指向核心素养提升的高中化学作业优化设计

◎ 陆 艳

作业在教学中占据举足轻重的地位，它是师生双边有效活动的最佳途径之一，也是学生掌握核心知识、提升关键能力、养成必备品格的途径之一。在高中“双新”推进过程中，教师对作业的关注也达到了前所未有的高度。笔者结合带队参加2021年上海市优秀作业案例评选活动并最终获一等奖的一些体悟，阐述优化高中化学作业设计的一些做法。

一、化学作业设计中普遍存在的问题

作为教学五环节之一的作业是课堂教学的直接反馈，也是课堂教学的延续和补充。但是目前依旧存在以下问题：①作业形式、内容和目标比较单一。纸笔作业依旧是主流。完成作业所需的知识基本是教材知识，即主要针对知识目标，谈不上迁移和创新能力培养，更不要说素养目标和评价目标的落实［1］。②所有学生都完成同一份作业，没有梯度和层次，无法实施个性化的因材施教。作业完成多限于单打独斗，不需要合作进行。③完成作业的时间比较机械、呆板，基本都是第二天要交。这就决定了作业都是短作业，思维容量有限，实践性和开放度普遍不足。④高中作业量很大，但“老面孔”居多，教师习惯“拿来主义”，也依旧寄希望于“题海战术”达到对知识的理解和应用。⑤作业批改非“对”即“错”，呆板又缺少温度。

二、提升学科核心素养的作业特征

（一）主体性特征

作业的设计首先应该考虑面对的是学生。好的作业必然遵循学生的身心发展规律，遵循知识的逻辑认知规律，有分层，可选择，指向学生的最近发展区，同时也一定与教学内容密切相关，指向教学目标的落实，并有助于学生知识迁移和应用，有助于学科价值的体现。

（二）丰富性特征

情境是知识内化为素养的重要桥梁［1］。将作业与日常生活、社会问题、工业生产、历史沿革、科学研究挂钩，不仅丰富了作业内容、形式和评价，使作业满足了课程标准所提出的基于核心素养的评价要凸显题目情境的创设，也为学生核心素养落实提供了真实的表现机会，贴合了新时代对人才的需求。

（三）开放性特征

知识要迁移和应用才算学“活”了知识。靠记忆、反复操练就能完成的作业无法衡量出学生真正的学力。基于数字化技术、走出去请进来、开放实验室等可以将作业“活”起来。资料查询、实验探究、热点调研、数据分析、参观浏览等开放性作业，让学生的思维插上“翅膀”飞翔起来！

（四）过程性特征

传统的纸笔作业评价关注的是结果，这与“素养为本”的化学学习评价观不吻合。我们可以借助数字化学习环境提供精准的反馈和有效的互动。如利用网络布置讨论型作业、辩论赛，通过发帖和跟帖、拍照和视频等方式对学生进行过程性指导和评价，评价可以是自评、互评和教师评价，充分发挥学生主体，促进学生核心素养的落实。

（五）育人性特征

“立德树人”根本任务是开展“素养为本”的教学。教育的最终价值是为了人的发展。社会热点类调研作业培养学生社会责任感；参观化工厂让学生感悟绿色化学理念、可持续性发展；利用手机的APP 等简洁方便的现代分析技术完成家庭小实验可培养学生科学创新精神；小组合作的实践性长作业培养团队协作精神。这些形式不一的作业，不仅可以承担起知识的传递、技能的培养、思想方法的提升，还影响着学生的科学素养、思维品质、科学与人文精神和哲学素养。

三、提升学科核心素养的化学作业的优化设计

（一）考虑学生认知发展特点，增加选择性，激发不同层次学生的个性和潜能

教育“和而不同”，要尊重个体差异引导多元发展。我们不能用整齐划一的标准来评价学生，那作业就要体现选择性和多样性，激发不同层次的学生，让他们的个性和潜能都得到发展。

笔者以沪科版高中化学教材必修一“电解质的电离”（第一课时）作业为例进行分析说明。

【优化前作业】

（1）_____________________是电解质；_________________是非电解质。

（2）用“一定是”“不一定是”或“一定不是”填空。

① 酸__________________电解质。

② 碱__________________电解质。

③ 盐__________________强电解质。

④ 弱酸和弱碱__________________弱电解质。

⑤ 弱电解质__________________弱酸或弱碱。

⑥ 氧化物__________________电解质。

【优化后作业】

1.A 类作业

瑞典物理化学家阿伦尼乌斯1887年发表了《关于溶质在水中的离解》一文，阐述了电离学说的基本观点：①由于溶剂的作用，电解质在水中自动离解成带相反电荷的正、负离子；②在水溶液中每一种电解质都是由已离解的分子和未离解的分子构成。

（1）能说明观点①的正确图示是_____。

（2）请评价观点②是否合理，说明理由。________________________________________

2.B 类作业

（1）扫码观看微课：酸碱概念的历史与发展。补充完整下列时间轴。

（2）在班级QQ 群内交流你的观后感以及收获。

3.C 类作业

查阅资料，解释：物质电离明明不需要通电，为什么“电离”“电解质”等概念里都有个“电”字？

【分析说明】优化前作业其实也经过了教师改编，但依旧是一份传统作业。作业针对的评价目标还是知识目标。学生只需要通过听课、翻书就能完成这份作业。整份作业不需要高阶思维。第一小题是概念填写，但其实问法很有歧义。第二小题虽然有一定的综合度，但由于第二小题出现的时机不对，新课阶段学生对概念的本质还没弄清楚，就做这些填空只会弄巧成拙。因为概念学习有阶段性、层次性和发展性，必须随着知识的积累，概念的认知才会逐渐发展。所以概念课的作业要围绕学科理解进行螺旋式上升的设计。

优化后的作业中，A、B、C 三个层级针对的是不同学力的培养。A 类作业通过史料、图片等信息分析完成对概念的初步理解。B 类作业通过观看微课，完成思维导图来凸显概念的要点和提纲挈领式的学习方法，同时让学生意识到科学概念的形成需要漫长过程。C 类作业有助于解决学生对概念的困惑，帮助学生形成辩证思维能力。

很明显，优化后的作业目标更符合课程标准对学科核心素养的要求。而且学生借助数字化学习环境，得以在广阔的科学史长河中与两位巨匠对话，不仅收获正确的学科概念，也不光认识到科学理论的发展螺旋式上升，更可以形成正确的人生观和价值观。

（二）重视情境创设，搭建脚手架，让思维水平提升

《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称《2017 版课标》）提出“课程内容情境化”，首次增加了“情境素材建议”，并提出素养、情境、问题和知识四个要素在学业考试的命题框架［2］。考试评价发生变化，那我们日常学习评价之一“作业”也要体现“情境化”。

笔者以沪科版高中化学教材必修一“物质的量”（第一课时）作业为例进行分析说明。

【优化前作业】

（1）一个直径为40 毫米的乒乓球内空气的体积约为________（忽略乒乓球塑料的厚度），通常情况下，空气的密度为1.205kg/m3，球内空气的质量约为_______ g，已知1 mol 空气的质量约为29 g，球内约含有空气________mol，约含有_______ 个空气分子，比直径为38 毫米的乒乓球内多_______ 个空气分子，从而得出结论：_____________________________________________________________________ 。

（2）一只压瘪但未破损的乒乓球放入热水中会恢复原状，从压强角度分析这是因为______________；从决定物质体积的因素角度分析，上述过程中球内气体分子个数（以下均填写“不变”“增大”或“减小”）______，分子本身的大小______，分子之间的距离______，分子所占的总体积______，所以乒乓球能恢复原状。

【优化后作业】

中国乒乓球队在2021年东京奥运会上再续国乒传奇。为了提升乒乓球赛的观赏性，2000年10月1日起，乒乓球由直径38 毫米小球改为直径40 毫米的大球。（每小题边上有小贴士，若需要帮助可扫码观看）

（1）一只压瘪但未破损的乒乓球放入热水中会恢复原状，请从微观角度解释原因。

（2）已知空气的密度为1.205kg/m3；1mol空气的质量约29 g；球体的体积计算公式：忽略乒乓球塑料的厚度。则大球比小球内部多______g 空气，约多______mol 空气。

（3）在“小球变大球”改革推进中，中国乒协承担了测试工作，数据如下。

球直径（mm）质量（g）球速旋转弹力大球40 2.7慢___弱小小球38 2快___强大比较+2+0.7 -13% -23% -34.7%

根据以上信息，你认为“小球变大球”的原因是___________________________________________________________________。

【分析说明】优化前的这份作业是计算题。计算对很多学生来说是难点。如果第（1）题不会做，很可能整份作业的计算都没有思路。为了应付，空着不做或抄袭完成是部分学生的常见举措。而且优化前用空气为目标计算个数明显不妥。

优化后的作业，有以下四个亮点。首先，情境用中国乒乓球“神团”的体育拼搏精神来激励人心。其次，针对不同内容的题目顺序进行交换，将比较好理解的文字题前置计算后移，可以缓解压力。第三，删除大量指向相同知识点的计算。因为计算属于技能类目标，掌握了解题思路，题目怎么变都会做。最后，教师提前录制一些小贴士贴在题目边上方便学生扫码求助。这种方式考虑了因材施教，需要的学生可以点开，而且小贴士是教师自己的语音解释，学生感受到老师就在身边指导从而拉近了师生距离，有助于情感态度价值观的提升。

（三）鼓励动手动脑，探索开放题型，体现学以致用

教师设计一些开放型作业，鼓励学生动手动脑，可以给学生提供全面发展和持续发展的机会。《2017 版课标》指出“我国普通高中的根本任务是促进学生全面而有个性地发展，为学生适应社会生活，高等教育和职业发展做准备，为学生的终身发展奠定基础”。［2］实践型作业是一种深度学习，在主动探索中习得概念、方法和原理，并转化为解决真问题的真本领，真正体现作业的学以致用，为未来发展奠定基础。

笔者以沪科版高中化学教材必修一“氧化剂和还原剂”（第一课时）作业为例进行分析说明。

我们周围无时无刻不发生着氧化还原反应，如切开的苹果暴露于空气中容易变成褐色影响观感和口感。请查阅资料，了解哪些方法可延缓苹果切面变色，这些方法效果怎么样呢？

（1）动手实践。

①活动目的：探究延缓苹果变色的方法及其效果。

②活动要求：用控制变量法和对比观察法设计并完成实验。以照片加文字或时长3 分钟内的视频加语音描述等方式，记录实验过程、现象，分享至钉钉班级群。

（2）从你的探究中，找一个效果最好的办法分析延缓变色的原因。

（3）拓展思考：你还能列举日常生活中哪些抗氧化的例子？

实验作业以纸笔实验常见，背景也多陌生而复杂。靠纸笔实验来落实学科核心素养终将是纸上谈兵。这份家庭小实验作业，涉及的背景来自生活，引导学生用化学的眼光观察周围的事物或现象，从化学的视角分析生活中问题，学会用网络等寻求解决方法，最后用图片或视频形式记录上传家校平台。这种线上、线下作业的融合设计，激发了学生主观能动性，实现了校内资源共享和学生间协作学习，网络呈现知识的超文本特性也促进了学生信息能力的发展。

（四）注重单元长作业设计，拓展时空外延，让学习持续发生

单元作业是具备时代特征的新作业理念，所以站在单元视角设计作业，被认为是落实学生核心素养的主要着力点。单元作业讲究作业的整体性设计、结构化关联、螺旋式递进。一份好的作业可以让学习持续发生，长作业尤其如此，它往往需要综合运用资料查询、实验探究、调查研究、数据分析等，需要同伴间合作互助，需要调用高阶思维。

以沪科版高中化学教材必修一第一单元“化学研究的天地”为例，以鸡蛋壳为研究对象设计一份长作业贯穿整个单元。第一节课的作业用“鸡蛋壳的溶解实验”来巩固“物质的分类”概念；第二节课用“蛋壳膜的制备和性质实验”来理解“胶体”定义；第三节课用“鸡蛋壳与白醋反应的原理”来“测定鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数”，从而感悟气体摩尔体积；第四节课用“离子透过鸡蛋壳的实验”来对整个单元知识做个拓展应用。这一系列长作业完成时间长达一个月，引导学生进入深度学习。

以第二份作业为例，学生查阅资料，同伴互帮互助，反复多次才成功剥离出蛋壳膜，并用此完成淀粉分散系的归类作业，同时体会到胶体微粒不能透过半透膜的性质。表1呈现一些学生用图片记录的实验过程。

表1 实验过程记录

（五）实施“教—学—评”一体化，注重过程性，开展日常学习评价

《2017 版课标》提出“化学日常学习评价是化学教学不可或缺的有机组成部分，是化学学习评价的一种重要表现形式，是实施‘教—学—评’一体化教学的重要链条。”［2］教师可以提供实践活动作业的评价量表（见表2），让学生通过自评、互评等方式进行多元评价，改变传统教学评价游离于教学活动之外，甚至凌驾于教学环节之上的弊端，使作业评价因关注过程变得有温度。

笔者以沪科版高中化学教材必修一“氧化还原反应”（第一课时）作业为例进行展示。

氧化还原反应的本质是电子转移，我们能“看”到反应中的电子转移吗？请利用一周时间走入实验室，以小组为单位完成以下实践体验及对应评价（见表2）。

表2 学生实践活动评价量表

（1）搭建装置。

（2）分析原理：写出铁与硫酸铜溶液反应方程式，并标出电子转移的方向和数目。

（3）观察记录。

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（4）解释现象。

（5）思考交流。

结合你在实践活动中“看”到的电子转移，小组内交流对“氧化反应和还原反应的对立统一关系”的看法。

四、结语

事实上，提升学科核心素养的作业设计关键不在于是否多样和开放，而在于作业设计时是否关注教育的本质。而教育本质就是要关注作业面对的学生的发展。离开学情设计的作业，不可能是一份优秀的作业。作业是课堂教学的延续，不仅要承担知识的传递、技能的培养、思想方法的提升，还要影响学生的科学素养、思维品质、科学与人文精神和哲学素养。教师应着重从以下两点开展作业设计：第一，以化学课程特点为基础研究作业设计，包括作业资源选择、作业形式设计、作业目标指向等；第二，要利用好技术赋能作业设计，基于互联网技术、计算机技术、多媒体技术的数字化学习环境可以使作业对学情的分析从依赖经验和感性转变为大数据下的精准分析，要借助技术服务好化学课程目标的实现与作业落实教学目标的策略和途径研究。