核心素养视域下初中化学概念学习进阶式作业设计研究——以人教版九年级化学“分子与原子”为例

王琳琳 孙应伦

（1.昆明市第三中学经开区学校 云南 昆明 650000；2.昆明市教育科学研究院 云南 昆明 650031）

一、问题的提出

2021年7月下旬，“双减”政策开始在全国各地执行。“双减”工作之一就是要减轻学生不合理的作业负担，要求健全作业管理机制、分类明确作业总量、提高作业设计质量、加强作业完成指导、科学利用课余时间。［1］

初三是学生学习化学的起始阶段，学生对于化学学科充满好奇心和陌生感。初中化学课程中包含了很多重要核心概念，学生在进行概念学习时，尤其对于微观概念的认识上，往往会觉得抽象、易混淆不好理解。核心概念正是化学学科体系的重要组成要素，只有把核心概念的基础打牢，才有可能为日后提升学生思维能力、创新能力、实践能力奠定基石，才能让学科核心素养落到实处，最终为学生自身发展的素养培育助力。因此，初中化学概念学习至关重要。而作业是巩固化学核心概念知识的一个必不可少的环节，目前这类作业基本是每天一张试卷或者要求学生死记硬背，教辅资料上的题目普遍存在量大、偏难、重复、无层次，学生经常做无用功，身心疲惫，无法有效地掌握相关知识。如何设计符合学生实际，又能充分体现“双减”政策的作业，成了一个亟待解决的现实问题。

二、理论依据

1.概念学习理论

概念学习主要包括概念形成和概念同化。概念形成属于发现学习，指学生从同类事物例证中获得同类事物的共同特征。任利忠认为概念形成的学习模式一般包括：将收集到事实材料中的无关特征去除，找出材料的共同本质，最终形成概念并应用于同类事物，将新概念纳入原有的知识体系。概念同化属于接受学习，指用定义直接呈现的方式，学生借助经验对新概念加以理解。［2］

2.学习进阶理论

学习进阶（Learning progressions，简称LPS）又称学习进程。通过查阅相关的文献发现，刘晟等认为学习进阶是对学生在各学段学习同一主题的概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径的描述。美国国家研究委员会（NRC）认为学习进阶是在一段时间内，学生学习某一科目或探究某一主题时，其思维方式依次进步，逐渐深入发展的描述。［3］

学习是循序渐进的过程，教师应思考如何帮助学生“搭梯子”。一般来讲，学习进阶构成的要素主要有五个：学习的起点或开始、进阶维度、成就水平、表现水平、成就评价。进阶式作业设计正契合了学习进阶理论的观点。这种作业设计能有效提升初中化学作业设计的质量，在短时间内让学生把当天学习的化学知识充分用于解决化学问题，并且通过作业巩固化学知识，最终达到培养学生学科核心素养的目的。

三、进阶式作业设计模型及实施策略

从进阶式作业设计与实施策略的角度来说，进行概念作业设计时需要解决的问题是：怎么提炼学科核心概念？如何将核心概念与作业设计进行有效联结？

核心概念的提取参照课程标准。进阶式作业设计的三个关键步骤，即作业目标设计、作业评价设计和作业内容设计。

以“第三单元物质的构成课题1 分子和原子”为例的作业设计为例，如图1所示。

图1 以“第三单元 物质的构成 课题1分子和原子”为例的作业设计结构

1.作业目标设计

结合课程标准的要求以及学生现有认知的理解，清晰描述在事实角度的“知道”，认识角度的“理解”，实际运用角度的“能用”。“知道”是“理解”的前提和基础，“理解”是将能力转化并应用到实际解决问题的“能用”的关键。

从三个维度设计作业目标：①“知道”：知道分子等微观粒子构成物质；知道分子、原子都很小，都在不断运动；温度越高，微观粒子运动速率越快；知道微粒间存在着间隔，物质三态变化时微粒间隔的变化情况。②“理解”：能认识分子、原子的区别与联系；能从宏观微观理解物质的变化；能从宏微视角认识纯净物和混合物。③“能用”：能够依据组成区分混合物和纯净物，能够从微观角度解释一些生活中的宏观现象和实际问题。

2.作业评价的设计

关于理解的理论认为，表现性任务是能有效诊断学生是否达到持久理解、学习迁移的程度。［4］

作业评价设计具体包括：

（1）通过辨别构成“铜、汞、氢气、硫酸镁”的微粒，构建补充选项的选择题以及纸笔练习教师批改反馈，诊断学生对于构成物质的微粒种类的认知水平；

（2）通过完成动手制作微粒模型，感知分子、原子的区别，通过学生自主展示和口头表述以及学生自我评价，诊断学生对于分子原子概念的认识程度；学生自评表如图2所示。

图2 学生自评表

（3）通过对分子、原子、元素、离子等概念的建构与梳理，以及学生互评的方式诊断学生的知识结构化水平。学生互评表如图3所示。

图3 学生互评表

图4 部分学生思维导图作品

图5 部分学生模型作品

3.作业内容的设计

进阶作业1：基础知识落实（完成时间：20分钟）

1．（2020昆明）下列物质由分子构成的是（ ）

A.铜 B.汞 C.氢气 D.硫酸镁

设计意图：本题考查直接构成物质的微粒有哪些。

【题目功能】通过书写物质的化学式，使学生了解构成物质的微粒种类，形成从微观角度认识物质的视角。

2.下列事实对应的微观解释不正确的是（ ）

A.“春城处处有花香”——分子在不断运动

B.1滴水中大约有1.67×1021个水分子——分子的体积很小

C.水和过氧化氢化学性质不同——分子的结构不同

D.物质热胀冷缩——分子的大小随温度的变化而变化

设计意图：本题考查分子性质的相关知识。

【题目功能】通过对具体生活实例的分析，使学生熟练掌握分子性质的相关知识，将宏观现象与微观粒子联系起来，形成用宏观结合的方式认识世界的学习能力。

3.下列有关分子、原子的说法正确的是（ ）

A.分子是由原子构成的，所以分子一定比原子大

B.分子可以分裂成原子，而原子不能再分

C.直接构成物质的微粒有分子、原子、离子

D.同种原子只能构成一种分子

设计意图：本题考查分子、原子的概念，旨在帮助学生厘清分子原子的区别与联系。

【题目功能】通过对比与辨析，使学生关注分子与原子的区别与联系，形成对核心概念的确切认识。

注意：第4题为选择补充填空题，请你将选项补充完整，并做选择。

4.下列物质中含有氧分子的是（ ）

A.过氧化氢B.二氧化碳

C.空气D._____

设计意图：本题考查物质微观构成与化学式的相关知识，旨在培养学生自主命题能力。

【题目功能】本题给予学生自主设计命题的空间，让学生站在命题人的视角思考问题。同时有利于学生认识“化学符号在表征宏观物质和微观粒子时的优势”，从而更愿意用化学符号表达物质和化学反应，落实“宏观—微观—符号”三重表征在实际化学学习中的应用。

5.2021 年10 月16 日，三位宇航员到达天宫空间站执行为期六个月的航天任务。天宫空间站通过电解水为宇航员供氧，如图是该反应的微观模拟图，从图中获得的有关信息正确的是（ ）

A.反应前后原子和分子的种类没有变化

B.化学反应中分子可以拆分成原子

C.反应前和反应后的物质都是混合物

D.纯净物一定是由同种分子构成的

设计意图：本题考查从微观认识化学变化以及纯净物和混合物的概念。

【题目功能】培养学生多维度认识化学变化实质，认识不同种类的物质的能力，结合科技时事要闻，增强学生对于努力学习担当国家建设的使命感和责任感。

6.填空：

（1）识图填空：

①一个氢分子是由____个_____构成；

②一个甲烷分子是由____个碳原子和_____个氢原子构成。

（2）用化学用语填空：

①保持氨气化学性质的最小微粒是_____；

②电解水过程中最小的微粒是______，水的蒸发过程中的最小微粒是____。

设计意图：考查分子的构成，以及分子、原子的概念在具体反应中的应用。

【题目功能】将概念化学习与具体的化学反应相联系，落实化学概念在实际问题解决中的应用。

7. 氢气和氯气反应的微观模拟图如图所示，请填空：

（1）在该反应中，氢分子分成______，氯分子分成____，并相互结合成新的分子____。（填名称）

（2）保持氯化氢化学性质的最小微粒是_____。（填符号）

（3）该反应中，发生变化的微粒是____（填名称），保持不变的微粒是_______（填符号）。

（4）该反应属于____反应（填基本反应类型），该反应的生成物是（填“混合物”或“纯净物”），理由是__________。

设计意图：考查具体的化学反应中原子、分子的变化，反应基本类型的判断，物质分类的相关概念。

【题目功能】培养学生综合运用概念的能力，锻炼学生审题能力和用化学语言进行科学描述的能力。

进阶作业2：活动课实践作业（完成时间：20分钟）

作业内容：请从化学课本第50页所列的分子模型图，或者上册化学课本中的任意单元，或者上网查找资料，用橡皮泥制作1-2 个微粒模型。完成后，请带着你自己的作品上讲台展示，并说明它的结构。

所需材料：橡皮泥、牙签、包装盒盖。要求：每个原子的直径不小于0.5 cm。

设计意图：让学生通过动手实践使微观粒子变得可视化，使学生更充分感知分子的结构，发现分子和原子的区别与联系，更深刻地体会化学变化的本质。

【题目功能】

1.通过动手实践，激发学生探究微观世界的好奇心，使学生收获学习化学的乐趣，令概念学习可视化、生动化，对于培养学生宏观辨识与微观探析的核心素养起到一定积极作用。

2.通过课堂作品展示环节，同学们能熟练运用化学语言来科学地描述物质的构成、微粒的构成。

进阶作业3：周末作业

作业内容：学完“第三单元物质构成的奥秘”，我们的微观世界之旅告一段落，请你从微观和宏观的角度，把你对于分子、原子、离子、元素、物质等概念的认识整理出来。

作业形式：思维导图手抄报。

设计意图：通过对分子、原子、离子、元素、物质等概念的整理分析，利用分类和对比的方法，对于以上学科核心概念进行再认识，达成学生学科知识体系的构建。

【题目功能】通过绘制思维导图，提高学生自主认知能力，同时为建构化学学科知识体系奠定基础，为后续学习提供知识准备。

四、结语

作业设计的有效性是教学有效性的必要保证，是教学过程中的一个重要环节。进阶式作业设计既满足了巩固基础知识的需求，也满足了不同学生的需求，有效且具有较强的针对性，为初中化学课堂教学的有效性打下坚实的基础。如果说课堂是实现化学核心素养培育的基地，那么作业设计就是促使核心素养培育落地的地基，而概念学习更是重中之重。帮助学生认识理解学科核心概念，并建立核心概念间的联系，构建符合学生认知的学科体系，才能真正为学生解决实际问题提供有利支撑。对于核心概念的梳理离不开对课程标准、教材内容、课程内容的充分挖掘与研究，厘清核心概念的学科价值、育人价值。“双减”政策下，如何利用有限的时间，保证教学目标、作业设计目标、育人目标以及教学评价的一致性，正是今后初中化学教学过程中值得深入思考的问题。