基于IPODE策略发展化学核心素养——以“硫及其化合物”案例教学为例

魏 鑫 杨金凤

(1.石河子大学化学化工学院，新疆 石河子 832000；2.乌鲁木齐市第三十五小学，新疆 乌鲁木齐 832000)

“以人的发展为本”是现代化学教学思想的核心，强调了教育不仅是传授知识的过程，也力求人文科学与化学科学的完美融合。教师鼓励学生在化学案例情景中，有兴趣和热情地发现问题，在进阶思维活动中分析化学原理、实验现象及因果关系，进一步形成主动解决问题的实验方案，将核心素养与学科系统性整合，发展化学核心素养至关重要。

人教版高中化学教材对硫元素及其化合物的学习建立在氧化还原理论的基础上，由微观硫元素的化合价、到硫元素化合物的性质、再到宏观硫元素化合物的分类，要求学生树立“素养为本”的化学课堂学习整体观，使其化学学习由“散点”向“结构化”过渡，构建清晰的知识结构。[1]教材内容要求检验二氧化硫的漂白性和酸性，未涉及二氧化硫的氧化性、还原性以及相关绿色化学理念。[2]思维导图是集文字、符号、图片、色彩于一体的工具，有助于思维的发散。[3]基于IPODE教学策略(Introduce-Problem-Observe-Discuss-Explain)设计教学，师生在具有人文背景的案例与问题线索中完成信息提取、分析和系统整合等一系列的教学活动，通过思维的发散与知识整合的思维导图能辅助学生构建硫元素及其化合物的认知模型；基于“硫”的主题，建立更为清晰且直观的S→SO2→SO3→H2SO4转化关系，实现由“点”到“线”“面”系统性拓展的学习方式，为学生的化学学科核心素养提升创新思路。

一、基于IPODE策略构建化学学科核心素养目标

1.基于IPODE策略构建教学导图

本文在PDEODE(Predict-Discuss-Explain-Observe-Discuss-Explain)的基础上改进，提出非常适用于“硫及其化合物”的IPODE教学策略，即案例引导(Introduce，I)、问题抛出(Problem，P)、信息提取(Observe，O)、信息分析(Discuss，D)和原因解释(Explain，E)。应用IPODE策略的化学课堂教学中充分考虑案例编撰的趣味性和创造性、问题设计的启发性和引导性、化学语言描述的概括性和准确性、辨析思维的逻辑性和严谨性、科学结论的合理性和全面性的特点，以发展化学核心素养为目标，进一步实现在化学实验、化学知识和化学方法中培养科学兴趣和科学精神。基于IPODE策略建构“硫及其化合物”的教学导图(如图1)。

图1 基于IOPDE策略构建教学导图

2.基于IPODE策略构建“五维”教学目标

素养是一种特定行为。核心素养是人本身固有的、内化的、相对稳定的身心特征，学科核心素养的构建是普通高中教育课程改革的重点。因此，通过化学学科的学习，培养学生具有化学学科特性的品质，是社会主义核心价值观关于化学学科育人的基本要求。[4]教师通过策略性互动教学，引导学生建构知识与实际应用的关联，拓展知识迁移与认知水平，提升解决问题的能力，是发展化学核心素养的重要体现。IPODE教学策略基于化学学科的基础，引导学生从科学知识、科学技能方法和能力、科学思想和观念、科学文化等层面深度理解科学教育等更深层次的思考，建立在驱动学生寻求化学案例相关知识主线与化学学习内容的脉络中发展化学学科核心素养。

依据高中普通化学新课程标准中的“五维”核心素养发展要求[5]，应用IPODE策略设计了“硫及其化合物”的“五维”教学目标(如图2)。

图2 基于IPODE策略设计“硫及其化合物”的五维教学目标

3.素养为本的案例设计与教学

案例教学法(Case-Based-Study)是教师依据课程内容、教学目标的需要以及学生的身心发展特点编写或运用的教学案例。[6]作为一种情景式教学法，案例的选择应当注意情景性、自主性和目的性[7]，原创性案例的编写应该具有教学内容的完整性和课堂知识的贴近性等特点。[8]本文融合我国优秀的诗词文化，以科学文化的视角为案例命名，弘扬传统文化、化学知识与科学教育统整的普通高中“综合化全人教育”的目标。以“硫及其化合物”为主题，化学知识主线贯穿故事情节，设计并编撰教学案例；以蕴含化学史的故事情境为案例式的微格教学背景，形成基于IPODE策略发展化学核心素养的硫及其化合物的案例设计与教学(见图3)。实施过程如下：第一步，梳理与“硫”相关的知识点，编写教学案例导入课堂；第二步，教师依据案例呈现的重点内容设计问题；第三步，学生寻找案例中的潜在信息或提示，获得知识点；第四步，师生之间相互交流与对话，小组成员沟通与协作；第五步，解释问题，得出结论，完成思维导图的构建。案例设计与教学过程中结合思维导图归纳知识点，助力知识体系的自主建构，强化元素化合物的三重表征；注重以生活相关的化学知识拓宽学生视野。基于IPODE策略，在“硫及其化合物”教学中创设了生动、轻松的案例情境，以驱动性问题激发学生深度思考，激发学生的创造性和潜能；引导师生之间交流与合作，在协作型课堂中共同完成化学信息的分析与化学知识的整合，实现化学学科核心素养目标的达成。

图3 基于IPODE策略发展化学核心素养的“硫及其化合物”案例教学主线

二、基于IPODE策略的“硫及其氧化物”案例教学研究及实践

1.“毛遂自荐”案例教学

情景故事：大家好，我叫硫，也叫硫磺。我虽有微弱毒性，却是一种重要的药材。据汉代《神农本草经》记载，我可以治疗10多种病，被列为中品药的第三位。从出生起，我的全身都是淡黄色，身体非常脆弱，但家人把我照顾得很好。他们是存在于火山口附近或地壳岩层中的游离态成员(H2S、SO2、SO3)，还有化合态亲戚硫化物和硫酸盐(石膏、芒硝、硫铁矿、黄铜矿)，中国古代四大发明之一—火药的发明都有我的功劳呢！

(1)素养达成目标。学会对硫元素化合物进行归类，掌握信息的获取、搜集与整理能力，发展“宏观辨识与微观探析”“科学探究与创新意识”素养。

(2)课堂教学活动(见表1)。

表1 基于IPODE策略“毛遂自荐”案例教学

2.“海内存知己”案例教学

情景故事：汉代《神农本草经》著作里还指出：“石硫磺能化金银铜铁，奇物”。魏伯阳的《周易参同契》也记述了硫能和易挥发的汞化合成不易挥发的硫化汞。所以，金属家族铁、铜、银、汞，甚至是氧气，都是我的好朋友。

(1)素养达成目标。学会从化合价的角度分析硫及其化合物的性质，学会用理论知识解决与解释实际问题；发展“宏观辨识与微观探析”及“科学态度与社会责任”素养。

(2)课堂教学活动(见表2)。

表2 基于IPODE策略的“海内存知己”案例教学

图4 硫及其化合物的“价—物—类”三重表征思维导图

3.“不期而遇”案例教学

情景故事：“我”跟氧气玩点燃的游戏，玩够了就搭着洒水车回家了。途中“我”遇见了品红姐姐，她见到我吓得面色发白转身就跑！“我”又遇见了石蕊哥哥，他满脸通红地吼道：“你这个污染物、害人精还敢跑出来瞎逛！你害我家粮食颗粒无收，还造成加拿大1.4万多个湖泊毁灭、4 000多个湖泊也濒临‘死亡’，根本听不到蛙声、见不到鱼跃。”

(1)素养达成目标。提升学生自主探究意识；发展学生的分析、综合等高阶思维能力；认识二氧化硫对环境造成的危害，提高环境保护意识，发展“科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”素养。

(2)课堂教学活动(见表3)。

表3 基于IPODE策略的“不期而遇”案例教学

4.“天生我材必有用”案例教学

情景故事：“我”回到家，突然发现全身的淡黄色褪去。姑妈抱着我说：“宝贝不要怕，我们家族的成员都有‘百变’，你已经从硫单质转化为二氧化硫。大约在4 000年前，古希腊和古罗马人联合我们家族成员进行熏蒸消毒和漂白织物。1746年，英国J.Roebuck发明了铅室法制造硫酸，我们是与近代化学工业和现代化学工业密切相关的最重要的元素之一，我们多么有用啊！”

(1)素养达成目标。教会学生辩证地看待事物的两面性，体会化学带给生活的贡献，养成学生关注科学的意识，发展“变化观念与平衡思想”和“科学态度与社会责任”素养。

(2)课堂教学活动(见表4)。

表4 基于IPODE策略的“天生我材必有用”案例教学

图5 硫及其化合物转化关系的思维导图

5.“浪子回头金不换”案例教学

情景故事：“我”易溶解于人体的血液和其他黏性液体，极大损害人们的身体健康，造成财产损失。例如，1952年12月初，英国伦敦正在举办一场得奖牛的展览会，350头牛中有52头牛发生了严重的中毒；同时，市民感到眼睛刺痛，有呼吸困难、哮喘和咳嗽的症状，4天内的死亡人数达到4 000多。“我”是被大量工厂和居民燃煤取暖排出，积聚在伦敦上空形成恐怖烟雾。只要采取合适的方式就可以使“我”变身，“我”不想让悲剧重演，不想成为坏人——二氧化硫！请大家试着想想办法，使“我”成为一个好人。

(1)素养达成目标。创设真实情境，提升学生的实际问题分析与决策能力；培养学生关爱自然、关注社会的意识，发展“科学态度与社会责任”素养。

(2)课堂教学活动(见表5)。

表5 基于IPODE策略的“浪子回头金不换”案例教学

三、结论

基于IPODE策略，以鲜活的第一人称“我”的视角编写了关于硫的化学史情境案例应用于教学。在“硫及其化合物”的知识线索及核心素养案例情节设计中，以问题为驱动赋予案例教学的探究性；通过演示实验、微课等形式，赋予案例教学的开放性，多角度培养学生“科学探究与创新意识”的科学价值观。通过“硫及其化合物”的重要性质以及硫酸的制法、酸雨对环境造成的危害等，让学生充分领悟化学与社会和环境的联系，以辩证的视角看待硫及其化合物的两面性，在学以致用中渗透“变化观念与平衡思想”“可持续发展观念与社会责任”素养。基于IPODE策略，互动教学中让学生掌握了信息提取、分析、归纳与演绎等解决问题的技能，以思维导图梳理和构建元素(硫)及其化合物的相互关系、性质与用途等知识体系，使“宏观辨识与微观探析”和“证据推理与模型认知”的化学核心素养在生动的案例情境中提升。