基于驱动性任务情境发展学生核心素养的教学设计——以“探究生活中的酒醋之美——乙醇”为例

于莉杰

（太和县第五中学 安徽太和 236600）

《普通高中化学课程标准（2017 年版2020 年修订）》［1］中提出，培养学生化学核心素养既是课程的重要目标，也是衡量教学效果的重要标准。高中化学核心素养包括5 个维度，3 个层面，他们的关系如图1 所示。探索基于核心素养的化学课堂教学，既发展学生科学探究能力形成认知，也为学生适应现代生活，承担社会责任提供价值引导。以人教版化学必修第二册“乙醇”的教学设计为例，落实教学目标，以发展学生核心素养为主线，研究基于驱动性任务情境的教学流程的教学设计，以分组实验探究的方式认识乙醇的结构和性质，并在实验探究中建构模型，在问题解决与活动探究中发展素养，提升迁移运用能力。

图1 化学核心素养结构层次图

一、落实核心素养的教学目标

根据课程标准必修课程主题4：简单的有机化合物及其应用的内容要求，确定本课时教学目标。

（1）通过探究乙醇的结构、性质及应用，从乙醇的分子结构（化学键、官能团）分析其性质和变化，认识有机化合物中官能团与性质的关系。以乙醇的结构和性质为基本模型，认识含有羟基的有机化合物的结构和性质。

（2）通过探究乙醇的催化氧化反应实验并分析其反应规律，认识一种有机反应类型——氧化反应的基本规律，知道乙醇在一定条件下可以转化为乙醛、乙酸，了解有机化合物的转化。

（3）通过乙醇在生产、生活中的实际应用，认识乙醇在能源、饮食、健康等方面的应用价值，知道如何合理使用常见有机化学品。

二、基于驱动性任务情境的教学流程

情境化的课堂教学以素养为主线，以任务为驱动，以实验探究为载体，在活动中掌握知识，落实素养。基于深度学习的基本教学模式为情境—问题/任务—知识—素养，本文建构了高中化学驱动性任务情境教学课堂，本课时教学流程如图2。

图2 教学流程

环节1：创设生活情境，引入课题，在情境中生成问题。化学是与生活实践紧密联系的科学。在课堂教学中，教师要基于学生熟悉的问题创设情境，让学生从化学视角对常见的生活现象、简单的跨学科问题进行探讨，能运用简单的科学方法初步解决与化学有关的实际问题［2］。在真实的情境中培养学生的科学探究意识，增强实践能力。

环节2：利用球棍模型，合作交流，在探究中解决问题。能从原子、分子水平分析常见物质及其反应的微观特征，形成结构决定性质的化学观念，是宏观辨识与微观探析水平的素养要求之一。学生通过课前阅读资料，用橡皮泥、牙签等材料制作和展示乙醇分子模型，从化学键视角探究物质的微观特征，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。

环节3：基于实验探究，建构模型，认识物质反应原理。化学是以实验为基础的科学，教师应在现有的教学条件下，整体规划实验探究教学，发挥典型实验探究活动的过程［3］。树立“结构决定性质”的观念，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。

环节4：基于物质性质，建构整合，实现知识迁移应用。加强学生对化学结构和性质的认识，理解化学反应的微观本质，引导学生积极参与到问题解决的实践中，引发学生深度学习，自主建构、深度整合所学内容，形成知识体系，并将所学知识迁移应用，提高解决新情境中的问题的能力，落实和提升化学学科核心素养。

三、落实化学核心素养的教学设计过程

1.创设生活情境，引入课题，在情境中生成问题

问题1：联系生活实际举例说明乙醇在生活中有哪些实际应用，并思考讨论以下问题。①为什么乙醇极易溶于水？②乙醇作燃料利用了什么性质？

活动1：在生活中处处可以看到含有乙醇的产品，75%的乙醇用来消毒，部分饮料中含有乙醇，乙醇可以用作燃料等等。通过观察知道乙醇是无色有特殊香味的液体，密度比水小，与水以任意比例互溶，易挥发等。①乙醇极易溶于水是因为其分子结构中含有羟基，乙醇分子与水分子间能形成氢键。②乙醇作燃料利用了乙醇的可燃性，以及乙醇分子中碳的质量分数较小，燃烧时不易产生CO等污染物。

评价1：诊断学生对生活中常见有机物的了解情况，评估学生的心理期待和学习状态。

设计意图：培养学生信息收集能力及语言表达能力，同时了解乙醇在生活中的应用，根据实际用途总结乙醇的物理性质，引起学生探究新知的兴趣。

问题2：通过课前查阅的资料，谈一谈乙醇的产生及作燃料的优势是什么？

活动2：小组讨论，得出结论。乙醇可通过生物发酵产生，属于可再生能源，可减少化石能源的消耗，有利于可持续发展。

评价2：通过学生对任务活动的表现，了解学生对乙醇燃料的相关认知程度。

设计意图：以常见的乙醇燃料为载体，既帮助学生了解乙醇的产生过程，又提升学生学习的兴趣，还可以培养学生信息获取和知识归纳的能力。

2.利用球棍模型，合作交流，在探究中解决问题

问题3：通过搭建的分子模型，讨论以下问题，乙醇的官能团是羟基吗？羟基结构简式中的化学键是什么含义？

活动3：展示模型如图3所示，讨论并回答。羟基的结构简式是—OH，除O—H外的另一个键表示一个未成对电子，因此羟基的存在是不稳定的，必须与其他原子或原子团结合才能形成稳定的物质。

图3 学生自制乙醇球棍模型

评价3：根据学生回答情况，诊断学生从物质的微观结构解释物质宏观性质的能力。

设计意图：激发学生对乙醇分子结构的探究兴趣，逐步培养学生宏、微观念。

问题4：乙醇分子结构中存在怎样的化学键？其中哪个化学键的极性最强？

活动4：思考回答，乙醇分子中含有4 类化学键C—C、C—H、C—O和O—H，其中O—H的极性最强。

评价4：教师根据学生回答情况，评价学生从微观视角认识有机化合物的能力，诊断学生对化学键知识的掌握水平。

设计意图：引导学生从化学键视角分析物质的微观特征，提升学生认识物质的“孤立-系统”水平。

3.基于实验探究，建构模型，认识物质反应原理

问题5：描述乙醇与钠反应的实验现象，并且对比水与钠反应的现象，说明乙醇有怎样的性质？

活动5：①实验现象：向无水乙醇中加入一小块钠，钠先沉入底部，说明乙醇密度小于钠；有气体放出，是因为钠与乙醇反应生成氢气；随后钠慢慢浮上来，是因为生成的气体产生了浮力；最后钠消失，反应结束。点燃气体，生成淡蓝色火焰，且干燥的小烧杯内壁有水珠产生，加入澄清石灰水，没有变浑浊（如图4）。②对比钠和水的反应发现，相同条件下，钠与水反应比钠与乙醇反应更剧烈。结论：乙醇在该反应中断开羟基中的O—H 键；乙醇分子中羟基上的氢原子不如水分子中的氢原子活泼。化学方程式为

图4 乙醇与钠的反应

图5 乙醇的催化氧化反应的探究

2CH3CH2OH+2Na ■■■■ 2CH3CH2ONa+H2↑。

评价5：通过对乙醇与钠的实验探究，评价学生对物质性质等知识的认知水平，通过对比钠与水反应的实验现象得到的相关结论，评价学生对物质中化学键极性强弱的分析能力。

设计意图：通过实验探究，对比总结，得出乙醇与钠反应的实质，强化学生从宏观现象到微观实质的探究能力。

问题6：描述乙醇催化氧化反应的实验现象，乙醇的催化氧化在有机物转化中的意义是什么？

活动6：学生分组实验，探究记录。现象如下：在酒精灯上灼烧铜丝，铜丝变黑，原因是加热条件下铜被空气中的氧气氧化，生成黑色的氧化铜；将铜丝伸入无水乙醇中，可以看到铜丝表面又恢复为红色的铜，说明氧化铜被乙醇还原为铜；反复操作几次现象都相同，最后闻到刺激性气味气体，查阅资料后得知这是乙醛的气味，说明乙醇被氧化生成了乙醛。乙醇转化为乙醛的实验，为羟基转化为醛基提供了思路方法。

评价6：根据学生对实验现象的描述及转化意义的分析，评价学生的实验动手能力及对官能团性质的归纳能力。

设计意图：探究有机物中醇类物质转化为醛类物质的条件，为有机物之间的相互转化提供思路。

问题7：在乙醇的催化氧化实验中，反应中的官能团、化学键、反应类别是如何变化的？请同学们写出反应的化学方程式和反应类型。

活动7：思考讨论，反应中的官能团由羟基（—OH）到醛基（—CHO）；断裂O—H和C—H，形成了C====O；反应由醇类物质生成了醛类物质。在有机反应中，“加氧或去氢”的反应为氧化反应，反应的化学方程式如下：

评价7：结合学生对化学键的描述和化学方程式书写角度，运用SOLO（可观察的学习结果的结构）分类理论制定评价标准。

A（抽象拓展层次）：能从化学键断裂的角度分析出乙醇形成的过程，书写出正确的化学方程式，并且理解有机反应的实质是官能团性质决定。

B（关联结构水平）：醛基的形成是由于碳氢键和氢氧键的断裂，形成碳氧双键，书写出正确的化学方程式。

C（单点结构水平）：由乙醇到乙醛，属于氧化反应。

设计意图：引导学生从单一有机物的性质联想到有机物的类别，使学生认识到有机物根本性质是由官能团决定的。

问题8：为什么说羟基是乙醇的官能团？研究乙醇的结构和性质的意义是什么？

活动8：乙醇的化学性质都与羟基密切相关，羟基是乙醇的官能团；乙醇是醇类物质的代表，羟基是醇类物质的官能团，据此来认识醇类物质的性质和反应规律，实现有机物的转化。

评价8：根据学生的总结情况，诊断学生结合典型实例认识官能团与性质的关系的能力。

设计意图：了解官能团在有机化合物中的特殊性质，树立“结构决定性质”的观念，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。

4.基于物质性质，建构整合，实现知识迁移应用

问题9：阅读课本第79 页资料卡片，谈一谈乙醇在人体内发生哪些化学变化？

活动9：学生阅读教材，结合图6总结出乙醇在人体被氧化的全过程。酒精吸收后在体内的代谢主要分为三步：首先经肝代谢酶系统乙醇脱氢酶转化为乙醛，再经乙醛脱氢酶催化氧化生成乙酸，最后代谢分解为二氧化碳和水。

图6 乙醇在人体内的变化过程

评价9：根据学生回答情况，评价其对已有资料和信息的处理能力。

设计意图：培养学生利用所学知识分析问题的能力。

问题10：酒后驾车的检验，运用乙醇的什么原理？还可以用什么方法检测酒精？

活动10：乙醇具有还原性，可以将酸性K2Cr2O7（橙色）还原为Cr2（SO4）3（绿色），自身被氧化为乙酸（醋酸）。根据该原理，生活中用来制作酒精检测仪。乙醇中羟基的还原性还可以使酸性高锰酸钾的紫色褪去。说明乙醇遇到强氧化剂可以直接被氧化成乙酸（如图7）。

图7 乙醇的检验

评价10：根据前面知识的学习，体会乙醇被不同程度氧化剂氧化后得到的产物，并将该性质运用于生活实际，体会性质决定用途。诊断学生知识的迁移运用能力，并为后续学习乙酸提供知识储备，深刻体会生活中的“酒”“醋”之间的转化之美，深化“大概念”和“大单元”知识体系建构。

设计意图：理解酒精检测仪的原理，使学生认识到化学技术对于人类日常生活的重要性，培养STSE（科学、技术、社会、环境）观念。

四、课程教学实践反思

围绕教学主题，基于学生熟悉的生活情境创设问题。引导学生利用化学学科知识积极参与到问题解决的实践中，在解决问题的过程中，自主建构、深度整合所学内容，形成学科系统知识体系，提高解决新情境中的问题的能力，充分落实和提升化学学科核心素养［4］。设置情境化的课堂，以任务为驱动，以活动为载体，引导学生建构大概念，并深化对大概念的理解和应用，从而能够以专业的化学视角深入实际问题的研究之中，并在问题解决过程中进一步提升知识运用水平［5］。

1.实施“教、学、评”一体化，灵活性的评价维度引发思维过程

本课时教学遵循教、学、评一致性理念，从四个环节、10 个问题引发学生活动的表现性评价可以看出，教学流程和具体设计圆满地达成了预设的教学目标。问题指向的教学目标结构图如下图8：

图8 目标-问题-环节示意图

2.大单元、大概念的教学设计引发深度学习

本课时遵循“情境—问题—知识—素养”的深度学习基本教学模式，本文以生活情境为载体，任务为驱动，创设了10个复杂程度逐渐增加的进阶性问题：分子结构的探析（创设生活情境）→性质实验探究（实验探究，任务驱动）→体会结构决定性质（设计实验，解决问题）→总结性质决定用途（个人小结与实践），问题的思维层次逐步提升，体现出大概念的社会意义——在学科内和真实世界的迁移［6］。由传统教学的“具体—具体”的单一有机物低通道迁移，转化为“具体—抽象—具体”的官能团决定有机物性质的高通道迁移，体现了深度学习的活动与体验、联想与结构、迁移与应用、价值与评价的特征。

3.关注真实情境，让化学回归生活

本课时从生活中常见的“酒”出发，立足真实的问题教学，让科学回归生活本源，教师联系学生现实中遇到的与“酒”相关的困惑，以化学问题的视角融入课堂，让学生以化学的视角去分析思考、积极探索，寻求解决方案，理解化学科学发展的社会意义和宏观价值，培养学生的科学态度和社会责任。