龐剛志 楊玉琴

摘要： 通過學案導學，將學與評任務貫穿在古人眼中的水、科學家眼中的水、我們眼中的水、我們眼中的水分子這一情境明線中?！敖?、學、評”一體化設計，充分利用學案串聯(lián)學習任務，結(jié)合化學史，逐步深化對水的組成的認識，學生參與度高，促進了“素養(yǎng)為本”的教學目標的達成。

關鍵詞： “教、學、評”一體化; 學案導學; 水的組成; 學科核心素養(yǎng)

文章編號： 1005-6629（2021）10-0053-07

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

實施“教、學、評”一體化，有效開展化學日常學習評價是通過評價促進“素養(yǎng)為本”教學的重要策略[1]?！敖獭W、評”一體化是指在教學目標引領下，將評價的過程持續(xù)地鑲嵌在教與學的過程中，為教學目標的達成和教學策略的改進提供證據(jù)[2]。這就需要根據(jù)目標所要求的或暗含的學生表現(xiàn)性行為來設計學習任務與活動，以獲得能夠證明學生理解和掌握程度的評估證據(jù)。學案導學是以學案為載體，以教師的指導為主導，學生為主體，師生共同完成教學任務的一種教學模式[3]。學案中的學習任務分別要求學生在課堂教學前、教學中和教學后完成，從而形成一個圍繞著教學目標的“學習任務系統(tǒng)”[4]。通過觀察、分析學生在教學過程中完成任務的情況，判斷目標的達成度，評估教學的有效性，及時調(diào)整教與學的策略或進程。因此，學案不僅是引導學生學習的“路線圖”，更是實現(xiàn)“教、學、評”一體化的有效路徑。

“水的組成”位于人教版九年級《化學》上冊第四單元課題3，是初中化學對物質(zhì)組成進行探究的代表性課題。這一課題不僅包含許多具體的事實性知識，如電解水的實驗現(xiàn)象、文字表達式，氫氣性質(zhì)，水的元素組成、微粒構(gòu)成等，還蘊含對學生學科核心素養(yǎng)發(fā)展具有豐富營養(yǎng)價值的學科觀念、方法和價值。例如，元素觀——物質(zhì)由元素組成，元素在化學變化前后不變;科學探究與證據(jù)推理——通過實驗探究獲得水的組成的證據(jù);宏觀辨識與微觀探析——水的分解現(xiàn)象與微觀過程;學科價值——研究物質(zhì)組成、性質(zhì)是為了更好地利用物質(zhì)等。在傳統(tǒng)教學中，往往重視的是事實性知識的教學，評價也是圍繞能否復述課本中的實驗現(xiàn)象和結(jié)論展開?；趯Ρ菊n題學科核心素養(yǎng)發(fā)展功能的挖掘，以素養(yǎng)導向設計教學目標，通過學案，將學與評的任務貫穿在古人眼中的水、科學家眼中的水、我們眼中的水、我們眼中的水分子

這一情境明線中。教師在教學過程中引導和指導學生完成學案任務，

通過學習任務的完成情況評估學生的目標達成度，從而將“教、學、評”活動有機結(jié)合，形成合力共同為達成目標服務，如圖1所示。

1? 課程標準要求和教材分析

《義務教育化學課程標準（2011年版）》對本課題的要求是“認識水的組成”，活動與探究建議是“通過氫氣燃燒、水的電解等實驗，根據(jù)實驗現(xiàn)象推斷水的組成”[5]。教材編排一般是先通過氫氣燃燒實驗引出氫氣的化學性質(zhì)及燃燒產(chǎn)物，后通過水的電解實驗獲得水的組成的結(jié)論。教師教學時往往利用前者講授氫氣的性質(zhì)，利用后者講授水的組成，忽略了其中內(nèi)在的邏輯關聯(lián)，即兩者實質(zhì)上都是研究水的組成的實驗方法。再者，教材上附有的史料是希望學生了解歷史上化學家們探究水的組成的歷程和方法，但未詳細介紹水的組成從定性到定量的科學探究和證據(jù)推理過程。因此，為了更好地挖掘史實背后的學科價值和教學價值，設計學案時，將“科學家眼中的水”作為重要的研讀素材，引導學生從中尋找關鍵證據(jù)，體會科學家們研究物質(zhì)組成的思路和方法，再遷移到“我們眼中的水”中探究水的組成，將氫氣燃燒和水的電解實驗都作為研究水的組成的強有力的證據(jù)。

2? 學情分析

學生在學習本課題之前，已形成了元素、分子、原子等基本概念，能畫出單質(zhì)分子的簡單模型圖，但對于元素守恒、分子由原子構(gòu)成等宏觀及微觀的認識都是相互孤立的。本節(jié)課則首先需要把這些孤立的認識進行系統(tǒng)整合，形成從宏觀到微觀、從定性到定量來研究物質(zhì)組成的思維;其次，學生已學習了氧氣，具備了氣體收集、檢驗等基本實驗技能，但還停留在實驗操作、觀察現(xiàn)象和得出結(jié)論的階段，對于水的組成的探究設計，是茫然的，因而本節(jié)課需要發(fā)展學生基于理論推理的實驗探究能力;再者，對于氫氣在新能源汽車中的應用雖有所了解但還不明就里，因此氫氣性質(zhì)的學習能讓學生感受到化學與科技的魅力。

3? 教學目標

（1） 能根據(jù)化學史實認識和分析科學家們研究水的組成的證據(jù)及推理方法，歸納研究水的組成的方法思路。

（2） 能夠描述氫氣燃燒及水的電解實驗的實驗現(xiàn)象;依據(jù)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)，推理生成物并寫出文字表達式，從元素守恒的角度推理水的組成及分子構(gòu)成。

（3） 能根據(jù)氫氣能源的廣泛應用分析研究水的組成的價值以及氫氣作為新能源的應用前景。

4? 教學流程

“教、學、評”一體化的學案導學教學流程設計如圖2所示。

5? 教學過程

5.1? 學案導學1? 課前測試

[自我回顧]學習任務1： 填空或選擇。

（1） 將伸入集氣瓶中，如果，則該瓶氣體為氧氣。

（2） 地殼中含量最多的元素是。

（3） 下圖是氣體微觀粒子示意圖，圖中“○”和“●

”分別表示不同微粒，其中表示純凈物的是（）。

A.?? B.

C.?? D.

（4） 下列不可用于制取氧氣的物質(zhì)是（）。

A. KClO3B. NaClC. KMnO4D. H2O

[評價]第4題大部分同學選了正確的B項，同時也有少數(shù)選D或者BD。這說明大部分同學對氧氣的實驗室制法掌握較好，請陳述一下選B或D的理由。

[生1]氯化鈉的組成中不含氧元素，所以選B。

[生2]制氧氣的是雙氧水，不是水，所以選D。

[生3]水中含有氧元素，可能產(chǎn)生氧氣，所以不選D。

[評價、過渡]同學們都知道元素在化學變化前后不變，不含氧元素的物質(zhì)是不能制得氧氣的。那人們是怎么發(fā)現(xiàn)水中含有氧元素的呢？水究竟能不能制得氧氣呢？今天我們重點來研究這些問題。

學習評價： 學生對學習任務1中的（1）、 （2）、 （3）回答準確率高，說明對氧氣的檢驗、物質(zhì)分類等知識原型掌握比較好?；卮穑?）時，約50%的學生不是第一時間舉手，也有選D的，說明學生的元素守恒觀并不牢固，也受過氧化氫制氧氣的思維定勢的影響。利用水能否制得氧氣的認知沖突，自然過渡到水的組成的探討中。

[情景引入]古人眼中的水。

[展示]水是生命中不可缺少的物質(zhì)，在歷史發(fā)展里，人們對水的探究與空氣一樣放在重要位置，古人眼中的水是什么樣的呢？

[播放視頻]古希臘人的“元素說”、中國古代《尚書》提出的“五行說”。

[提出問題]根據(jù)你現(xiàn)有的知識，水是一種元素這種說法對嗎？

[生]不對，水不是一種元素。

[過渡]歷史上，科學家們是如何認識水的組成的？

學習評價： 學生通過前面對水的化學式的學習已經(jīng)知道水不是一種元素。

5.2? 學案導學2? 科學家眼中的水

[學案]學習任務2： 請同學們研讀資料（見表1），并整理出科學家從哪些角度來證明水組成。

[學生匯報]

普利斯特里發(fā)現(xiàn)水的證據(jù)1： 點燃裝有“可燃空氣”的瓶子，聽到“啪”的一聲，發(fā)現(xiàn)瓶壁上有水珠;卡文迪許進一步發(fā)現(xiàn)氫氣燃燒生成水的證據(jù)2： 用純氧代替空氣，確認2體積的“可燃氣”與1體積的氧氣恰好化合成水;拉瓦錫最后證明水的組成證據(jù)3： 做化合和分解實驗，發(fā)現(xiàn)H2和O2的質(zhì)量不變。

[教師評析]拉瓦錫的實驗證據(jù)就是在化合實驗中氫氣與氧氣的質(zhì)量總和等于生成水的總質(zhì)量;分解實驗的結(jié)果也一致。

[師生歸納]科學家們研究水的組成的思路（見圖3）：

學習評價： 學生匯報證據(jù)1、 2準確，說明尋找證據(jù)時，對實驗現(xiàn)象的判斷及氣體體積比、反應類型等比較熟悉。但證據(jù)3關于質(zhì)量守恒的表達不夠準確，主要問題是不知道格令是質(zhì)量單位且尚沒學習質(zhì)量守恒定律，這正常地反映了學生現(xiàn)有的知識水平。

[過渡]普利斯特里、卡文迪許通過氫氣的燃燒得到了水，拉瓦錫也用氫氣的燃燒證明了水的組成。可見，水不僅可制得氧氣，還可制得氫氣，這兩種氣體打開了人類認識水的窗口。下面我們用科學家們的研究方法來發(fā)現(xiàn)水。

5.3? 學案導學3? 我們眼中的水

[學案]學習任務3： 發(fā)現(xiàn)水。

（1） 自學氫氣性質(zhì)（閱讀教材），并通過實驗驗證。

① 性質(zhì)和驗證方法整理;

② 師生合作，模仿普利斯特里發(fā)現(xiàn)水的實驗（見圖4）： 收集并點燃氫氣與空氣的混合氣體。

[生]學案展示自學結(jié)果。

[師]氫氣具有可燃性，會有哪些方面用途？

[生]可做燃料。

[師]播放視頻《氫能源汽車，真的來了！》。

[提問]通過視頻你能感受到哪些氫能源的優(yōu)勢與發(fā)展前景，請舉例說明。

[生]氫燃料電池優(yōu)點： （1）儲能密度、續(xù)航里程等性能遠超傳統(tǒng)鋰電池;（2）結(jié)構(gòu)簡單、噪音低;（3）幾乎做到零污染，環(huán)保價值高，是未來的主要清潔能源。

[師]下面我們一起試著點燃氫氣。請問，要注意什么嗎？

[生]點燃氫氣前一定要驗純！

[提問]如果不驗純，真的會發(fā)生爆炸嗎？我們下面就來動手做一做。

[師生合作演示實驗]制取并用一個底部鉆了孔的塑料瓶通過向下排空氣法收集一定量氫氣，平放在桌面上，用燃著的木條在瓶底小孔處點燃，發(fā)出尖銳的爆鳴聲（見圖4）。

[過渡、設問]上述爆鳴實驗，其實是氫氣與氧氣發(fā)生了反應，產(chǎn)物應有水，如何證明有水生成呢？

[學案]學習任務4： 檢驗水。

（1） 請設計實驗方案并驗證水的生成（見表2），再根據(jù)反應的表達式初步推斷水的組成。

反應的文字表達式： ，屬于反應類型。

結(jié)論： 水是由和兩種元素組成。

[提示]在之前的學習中，有沒有做過驗證生成水的實驗？

[生]回憶蠟燭燃燒實驗，回答： 點燃氫氣后，可在火焰上方罩上一個干冷燒杯。

[師生合作驗證實驗]用排水法收集一小試管氫氣、進行驗純，驗純后點燃（見圖5）。

[設問]為什么我們看到的是黃色火焰？是因為玻璃導管中含有鈉元素，燃燒時顯示黃色，把原來的藍色掩蓋了，所以看到的是黃色火焰。

[生]記錄實驗現(xiàn)象，書寫表達式。

[師]從文字表達式你能夠推導獲得什么結(jié)論？請完成學案。

[生]學案展示： 氫氣有氫元素，氧氣有氧元素，根據(jù)元素守恒，可推知水中含有氫元素與氧元素。

[追問]剛才的燃燒實驗中，請問氫氣在空氣中燃燒能推斷出水一定是由氫、氧元素組成的嗎？

[生]能。

[提示]提醒同學們，這是在空氣中燃燒。

[生]不能，因為空氣中不僅僅含有氧元素。

[評析、過渡]這就是卡文迪許用氧氣來代替空氣得出準確結(jié)果的原因。我們還可以像拉瓦錫一樣嘗試采用分解水的方法來進行下一步探究。

學習評價： 學生閱讀課本后，先觀察氫氣的點燃與爆鳴實驗，驗證點燃前需驗純的課本知識;再聯(lián)系蠟燭燃燒實驗，設計出驗證生成水的方案;最后正確寫出反應的文字表達式，根據(jù)元素守恒觀推斷水的組成。但思維仍不嚴密，經(jīng)提示后，加深對卡文迪許用純氧代替空氣的原因的理解，也加強了對反應前后元素必須守恒的認識。

[學案]學習任務5： 電解水。

（1） 觀察電解水實驗并記錄實驗現(xiàn)象，見表3。

[演示實驗]開啟電解水裝置，觀察現(xiàn)象。將兩端產(chǎn)生氣泡的實驗視頻放大40倍，如圖6所示。

[生]觀察、記錄實驗現(xiàn)象。

[師]裝置中收集到的氣體可能是什么？是同種氣體嗎？

[生]根據(jù)拉瓦錫的實驗資料推斷，可能是氫氣與氧氣。

[追問]如何檢驗它們？請完成學案。

（2） 請設計方案檢驗電解水生成的氣體，再根據(jù)反應的表達式推斷水的組成。

[提出問題]試管中的氣體可能是氫氣和氧氣，如何檢驗？

[設計方案]提供以下藥品及儀器： 酒精燈、小木條、火柴，見表4。

反應的文字表達式： ，屬于反應類型。

結(jié)論： 水不是一種元素，而是由和兩種元素組成的。

[生]用帶火星的木條檢驗正極，復燃就是氧氣。再用燃著的木條檢驗負極，燃燒就是氫氣。

[追問]在未知的情況下，如何知道正極就一定是氧氣？請再想一想。

[生]都用燃著的木條來檢驗，更旺的是氧氣，被點燃有火焰產(chǎn)生的是氫氣。

[評析]在未知的情況下，均用燃著的木條來檢驗。

[實驗驗證]正極氣體使木條燃燒更旺，負極氣體能燃燒。

[生]學案上記錄現(xiàn)象，書寫表達式，展示結(jié)論： 氫氣只含有氫元素，氧氣只含有氧元素，根據(jù)元素守恒，可推知水中含有氫元素與氧元素。

[評析、過渡]通過電解水實驗，從宏觀角度（實驗現(xiàn)象）上確定水是由氫、氧元素組成的;換一個角度，在微觀上一個水分子是由什么構(gòu)成的？

學習評價： 學生觀察電解水演示實驗及放大后的電極表面現(xiàn)象視頻能準確描述實驗現(xiàn)象，寫出反應文字表達式，推出水是由氫、氧兩種元素組成的。但在氣體檢驗環(huán)節(jié)，學生受慣性思維影響，站在已知氣體的角度回答問題，經(jīng)過引導后能及時調(diào)整角度，設計出用燃著的小木條來檢驗未知的正、負極氣體。說明學生對檢驗氣體的方法已經(jīng)掌握，但推理的縝密性仍需加強。

5.4? 學案導學4? 我們眼中的水分子

[學案]學習任務6： 認識水分子。

（1） 請根據(jù)以下資料，從微觀角度推理水分子的構(gòu)成。

[已知]①已知水是由氫、氧兩種元素組成的。②水電解后得到的氫氣體積是氧氣體積的2倍。

③同溫同壓下，同體積的氣體所含分子個數(shù)相同。

[推理]水分子的化學式： 。

[結(jié)論]一個水分子是由和構(gòu)成。

[師]請說出推理的證據(jù)。

[學生匯報]推理過程。

證據(jù)與推理1： 氫氣體積是氧氣體積的2倍，在同溫同壓下，同體積的氣體分子個數(shù)相同。所以，氫分子個數(shù)是氧分子的2倍。

證據(jù)與推理2： 一個氫分子含有2個氫原子，一個氧分子也是含有2個氧原子。所以水分子中氫原子個數(shù)也是氧原子的2倍。

結(jié)論： 一個水分子中含有2個氫原子和一個氧原子。化學式： H2O。

[生]我們小組也同意這種說法。

[評析、過渡]各小組討論推理的結(jié)果是正確的，在這個基礎上如果提供氫分子與氧分子的結(jié)構(gòu)示意圖，你能畫出水分子的微觀結(jié)構(gòu)圖嗎？

[生]學案展示，見圖7。

[評析、播放動畫]因化學反應前后的原子不可分，數(shù)量相等，所以反應前水分子個數(shù)應為4個;部分同學的氧原子與氫原子形成角度畫得不標準，請觀看視頻，留意微觀圖形的準確性，并修正（見圖8）。

學習評價： 學生能根據(jù)資料，推理出水分子中氫、氧原子的個數(shù)比為2： 1，寫出水的化學式，證據(jù)推理過程描述清楚。在畫水分子的微觀構(gòu)成示意圖的過程中，讓學生充分暴露認知錯誤，再通過視頻直觀感知及進行原子守恒分析自我修正，達到深度理解。

[引導歸納]從氫氣燃燒及水的電解兩個實驗來研究水的宏觀組成及水分子的微觀構(gòu)成，得出研究水的組成的思維模型（見圖9）。

[總結(jié)]科學家們研究物質(zhì)組成的一般思路： 從定性到定量，從宏觀到微觀。

學習評價： 首先，學生能把生成水和電解水兩個實驗按化合及分解的思維角度整理出來，對于定性、定量兩個名詞需要進一步加強表達。其次，能準確表達出水的宏觀組成與微觀結(jié)構(gòu)，達到了預期的目標。

5.5? 學案導學5? 課后檢測（略）

6? 教學效果及反思

本節(jié)課教學圍繞預設目標，充分利用學案串聯(lián)學習任務，引導學生從已有經(jīng)驗出發(fā)，沿著歷史上科學家們研究水的發(fā)展進程，逐步深化對水的組成的認知。通過課堂上學案展示、師生互動，對學生學習任務完成度及學習目標達成度進行即時評價與反饋。評價結(jié)果表明： 學生積極參與實驗設計，完成實驗操作，能從實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)分析中逐步找到證據(jù)并推理歸納出水的組成，過程中對物質(zhì)的元素觀以及水分子的微觀構(gòu)成的理解進一步提高?？梢姡ㄟ^學案導學及目標評價的及時反饋，學生課堂參與度和教學目標達成度都比較高。雖然學習中還存在對元素守恒觀的理解深度還不夠，驗證實驗的設計在表達上不夠嚴謹以及在最后畫微觀結(jié)構(gòu)圖不夠準確，但通過同學互評、教師引導、追問、評析及最后測評等，都得到了及時解決?？梢?，“教、學、評”一體化的學案導學把教學策略、學習任務、評價等有機地融合在一起，有效促進了素養(yǎng)導向的教學目標的達成。

（感謝無錫市江南中學為該教學設計提供的課堂展示機會）

參考文獻：

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[5]中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2011年版）[S]. 北京： 北京師范大學出版社， 2012.