基于核心素养培育的“原电池”化学作业设计

吴广利

(涡阳县第二中学 安徽亳州 233600)

一、研究背景

学科核心素养是学科育人价值的集中体现,是学生通过化学学科学习而逐步形成的品质和关键能力。《普通高中化学课程标准(2017年版)》中提出化学学科的五大核心素养,而化学作业则是落实化学课程目标的基本途径之一,因此,教师在日常教学中应紧紧围绕化学核心素养的培育,优化作业设计,提升教学质量。化学核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”五个维度。五大核心素养要求我们多角度认识物质变化的条件和本质,从辩证的角度理解物质变化的根本原因和结果,从解决实际问题角度认识科学研究的基本方法,养成严谨治学的科学态度,培养创新意识和实践能力。在“三新”形势下,化学学科素养考查是新一轮高考的落脚点,通过适量的作业练习,强化学生对所学知识的网络化建构,以达到知识的形成过程科学化,同时训练学生对文本信息的处理能力,形成解决问题的基本思路,落实化学核心素养的培育。学科作业是检测学生运用知识、训练思维、养成技能的重要途径,是培育学生核心素养的重要载体。它是教师的课堂教学行为的延伸,以培养学生的学科素养为根本目的。

体现化学核心素养的大单元课堂教学模式正在如火如荼地进行,相比轰轰烈烈的课堂教学改革,传统作业仍然是“穿新鞋走老路”的状态,传统作业在设计思路、信息给予和情景呈现方面与新高考明显不合拍。传统作业无情景切入,使知识脱离生产生活实际,单纯知识点直接套用,达不到知识生活化,不能使所学知识运用于实际生产和社会生活中,学生基本敷衍了事,作业功能难以达到目的。究其原因是作业练习仍然是为考试“高分”服务而设计的状况:题量大,难度控制不准,没有考虑学生掌握的真实情况和认知能力、心理特点等多方面学情,无形中增加了学习难度;尤其未能体现学科素养的培育,不能科学诊断学生学到的知识是否达到教学目标和素养目标下的“立德树人”的目的。高中化学作业要能起到客观评价学生学习效果的作用,既要符合新高考改革的理念,又能全面提高学生核心素养和落实新高考改革的目的。一线教师要领会新课程的标准和要求,以新教材做基础,设计符合课标的化学作业。

二、作业设计的理论支撑

依据多元智能理论和最近发展区理论,作业设计应该具有多元化和多样性,其关系如图1所示。

图1

多元智能理论指出每个学生都具有多种潜在智能,并且各种智能并不是均匀分布的,不同个体中都存在优势智能和弱势智能。智能不同的学生都有自己的学习潜能和发展自己潜能的方法,选择适合自己学习的作业练习能使自己的智能发展到更高水平,显然每个学生所需的作业练习是不完全相同的,这就要求允许多样化的化学作业存在。

根据“最近发展区理论”,学生存在现有水平和可能达到的发展水平。教师在引导学生学习过程中要根据每位学生的学情因人施教,对每位学生的学科作业分别进行鼓励性、发展性评价,使每位同学在自己的“最近发展区”“跳一跳,就可以摘到挑子”。因此,化学作业应使不同层次学生的学科素养得到可持续发展。运用课后作业可以给学生提供学习支架,使学生学会知识建构,针对课中学习、课后练习中出现的问题积极干预、及时纠正。

三、基于化学核心素养的作业设计的原则

针对现状分析和作业设计的相关理论、结合“三新”的目标要求,在作业设计中体现核心素养时,应着重考虑以下原则。

(一)针对性原则

针对性原则包含两个层次。第一层次选择的知识点要有针对性,作业内容体现教学目标,不偏不怪少而精;第二层次针对核心素养的培育,每一道题都要能检测出教学目标的达成情况。在设计作业时可以从以下四个方面着手:①立足新教材,领悟教材的课标要求,选择能达成教学目标的知识点;②融会贯通新旧知识,落实核心素养;③知识载体与情景有机组合,形成作业题型;④联系生产生活,解决现实生活中的问题。在作业设计时,既要关注学生学科素养技能的训练与发展,更要关注学生健全人格的养成。例如,教学目标要求借助原电池装置和原理的学习,体会化学能到电能的直接转化,设计作业时关于形成条件和工作原理的作业题时,要落实学生的模型认知和科学探究的核心素养。

作业1:如下图所示,把铁片和铜片插入番茄中,再用电极夹与电流计相连后构成水果电池。下列叙述正确的是( )

A．电流从铜片经导线流向铁片

B．该装置将电能转变为化学能

C．一段时间后,铜片质量减轻

D．铜片上发生氧化反应

〔设计意图〕利用生活中的废旧材料,制作简易原电池。这个家庭小实验每位同学都能够独立完成,要求学生仔细观察并描述实验现象:铁片溶解、质量减小,电流计指针发生偏转,证明电流存在,这就落实宏观辨识的核心素养;并对现象分析:铁电极在反应中只能失电子并发生定向移动,这就体现了微观辨析的素养,紧接着就可以要求学生写出电极反应式。这样就在宏观、微观、符号之间建立了思维模型。设计这样的作业既落实了课标要求,提高了学生的动手能力,又通过对证据收集整理分析中培育宏观辨识和微观辨析的学科素养,体现化学学科实用性。

(二)发展性原则

作业设计中对于难度的把握尤为重要。由于学生的差异性,因此在设计的时候要充分考虑各个层次学生的差异性需求,课后作业要分类呈现,即遵循学生个人学情、因人施教、分层设计的递进式编排原则,从体现教材编写意图和学生掌握情况,根据教学内容的难易、重难点和学生的认知规律特点,有针对性地设计作业的内容和形式。学生在学习过程中获得的成就感是下一步学习的重要动力,因此设计作业时应充分考虑学情这个重要因素,让各层次的学生都能够获得能力方面的提高。不同层次学生,作业体现梯度,不能任意给学生设置问题障碍,可增设问题的新情境,并保证情境和创设问题的科学性,让各层次学生都能得到对应发展。课后作业既要体现教学目标,又要让每位学生的学科素养得到发展,以利于使每一层次不同需求的学生都能得到最大化发展。例如,认识原电池形成条件后利用生活中的材料制作各种水果电池,进而认识生活中的化学电源,这样的作业能激发学生潜力,促进核心素养发展。

作业2:分别按如图所示甲、乙装置进行实验,图中两个烧杯中的溶液为相同浓度的稀硫酸,甲中A为电流表。

(1)下列叙述正确的是。

A．两装置的烧杯中铜片表面均无明显现象

B．甲中铜片作正极,乙中铜片作负极

C．两烧杯中溶液中的酸性变弱,pH值减小

D．产生气泡的速率乙中比甲中快

(2)甲装置中的能量转化形式:能转化为能;

乙装置中的能量转化形式:能转化为能。

(3)(选做)甲装置中,某同学发现铜片和锌片都有气体产生,但铜片上产生得多,原因可能是____________________________。

(4)(选做)在甲装置中,若把稀硫酸换成Fe2(SO4)3溶液,试写出铜电极的电极反应式:______________________________。

〔设计意图〕本题是一道具有一定综合性的题目,该题依据教材示例进行适度改编,并在此基础上根据新现象提出新问题。第一问要求学生通过仔细认真观察两套装置的相同点和不同点,认识原电池的形成条件并根据条件分析两个装置中的本质不同,培养证据推理和模型认知的素养。第二问分别从能量的角度认识到相同的物质设计成不同装置则能量转化形式和效率不同,能源是人类社会赖以生存和发展的基础,最大限度地提高能量转化率是化学工作者的责任,这就落实了社会责任的学科素养。第三问和第四问在理解原电池工作原理基础上对异常现象进行探究,并通过改变条件分析电极反应,这两问发展了科学探究和创新意识的学科素养。前两问具有递进性,先分析原电池的形成条件并从宏观和微观角度描述,接着从能量转换角度认识其可能的应用,从而落实了物质变化、模型认知、社会责任的学科素养;后两问对于部分同学可能难以完成,这样的设置为不同层次水平的学生提供了选择,既保证了基础弱的同学能够摘到桃子,又避免了部分优等生吃不饱的现象。

(三)选择性原则

在作业设计时要兼顾不同层次学生的学情,不同的学生能力层次不同,学习目标也不同,这时必做作业和选做作业就显得更加重要。必做部分遵循课程标准,达到基本要求,选做作业可以为将来的选择性必修学习打下一定的基础。因此,在作业的结构上可采取必做作业、选做作业,难度上分基础作业和提升作业,个别学生可以设置研究性作业、小组合作完成的作业。教师精选习题时,在“质”字上做文章,力求将学科素养与学情有机结合。将问题生活化、情境化,把平时作业中学生的混淆知识点或概念作为编题的重要素材,构思设计或改编题目。学科作业是贯通学生学习全过程的,因此应该注重课前预习、课中学习、课后练习和拓展相统一。作业设计在结构上注重整体协调统一,内容知识的难度呈现上也要注意整体递进式呈现,使学生对所学内容的理解逐步深入,能多角度思考解决问题,坚决避免简单的重复。

(四)适量适时性原则

作业的设计要适量适时,一方面要落实国家“双减”政策,让学生从盲目刷题中解脱出来;另一方面从学生完成作业的所需时间来看,以十五分钟完成为宜。因此作业的布置要考虑内容的适量性和完成作业时间的适时性。作业的布置要与上课时间相匹配,比较好的做法是当天布置、当天批改反馈问题,下一节课对教学内容做对应的调整。如果时间过长,根据遗忘曲线规律学生的记忆会大量减少;时间太短,学生和老师来不及发现问题、教学效果可能达不到预期设想。依据学生的遗忘规律,一般在上次错误反馈比较明显的知识点还需要安排一定知识重现,特别是对于难点更应反复重现并且多样式再现,以保证学生对知识点达到融会贯通。

四、关于作业设计的感悟

化学核心素养是新高考的基本要求,教师要在作业设计中体现核心素养,这是一次打破传统作业的契机,对于落实“双减”而言,也是一次新的尝试。作业设计是培养学生核心素养的必要途径之一,教师应该坚持以化学学科素养为目的,以实际生产生活情境为设计作业依据,以化学知识为解决问题的工具,准确把握“素养”“情境”“问题”“知识”四方面相统一的作业设计,及时对作业结果进行分析,发现学生的薄弱点,了解核心素养的达成情况,最终达到培育学生核心素养的目的。