閆銀權(quán)

摘要：以“氧化劑和還原劑”的教學(xué)設(shè)計與教學(xué)為例，建構(gòu)“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計思路。形成了創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生開展探究式、問題解決式學(xué)習(xí)，進行“教、學(xué)、評”一體化設(shè)計的教學(xué)設(shè)計，實踐證實較好地達成了素養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：素養(yǎng)為本;化學(xué)教學(xué);氧化劑和還原劑;氧化還原反應(yīng)

文章編號：1008-0546（2021）03-0051-04 中圖分類號：G632.41 文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.012

化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）提出化學(xué)是落實立德樹人根本任務(wù)、發(fā)展素質(zhì)教育、弘揚科學(xué)精神、提升學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體[1]。開展“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的主要途徑，筆者經(jīng)過自身的教學(xué)探索，建構(gòu)了“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計的一般思路與策略?，F(xiàn)以“氧化劑和還原劑”[2]的教學(xué)設(shè)計與實施為例，加以闡明。

一、“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計

1.“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計思路

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析”等5方面[3]，體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科的思想、觀念和價值追求。如圖1是開展素養(yǎng)為本的化學(xué)教學(xué)設(shè)計的基本思路。首先，教師認(rèn)真研究課程標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容和教材編寫意圖，挖掘課題內(nèi)容對學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的價值。其次，結(jié)合學(xué)生具體情況，確定適宜的學(xué)習(xí)目標(biāo)與評價目標(biāo)。第三，以引導(dǎo)學(xué)生運用化學(xué)思維方式分析和解決問題為思路，精心設(shè)計與目標(biāo)相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)、活動，真實情境，引領(lǐng)問題。同時各環(huán)節(jié)嵌人診斷學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的學(xué)習(xí)評價策略。

2.“素養(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計策略

（1）解析課標(biāo)、教材，挖掘素養(yǎng)價值

深度解析課程標(biāo)準(zhǔn)，研究教材內(nèi)容，挖掘教學(xué)內(nèi)容所承載的素養(yǎng)發(fā)展價值是教學(xué)設(shè)計的起點，也是重點。只有找準(zhǔn)素養(yǎng)發(fā)展方向，才能更有效地發(fā)揮課堂教學(xué)的教育教學(xué)功能。

氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)課程的核心概念，從化合價角度豐富學(xué)生的化學(xué)學(xué)科觀念。氧化還原反應(yīng)是預(yù)測、研究物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)及實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要方法，在生產(chǎn)、生活等各方面具有廣泛的應(yīng)用，因此具有重要的學(xué)科價值和社會價值。本課題共2課時，本案例為第2課時?；谡n標(biāo)及教材確定本課時核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)見表1。

（2）基于核心素養(yǎng)、制定學(xué)習(xí)目標(biāo)與評價目標(biāo)

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是化學(xué)學(xué)科課程目標(biāo)，課時學(xué)習(xí)目標(biāo)是課程目標(biāo)拆解的一部分?；诤诵乃仞B(yǎng)制定學(xué)習(xí)目標(biāo)必須明確“為何而學(xué)”，即核心素養(yǎng)價值;明確如何學(xué)，即學(xué)習(xí)方式;明確學(xué)得如何，即評價目標(biāo)。由此設(shè)計本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)和評價目標(biāo)如表2所示。

（3）精心設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)和活動、轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式

學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)活動的設(shè)計是整個教學(xué)設(shè)計中最為關(guān)鍵的步驟，因為學(xué)生是通過學(xué)習(xí)活動完成學(xué)習(xí)任務(wù)而獲取知識、形成科學(xué)觀念、提高核心素養(yǎng)的。國務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于新時代推進普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見》[國辦發(fā)[2019]29號]，提出課堂教學(xué)要“積極探索基于情境、問題導(dǎo)向的互動式、啟發(fā)式、探究式等課堂教學(xué)川認(rèn)真開展驗證性實驗和探究性實驗教學(xué)”?！兑庖姟窞椤八仞B(yǎng)為本”的課堂教學(xué)活動的設(shè)計與實施指明了方向（見表3）。

（4）創(chuàng)設(shè)真實情境、設(shè)計富有價值的問題

素養(yǎng)目標(biāo)的達成，是學(xué)生在真實情境中通過解決真實問題實現(xiàn)的。教學(xué)中通過真實情境載體，設(shè)計或引導(dǎo)學(xué)生提出真實的、有探究價值的問題，在探究解決真實問題的過程中不斷深化學(xué)習(xí)、真正體會知識的應(yīng)用價值，感悟?qū)W科思想方法，增強學(xué)科意識，達到學(xué)科的育人價值?！把趸瘎┖脱趸瘎本唧w設(shè)計見課堂教學(xué)。

（5）嵌入學(xué)習(xí)評價，促進素養(yǎng)達成

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平和化學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是化學(xué)學(xué)習(xí)評價的重要依據(jù)。評價標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)從“標(biāo)準(zhǔn)答案”轉(zhuǎn)向“評價標(biāo)準(zhǔn)”。標(biāo)準(zhǔn)答案評價往往停留在表征知識“是什么”的具體字句上，評價標(biāo)準(zhǔn)評價則對學(xué)生的思維方式、認(rèn)識思路、科學(xué)探究等學(xué)科能力，及價值概念發(fā)展作框架式分析，是學(xué)習(xí)評價的關(guān)鍵[4]。將學(xué)習(xí)評價嵌入到教與學(xué)的各個環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)評價對學(xué)生素養(yǎng)達成的診斷與促進作用，及調(diào)節(jié)課堂教學(xué)節(jié)奏的手段作用。設(shè)計如表3所示。

二、“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)—“氧化劑和還原劑”

任務(wù)一：實驗探究、認(rèn)識氧化劑和還原劑

活動1：提出問題、開展實驗探究

引入：自然界、生活生產(chǎn)中氧化還原反應(yīng)時刻都在發(fā)生著，幾乎發(fā)生在地球的每個角落。

[演示實驗]展示漂白液，手拿一塊有色紙條，向其噴灑漂白液。問：“同學(xué)們，觀察到了什么？想到了什么？你想做什么？”

學(xué)生：有色紙條褪色了，我想知道紙條為什么褪色？是什么物質(zhì)使它褪色？我想通過做實驗來探個究竟。

資料1、日常生活中人們常用漂白劑除去衣服上的污漬（或有色物質(zhì)），如次氯酸鈉溶液就是一種常用的漂白劑。漂白過程：C10-+污漬分子→Cl-+氧化的污漬分子。

資料2、鐵是人體必需微量元素中含量最多的一種。琥珀酸亞鐵（Fez+易被氧化）片是一種補鐵劑，維生素C與本品同服，有利于本品吸收。

教師：由以上資料你獲得了哪些信息？能否設(shè)計實驗方案實現(xiàn)你想做的？

學(xué)生：由資料1可知，漂白過程發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，其中ClO-被還原了，污漬分子被氧化了。

學(xué)生：由資料2可知，琥珀酸亞鐵補鐵片所含鐵為+2價，長時間放置易被氧化;我認(rèn)為應(yīng)該是亞鐵氧化后可被維生素C還原，所以有利于吸收。我想通過實驗驗證這一假設(shè)。

學(xué)生：結(jié)合資料1、2，向漂白液中加維生素C反應(yīng)后，再噴灑到有色紙條，可以驗證褪色是否與氧化還原反應(yīng)有關(guān)并探究維生素C的性質(zhì)。同樣的方法可驗證亞鐵是否被氧化。

教師評價：大家能將實驗與資料聯(lián)系，對信息進行準(zhǔn)確提取，并提出了自己的預(yù)測以及實驗方案，很好。請分組實驗，回答現(xiàn)象、得出結(jié)論（提示：Fe"遇KSCN溶液變紅）。

實驗1：取1mL漂白液于試管中，加少量維生素C，將混合液噴灑到有色紙條?，F(xiàn)象及結(jié)論：有色布條未褪色，證明加維生素C后不再具有漂白性，維生素C將次氯酸鈉還原了。

實驗2：將琥珀酸亞鐵的外衣剝掉，研成粉末溶于水，取上層清液少量于一支試管中，滴加幾滴KSCN溶液，觀察現(xiàn)象。再向溶液中加少量維生素C粉末，振蕩?，F(xiàn)象及結(jié)論：溶液先變紅（見圖2），說明琥珀酸亞鐵可能變質(zhì)了。后紅色退去，證明維生素C還原了鐵，證實了預(yù)測。學(xué)生互評、教師評價。

教師引導(dǎo)：在實驗1的反應(yīng)中維生素C起什么作用？次氯酸鈉又起什么作用？

學(xué)生討論并得出氧化劑等概念及其關(guān)系，如圖3所示。

活動2：建構(gòu)氧化還原反應(yīng)概念關(guān)系圖

教師：下面的任務(wù)是我們從事理論化學(xué)家的工作，我們一起來整理有關(guān)氧化還原反應(yīng)的相關(guān)概念，建構(gòu)其關(guān)系圖。

教師引導(dǎo)學(xué)生從宏觀、微觀角度回答、補充，建構(gòu)關(guān)系圖4。

教師：氧化和還原是一個既對立又統(tǒng)一的整體，是對立統(tǒng)一關(guān)系，非常重要的哲學(xué)原理。它啟示我們，只要確定其中一方面，另一方面也就容易得出了。

列舉氧化劑和還原劑：學(xué)生從單質(zhì)及化合物中元素所處的價態(tài)的角度舉例。

教師點評;結(jié)合Vc介紹生活中抗氧化劑、消毒劑的應(yīng)用。

任務(wù)二、解決實際問題

活動3：探究性質(zhì)、設(shè)計酒駕測試方案

我們知道酒后駕車對社會的危害很大，致命的交通事故中很大一部分是酒駕造成的。那么如何測試酒駕呢？請同學(xué)們結(jié)合資料3，利用所給的試劑設(shè)計實驗（說出依據(jù)）檢測酒精。

資料3：酒中含有乙醇，乙醇具有還原性，一種揮發(fā)性的液體，酒后人體呼出的氣體中就會含有乙醇，其含量與血液中的乙醇含量成正比（試劑：95%乙醇、2%K2Cr2O7溶液、70%H2SO4溶液等）。

學(xué)生熱烈討論后搶答：根據(jù)生活中乙醇可以燃燒生成二氧化碳和水，可知氧氣是氧化劑，乙醇則為還原劑。分析K2Cr2O7中心元素Cr為+6價處于高價態(tài)，應(yīng)該具有氧化性，所以我的方案是向K2Cr2O7溶液中滴加乙醇，觀察顏色的變化……

教師及時點評：大家能從反應(yīng)事實推理乙醇具有還原性，從化合價分析K2C42O7具有氧化性，認(rèn)識思路和分析角度很好。

實驗3：取約2mL2%K2Cr2O7溶液于一支試管中，加等體積70%H2SO4溶液，再滴加5滴95%乙醇，振蕩觀察現(xiàn)象。

現(xiàn)象：溶液由橙色變?yōu)樗{綠色（見圖5）。結(jié)論：可以用2%K2Cr2O7酸性溶液檢測酒精。

學(xué)生討論測酒駕方案、形成結(jié)論：根據(jù)pH試紙測試原理，將濾紙在一定濃度的K2Cr2O7酸性溶液中浸泡、干燥做成試紙，取不同含量的乙醇溶液加熱蒸發(fā)，將蒸氣通過試紙，記錄試紙顏色變化，做成比色卡。測酒駕時，駕駛員向試紙吹氣，試紙變色，與比色卡顏色對比，讀出相應(yīng)的酒精含量，這樣就可測試是否酒駕以及喝酒的量。

教師評價：能類比pH試紙原理，思路很好，與實際檢測方法相近。介紹實際檢測方法，如圖6所示[5]（課下探討：對比2種方法的優(yōu)缺點）。

活動4：汽車尾氣處理

教師：汽車尾氣是大氣污染的主要污染源之一，汽車發(fā)動機在工作過程中燃料不完全燃燒會產(chǎn)生有毒的CO，而在發(fā)動機的高溫高壓條件下，空氣中的N2和O2會產(chǎn)生有害的氮氧化物（如NO）。如何將有毒氣體轉(zhuǎn)化為無毒的、可參與大氣循環(huán)的氣體而防止污染呢？請利用氧化還原反應(yīng)原理分析。

學(xué)生思考、回答：根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，轉(zhuǎn)化應(yīng)為CO→CO2，NO→N2，化合價有升有降，組合配平則為2CO+2NO=2CO2+N2。

學(xué)生互評，教師點評，學(xué)會了解決問題的新視角、新方法。

教師：談?wù)劚竟?jié)課你的收獲與疑惑。學(xué)生交流，教師課堂小結(jié)（略）。

三、總結(jié)與反思

本節(jié)課學(xué)生表現(xiàn)積極，課堂氣氛活躍，學(xué)習(xí)效果很好。課后對學(xué)生進行了訪談，訪談中學(xué)生認(rèn)為本節(jié)課作為課堂的主體，真實地體驗了科學(xué)探究過程。“我感覺非常棒”學(xué)生說，“原來化學(xué)這么有用”一語道破天機。已有的教學(xué)設(shè)計[6][7]中，基本思路是從化合價判斷氧化劑和還原劑，并進行實驗驗證。本課設(shè)計是基于核心素養(yǎng)發(fā)展，聯(lián)系STSE，開展真實情境的探究式學(xué)習(xí)。學(xué)生獲得的不僅是知識結(jié)論，更是化學(xué)學(xué)科思想與方法，科學(xué)探究能力等的形成與發(fā)展?！八仞B(yǎng)為本”的化學(xué)教學(xué)設(shè)計要指向?qū)W生核心素養(yǎng)發(fā)展，強化以下幾方面。

1.注重真實問題情境的創(chuàng)設(shè)

本案例學(xué)生是在真實問題情境中開展學(xué)習(xí)的，觀察演示實驗后老師提出3個問題，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，變讓我學(xué)為我要學(xué);基于資料1、2提出問題，資料與日常生活、健康密切相關(guān)，學(xué)生既熟悉又想了解，探究欲望強烈;酒駕檢測和汽車尾氣處理也是生活中備受關(guān)注的公眾事件。學(xué)生在綜合運用所學(xué)知識解釋和解決真實問題的過程中，不僅獲取知識、形成技能，而且感受到化學(xué)對社會的價值，形成了科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。

2.開展問題解決式、探究式學(xué)習(xí)

學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展是一個自我建構(gòu)、不斷提升的過程。本案例在問題引領(lǐng)下，學(xué)生根據(jù)資料等提取信息、設(shè)計實驗、完成實驗、分析現(xiàn)象、得出結(jié)論，進行了完整的科學(xué)探究，并探究解決了社會問題。學(xué)生通過實驗探究解決問題的過程，提高了學(xué)生的科學(xué)探究能力、問題解決能力等，提升了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

3.進行“教、學(xué)、評”一體化設(shè)計

本案例從設(shè)計到實施始終注重學(xué)生核心素養(yǎng)的診斷與發(fā)展。如“由以上資料你獲得了哪些信息？能否設(shè)計實驗方案實現(xiàn)你想做的？”這一問題診斷學(xué)生知識的關(guān)聯(lián)性水平，能否結(jié)合已有知識提取關(guān)鍵信息并與自己想做的實驗聯(lián)系起來，發(fā)展學(xué)生實驗設(shè)計能力及證據(jù)推理能力。要通過問題回答、課堂表現(xiàn)、學(xué)生互評、教師點評等方式使“教、學(xué)、評”有機結(jié)合起來，促進學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

參考文獻

[1][3]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社2018，1，3-5

[2]宋心琦.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書化學(xué)1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007.30-33

[4]李潤洲.指向?qū)W科核心素養(yǎng)的教學(xué)變革[J].教育科學(xué)研究，2019（9）：5-10+23

[5]菲利普（Phillips，J.S.）等.王祖浩等譯.科學(xué)發(fā)現(xiàn)者.化學(xué)概念與應(yīng)用.下冊[M].杭州：浙江教育出版社，2008：587-589

[6]黃文軍，陳謙明.促進認(rèn)識發(fā)展的教學(xué)思考與實踐——以“氧化劑和還原劑”教學(xué)為例[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（13）：20-22

[7]徐振峰.“氧化劑和還原劑”教學(xué)設(shè)計[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（4）：48-49