培育核心素养背景下比赛课堂的教学研究

江意意

笔者于2022年11月中旬参加“宁波市第十六届高中化学教坛新秀”比赛，在紧锣密鼓中完成了人教版必修1专题三“研究与实践：食品中的铁元素检验”的课堂教学。从选课内容上来看，“研究与实践”是应核心素养发展与诊断需要而产生的新增栏目，为教学参与者设定了真实的问题情境，以项目化学习为载体，多对学生的思维能力、认知过程和表达能力有较高要求。而“食品中的铁元素检验”为实验探究类项目，研究目的虽明确，但是实验材料如何选取、教学重难点如何把握，教师参考用书无明确指导意见，平时的教学过程中也较易一带而过甚至无视，可供参考的教学实践经验和可查阅的文献极其有限，再加上48小时备课和实验素材选取以及学生实验准备等多重压力，对参赛者提出了不小的挑战。

一、 准备阶段

(一)实验准备，雾里看花

1. 实验素材的选取

市面上含铁的物质极多，从生鲜食材到各种保健食品，在综合比较藻类、菠菜、猪肝以及黑木耳等常见的“补铁圣品”后，基于原材料处理相对简单，色素干扰较少的原则，菠菜和黑木耳从中脱颖而出，在以一种物质的不同处理方法比较为切入点和以不同物质一种处理方法的比较为主线两种方案中选择了后者，设计了黑木耳“铁证”探寻的课堂实验主题。

2. 处理方式的确定

在翻阅了大量资料后，参考市场食品检测的常见方法：Ⅰ. 溶解法：水溶；酸溶；碱溶。Ⅱ. 熔融法：酸熔融；碱熔融；烧结法。Ⅲ. 消解法：主要针对有机试样，有湿法灰化和干法灰化。试样的处理要求：Ⅰ. 必须完全；Ⅱ. 不应有损失；Ⅲ. 不应引入杂质。结合铁及其化合物的相关性质、高中实验室的可操作性和教学重难点，预设了实验方案的课堂生成可能性：Ⅰ. 水溶→过滤→检验→现象→结论；Ⅱ. 灼烧→酸溶(盐酸、硝酸)→过滤→检验→现象→结论。

3. 检验方法的比较

经过实验检验和文献查阅，三种检测方法(表1)在检验的灵敏度上存在差异，但如何进一步与课堂设计无缝衔接仍需精心设计。

表1 检验方法列表

(二)目标生成，举棋不定

1. 教材分析

“研究与实践”已设置研究目的、研究任务和结果与讨论三个环节。明确指出以通过化学实验的方法检验食品中的铁元素，体验实验研究的一般过程和化学知识在实际中的应用为研究目的。但从教材编排来看，前有铁及其化合物性质及转化的理论学习，帮助学生建构元素知识与学科概念的认知模型，后有“实验活动2：铁及其化合物的性质”旨在诊断并发展学生的科学探究与创新意识。显然，笔者需要进一步挖掘基于铁元素检验的更深层次的探究价值和基于实验方案中原材料处理方法的实验模型。

2. 学情分析

从物质层面来看，学生已经初步掌握用观察颜色法和加碱沉淀法来检验Fe2+、Fe3+，但对不同检验方案的优缺点并没有清晰的认知。经过钠、氯及其化合物的学习初步掌握了典型活泼金属和活泼非金属的基本性质以及物质之间相互转化的基本规律。从学科概念上来讲，学生已经学习了氧化还原、离子反应等化学基本概念，一定程度上建构了物质认知的微观视角和具备一定的符号表征能力。从实验方法的层面分析，学生已经了解了过滤、结晶等常见的物质分离与提纯的方法，初步具备分析问题、解决问题和实验探究的能力，但仅限于理想模型，缺少实践认知。

(三)设计雏形及困惑

(1)从内容上看，教学的重难点是铁离子的检验和实验方案的设计，尤其是原材料的处理。但是前有理论学习架构铁及其化合物的认知模型，铁元素检验的知识体系极易流于已有知识的简单重复堆砌，模糊本节内容的编排意图；原材料的处理方式属于学生学习的空白领域，如何组织教学内容，设计教学任务，将复杂问题肢解为可攻克的子任务逐一突破，需要实践调整。

(2)从设计层次上看，检验的升级和操作的改进双线并行，但如何让两条设计在保持相对独立清晰的基础上层层递进完成最终教学目标有待教学尝试。暂定通过四个教学任务完成对铁元素检验过程中物质变化的认知，构建价类二维图并以原材料的预处理方式的调整为重点确定实验方案的一般过程。

(3)硝酸的功能虽然教材中有明确指向，但仅限于定性检测，他的功能还有继续深入探讨的价值吗？可以被替代吗？若要进一步挖掘，那么方向和依据又在何方？

二、 磨课阶段

(一)第一次磨课

第一次备课教学思路如表2所示。

表2 第一次上课教学思路

1. 优点

通过三组实验对照(表3)完成基于检验灵敏度升级的铁元素检验方法的改进设计，从实验事实出发，激发学生的学习兴趣，引发学生的认知冲突，充分调动学生的积极性和参与度，课堂反馈较好。

表3 演示对比实验现象对照表

2. 缺点与思考

①课堂容量过大，导致完成度较低，活动4无法充分开展，活动1在后续教学中无任何功能，且部分内容与原材料处理过程中的物质转化有重复。在充分研判教材编排和课堂重难点后，舍去活动1。

②主次不够明确，导致课堂主线不够突出，时间分配不均衡，眉毛胡子一把抓，反而冲淡了教学亮点，无法按时完成教学任务。在充分研判教学目标和学情后，舍去活动2。

③硝酸的功能价值一直困扰于心，而教学过程中三种不同浓度氯化铁溶液的颜色差异为笔者提供方向，在查阅大量资料及实验对比后，基于发展学生从定性和定量结合上收集证据、推出合理结论的素养要求，尝试将铁元素的检验从单一的定性检验调整为从定性到半定量再到定量检验的设计层次。而在半定量和定量检验中，硝酸不可取代的功能价值则可以得到充分论证。

(二)第二次磨课

第二次备课教学思路如表4所示。

表4 第二次上课教学思路

1. 优点

从设计思路的架构上看，在灵敏度升级的基础上，进一步以准确度提升为导向，提出(目视)比色法和色度法，初步弥补学生光有理论模型，缺少实践体验的认知缺陷，体会化学知识在实际中的应用，发展该栏目设置的功能和素养取向。从学生的活动设计上看，在保留知识性和逻辑性的基础上，充分利用实验的学科优势，发展学生观察、比较实验现象，推理、分析矛盾原因的能力，调动学生的积极性，点燃课堂气氛。

2. 缺点与思考

①课堂生成缺少有效反馈：对部分学生提出的“为什么要用更灵敏的方法来检验，不能对铁元素进行浓缩吗？”以及“不可以用更长时间更高温度的浸泡来提取原料中的铁元素吗？”等问题没有进行及时且有效的回应。基于学生对食品中铁元素的形式及含量认知不清，执教班级具体认知情况不明朗的情况下，笔者设计了调查问卷，以此摸排认知情况(元素分布、微量元素及存在形式)，并借此拉近与学生的距离，消除陌生感；备课阶段，多做预设多问为什么，资料准备更详尽充实，课堂生成才能更游刃有余。

②板书设计缺少逻辑层次：板书设计只体现了知识性，却没有展示整堂课的逻辑层次，缺少设计感。有设计感的板书一方面可以帮助学生梳理课堂重难点，另一方面也可以将课堂逻辑充分外显，体现理科的思维之美。

(三)课堂设计生成

1. 教学重难点

基于灵敏性和准确度提升的铁元素检验方法的学习；基于准确性的原材料处理方法的学习和实验方案设计一般步骤。见图1、图2。

图1 铁元素检验模型图

图2 原材料处理模型

2. 教学思路

经过重新调整后的教学思路如表5。

表5 第三次上课教学思路

3. 板书设计

板书设计清晰明了地反映了整堂课的设计思路，具体内容如图3。

图3 寻找“铁证”——黑木耳中铁元素检验板书设计

三、 备课感悟

(一)平时多积累，战时少慌张

积累实验素材，积累情境素材，积累不同课型的优秀架构模式。把教学思考分散到日常教学的每节课，充分挖掘教材栏目设置，教材内容编排的功能性和价值取向，充分体会教材内容表达的准确性和严谨性，在高强度的限时备课过程中才能有的放矢，事半功倍。

(二)集体备课激发思维风暴，实验理论双线并行挖掘学科内涵

以核心素养为指挥棒，以教学任务为载体，以化学知识为工具，逐一击破教学重难点。但部分教学内容、教学重难点的确定并不能一蹴而就，充分的资料搜集和集体备课所带来的头脑风暴将充分论证“真理越辩越明”。像实验类研究课程，学生实验是重要的教学任务，整个集体的力量固然强大，但是备课教师需明确实验需求，才能最大程度提高准备效率，避免无效损耗。以挖掘思维之美为目标，以发展创新意识为导向，以回馈社会为责任。不过分追求所谓亮点，不拘泥于课堂预设，尊重学生的不可预估性和创造性，这就要求执教教师有扎实的知识储备和充分的课前准备。