堂案例教学中，教师要善于整合各类信息，通过学科知识、学生经验以及师生观点的碰撞来起到启示理论、启发思维的作用[1].

图1 基于学科素养的案例教学实践模型Fig.1 Case teaching practice model based on subject accomplishment

本节教材是在学生以物质变化角度认识了化学反应之后,引导学生从另一个视角即化学反应进行的快慢出发，构建化学反应中反应速率的相关知识点，从而继续丰富对化学反应的认识.笔者基于课程标准[2]的解读以及学生现状的分析，结合教材分析制定以下教学目标及评价目标.

【教学目标】

A1.以具体案例为依据进行分析，提出猜想，认识到化学反应有快有慢，初步建立变化观念与平衡思想.

A2.结合案例迁移构建化学反应速率的概念及表示方式，从定性认识上升到定量计算，进一步提高证据推理与模型认知的能力.

A3.通过消防员灭火引导学生分析并得出影响化学反应速率的因素，发展学生的证据收集和证据推理能力；运用控制变量法进行实验，并以具体实验结果为证据证实前期的假设，培养学生严谨求实的科学态度及创新意识.

A4.了解控制反应条件对处理化学事故的作用，发展化学价值观，提升科学态度与社会责任.

【评价目标】

B1.通过课堂交流、评价与观察，诊断学生对概念理解的水平（定性水平、定量水平）.

B2.结合内因、外因两方面分析认识化学反应速率，诊断并发展化学反应变化条件的认识水平（孤立水平、系统水平）.学生对化学反应快慢的影响因素做出合理预测与解释，诊断并发展学生的证据收集和证据推理能力（基于经验水平、基于概念原理水平）.

B3.通过探讨方案并进行实验操作，诊断学生的实验探究水平（孤立水平、系统水平）.

B4.引导学生将化学学科和消防安全的知识点进行串联，发展学生解决实际问题的能力水平和认识学科（化学）价值的水平（学科价值视角、社会价值视角、学科和社会价值视角）.

2.1.2 教学与评价思路

基于“教、学、评一致性”的理念，以学习目标为导向，确定了“化学反应速率”的教学与评价思路（见图2）.

图2 教学与思路示意图Fig.2 Schematic diagram of teaching and thinking

2.1.3 课堂教学思路

本节课密切结合生活实际创设案例情境，通过类比迁移引入化学反应速率的概念，讨论、归纳得出影响反应速率的因素，并通过实验验证猜想，整个过程渗透科学研究的思维及方法（见图3所示）.

选取四川省凉山州森林火灾作为案例教学的素材背景，以此为切入点具备真实感，能激发学生的社会责任意识.案例以“火情发生、消防接警、科学灭火”为线索，引发学生思考“如何做到科学灭火？”，进行“学习—交流—探究—总结”等环节来完成对“消防当中的化学知识”相关内容的学习，达到教学理论与能力提升的目的.学生在学习之前已然具备相关的消防知识、物理学的速率等概念，因此，选取本案例符合学生的发展水平.

图3 化学反应速率教学流程示意图Fig.3 Flow chart of chemical reaction rate teaching

2.2 案例教学的实施

环节I：接触案例，引入课题

【学习任务1】观看案例素材，进行思考.

【评价任务1】诊断并发展学生潜在的学习动机水平（孤立水平、系统水平）.

【播放】四川省凉山州的森林火灾事件视频.

【提出问题】“为何火势发生如此迅猛？”“如何做到科学灭火？”

【学生活动】讨论激烈并作出回答：“燃烧”是种快速、迅猛的化学反应过程.

【点题】这节课我们就来研究化学反应速率.

【设计意图】选择真实发生的新闻热点为切入点，不仅具备真实感，引发学生主动思考，同时教育学生应铭记英雄，感恩英雄，培养学生的科学态度与社会责任意识.

环节II：讲解案例，构建模型

【学习任务2】初步构建化学反应速率的概念模型.

【评价任务2】诊断并发展学生的证据收集和推理能力（定性水平、定量水平），知识关联结构化的水平（孤立水平、系统水平）

【情境创设1】通过火势与其他生活现象、化学实验现象的比较，提出“如何定性描述反应进行的快慢？”

【情境创设2】观看消防接警报导，提出“如何定量描述化学反应进行的快慢？”

【系列问题一】①消防接警时消防车的车速与消防龙头的流速这两个物理量分别描述了什么样的过程？②对比物理学里关于“速率”的概念，化学中的反应速率又该如何表示呢？③反应中的物质可以用什么来表示呢？④该物质（反应物或生成物）在反应过程中数量的变化趋势是什么？⑤在化学中通常用来表示容器内物质数量的物理量是什么？”

表1【系列问题一】解决过程中学生的表现Tab.1 [series of problems 1]students’performance in the process of solving

【设计意图】通过情境创设，认识到化学反应有快有慢，初步建立变化观念与平衡思想；小组讨论【系列问题一】，运用对比归纳、类比迁移的学习方法，强化“证据推理与模型认知”的核心素养，构建化学反应速率的概念模型.

环节III：自主探究，丰富模型

【学习任务3-1】组内讨论案例问题，分析得出化学反应速率的影响因素.

【评价任务3-1】诊断并发展学生对反应条件的认识水平（孤立水平、系统水平）.和证据推理与模型认知水平（经验和概念原理水平）（具体教学流程如图4所示）.

【设计意图】利用消防员“喷水灭火”这一表象得出“降温可以降低燃烧反应速率”的内在，从而得出燃烧速率与“温度”有关；通过特殊灭火设备，引导学生认识到把“水柱”变为“水雾”是为了增大“接触面积”这一关键点；通过二氧化碳灭火器的灭火原理引导学生思考可燃物表面氧气的“多”与“少”的问题，由表及里引出“浓度”也是燃烧速率的影响因素.由常识做切入点，以学生为主体，引导学生对比、分析并得出化学结论，培养学生证据推理的能力.

图4 学习任务3-1教学流程图Fig.4 Learning task 3-1 teaching flow chart

【学习任务3-2】讨论、制定方案并围绕其展开研究.

【评价任务3-2】诊断并发展学生的实验水平（孤立水平、系统水平）.

【提出任务】设计实验探究何证明影响化学反应速率的影响因素.

【制定计划】学生小组制定除课本之外的实验方案（表2所示）.

表2 学生实验方案设计情况Tab.2 Design of students'experiment scheme

【实验探究】小组为单位进行实验.

【设计意图】教师引导学生通过组内合作实验进一步探究“影响化学反应速率的因素”，引导学生基于变量控制方法设计实验方案，提升学生科学探究与创新意识.

环节IV：总结案例，问题解决

【学习任务4】自我学习总结归纳并相互评价，构建基于真实问题解决研究物质的思路.

【评价任务4】发展学生解决实际问题的能力以及学科（化学）价值的认识水平（学科、社会、学科与社会视角）.

【提出问题】当发生类似的化学事件时，我们应该如何处理呢？

【学生活动】归纳并回答：遇到化学事件→聚焦相关物质的化学性质→分析反应原理→完成安全事故处理.

【教师活动】根据学生所发表的见解进行点评，与学生归纳得出研究物质的思路与方法.

【设计意图】对案例进行总结评价有助于完善学生的认知结构，提高思维能力和学生的分析能力，解决问题的同时达到知识的巩固与理解[3].

3 案例教学实践研究

3.1 案例的选择是教学顺利展开的关键

教师所选择的案例要基于教学目标和评价目标，结合学生生活经验与客观事实；所选择的案例在课堂中居于核心地位，起着统领作用，能够帮助学生建构并获得新知，发展化学核心素养.因而，案例的选取需符合以下的原则：1）典型性原则.所选择的案例符合教学内容特点，融入学科核心观念、思想方法，更好地为课堂教学活动服务；2）针对性原则.以课程标准、教学目标、评价目标为依据精选案例，所选案例与教学的内容或理论相吻合，不能牵强附会，同时也要符合学生的发展特点，便于理解；3）真实性原则.案例教学要有好的视角切口，案例素材最好是新发生的实例，学生通过报纸、新闻等媒体已经有所感知，在此背景中能够较为容易地理解案例所涉及的知识和问题，达到理论与现实的高度融合.

3.2 案例问题层层递进，发展核心素养

教师在课堂上引导学生从案例出发，运用理论知识研究、讨论与总结，总的落脚点需要回归到案例问题上[4].案例问题是化学教学情境设计中的关键问题，其设计要从实际生活出发，能触及学生的兴趣、情感和思维深处，同时与教学内容紧密结合，体现整合性.

本节课案例问题环环相扣，“化学反应速率与消防安全知识的关联性”是本节课的核心问题，对其他问题起着统领和整合作用，与围绕其而自然生成的子问题共同构成了驱动学生学习的案例问题线索.在构建“化学反应速率”的概念模型时，教师层层递进地提出【系列问题一】5 个问题，引导学生运用类比、迁移的学习方法，构建化学反应速率的概念模型.在探讨“影响化学反应速率的因素”时，教师提出【系列问题二】的4个问题，小组进行讨论并初步归纳反应速率的几个影响因素.案例问题的解决推动整个案例教学的有序进行，在解决案例问题的活动过程中帮助学生理解知识的功能、作用以及知识背后蕴含的社会价值，同时提升学生“证据推理与模型认知”的核心素养.

3.3 注重“教、学、评”一致性

指向化学核心素养的案例教学应注重“教、学、评”一体化，在课堂教学过程中不断诞生新的学习、新的教学、新的评价[5].案例教学的设计与实践过程不同于教师主动传输的课堂形态，而是在案例的解决中通过讨论、观察、提问、点评等方式进行诊断，及时了解学生的素养水平以及学习情况并作出调整，呈现螺旋上升的态势.教学实施阶段，综合使用表现性任务评价、形成性评价和终结性评价等多元评价方法，监控和促进目标的落实与达成.在教学结束后，一方面通过纸笔测验、问卷调查等形式了解学生是否掌握“化学反应速率”相关的概念与技能.另一方面，通过同伴互评、自我评价等方式总结案例教学质量.

3.3.1 学习目标的达成情况

本节课教学目标的达成情况一方面通过课堂中学生回答和方案评价的反馈来掌握学生的学习情况，另一方面通过“教、学、评一致性”课堂观测量表来衡量学习目标的达成情况，即课堂效果的有效性.本节课在录播教室进行，课后通过回放进行课堂观察.参考《“教学评一致性”量表设计的偏失及优化思路》中的“‘教学评一致性’的课堂结构”观察量表[6]进行设计并记录课堂教学情况（见表3）.

表3“教、学、评一致性”课堂观测量表Tab.3 Classroom observation scale of“consistency of teaching,learning and evaluation”

在课堂教学中以“火情发生、消防接警、科学灭火”为线索，引导学生运用类比、迁移的方法初步构建化学反应速率的概念模型；借助消防员“科学灭火”的素材，运用对比、归纳、推理、实验探究等方法，引导学生分析并得出影响反应速率的因素，达成丰富概念模型的目的；对案例进行总结以期形成解决实际问题的学科思维.教学中教师通过PPT、提问等方式呈现评价任务，通过学生回答、小组讨论、小组实验等多种途径收集学习信息，并进行分析和处理反馈的信息.通过持续评价教与学的目标达成度，充分发挥了日常学习评价的诊断和发展功能，既丰富学生学习的过程，也使教学与评价更有意义.

3.3.2 课后调查结果

为了更好的评价学生的学习效果，课后在执教班级进行了纸笔测验衡量学生对学科知识的掌握程度，同时还进行了问卷调查，结果统计如表4所示.

表4 课后调查结果汇总Tab.4 Summary of survey results after class

4 总结

目前,案例教学在化学课堂上的直接应用较少.一方面，当前还未形成丰富、针对化学课堂的案例素材库，可供一线教师参考与实践的典型案例数量不多.另一方面，并不是所有的教学内容都适合案例教学，教师需要花费大量的心思与时间去研究案例素材与课堂知识的有机结合，对教师提出了更高的要求.在化学课堂中更好地开发和利用案例教学，还需要更多教师的共同努力.