姚明站 楊硯寧 張先根 徐雯

摘要：發(fā)展性任務(wù)是指在課堂教學(xué)中，為達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，教師依托問(wèn)題情境，精心設(shè)計(jì)的梯度合理、結(jié)構(gòu)鮮明、富有啟發(fā)性和生成導(dǎo)向的若干個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)或活動(dòng)場(chǎng)域。文章以“煙氣中SO2的吸收”復(fù)習(xí)為具體案例，建構(gòu)了解決歸因類問(wèn)題的思維模型，設(shè)計(jì)了12個(gè)具體的學(xué)習(xí)任務(wù)，構(gòu)成發(fā)展性任務(wù)，進(jìn)行了情境化教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐，提煉了歸因類問(wèn)題的解答步驟，提高了學(xué)生解決歸因類問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。關(guān)鍵詞：發(fā)展性任務(wù);情境化教學(xué);思維模型;核心素養(yǎng)

文章編號(hào)：1008-0546（2022）04-0042-05

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.04.009

一、基于發(fā)展性任務(wù)的情境化教學(xué)

國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》中明確指出，要注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，積極探索基于情境、問(wèn)題導(dǎo)向的互動(dòng)式、探究式、體驗(yàn)式等課堂教學(xué)，重在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)認(rèn)知、分析和解決問(wèn)題的能力;教育部考試中心研制了“一核四層四翼”的中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系整體框架，明確規(guī)定高考的考查載體是情境，以此承載考查內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)考查要求[1]?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）（以下簡(jiǎn)稱2017版課標(biāo)）在實(shí)施建議部分提出，教師要注意設(shè)計(jì)真實(shí)情境下不同復(fù)雜和陌生程度的問(wèn)題解決活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生從學(xué)科知識(shí)向?qū)W科核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化[2]?？梢?jiàn)，情境化教學(xué)成為了課程改革、課堂教學(xué)和新高考的應(yīng)然追求。

發(fā)展性任務(wù)是指在課堂教學(xué)中，為達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，教師依托問(wèn)題情境，精心設(shè)計(jì)的梯度合理、結(jié)構(gòu)鮮明、富有啟發(fā)性和生成導(dǎo)向的若干個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)或活動(dòng)場(chǎng)域[3]。對(duì)教學(xué)而言，教師可依據(jù)2017版課標(biāo)要求，在深度解讀教材的基礎(chǔ)上，梳理和提煉化學(xué)學(xué)科知識(shí)及學(xué)科觀念，結(jié)合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和個(gè)性差異，從知識(shí)、思維和方法等視角，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)具有能夠激發(fā)思辨、引發(fā)探究的學(xué)習(xí)任務(wù)。對(duì)學(xué)習(xí)而言，學(xué)生能夠借助教師創(chuàng)設(shè)的發(fā)展性任務(wù)，從化學(xué)視角去認(rèn)知、分析和解決與化學(xué)相關(guān)的問(wèn)題或社會(huì)議題，基于知識(shí)關(guān)聯(lián)、認(rèn)識(shí)思路和核心觀念對(duì)化學(xué)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化認(rèn)知，運(yùn)用不同的方法表征化學(xué)學(xué)科知識(shí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中認(rèn)同化學(xué)學(xué)科的育人功能和社會(huì)價(jià)值，形成對(duì)化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)認(rèn)知和具有化學(xué)學(xué)科特征的科學(xué)思維[4]。

二、基于發(fā)展性任務(wù)的情境化教學(xué)案例

1.教學(xué)設(shè)計(jì)模型

以“煙氣中SO2的吸收”復(fù)習(xí)為具體案例，構(gòu)建發(fā)展性任務(wù)與思維進(jìn)階的教學(xué)設(shè)計(jì)模型（見(jiàn)圖1），通過(guò)一系列學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生獲取和處理信息，以期增強(qiáng)學(xué)生證據(jù)推理意識(shí)，提高學(xué)生歸因類問(wèn)題的解決能力，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)化和認(rèn)知模型化。

2.教學(xué)具體環(huán)節(jié)

環(huán)節(jié)一：聚焦任務(wù)目標(biāo)

+

[任務(wù)1]預(yù)測(cè)往FeCl3溶液中通入SO2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并說(shuō)明判斷依據(jù)。

[學(xué)生]可發(fā)生反應(yīng)2Fe+SO2+2H2O=2Fe+SO

3+2+2-4H+，溶液由棕黃色變成淺綠色。

[實(shí)驗(yàn)1]向試管中加入5mL1mol·L-1FeCl3溶液，通SO2氣體至飽和，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

[學(xué)生]溶液迅速由棕黃色變成紅棕色。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生由熟悉的反應(yīng)預(yù)測(cè)現(xiàn)象出發(fā)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的“異?，F(xiàn)象”，創(chuàng)設(shè)“有問(wèn)題”的化學(xué)課堂，引發(fā)學(xué)生的探究和思維的熱情，聚焦任務(wù)目標(biāo)，體現(xiàn)了發(fā)展性任務(wù)矛盾性的特征。

環(huán)節(jié)二：尋找關(guān)鍵因素

[任務(wù)2]往5mL1mol·L-1FeCl3溶液中通入SO2，溶液由棕黃色變成紅棕色，并不是預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，請(qǐng)結(jié)合已有知識(shí)猜測(cè)、解釋出現(xiàn)紅棕色的可能原因？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證推理？

[學(xué)生]首先，溶液沒(méi)有變成預(yù)計(jì)的淺綠色，說(shuō)明可能并非發(fā)生預(yù)想的氧化還原反應(yīng);

可能原因1：從物質(zhì)類別的角度考慮，F(xiàn)e3+易水解產(chǎn)生紅棕色的Fe（OH）3膠體;

可能原因2：從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度考慮，F(xiàn)e3+有空軌道，能與某些粒子如SCN-配位形成紅色的配合物，所以這里也可能與SO2等配位絡(luò)合成新物質(zhì);

......

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法：丁達(dá)爾效應(yīng)檢驗(yàn)是否形成Fe（OH）3膠體，并與Fe（OH）3膠體作對(duì)比。

[任務(wù)3]Fe3+能與SCN-配位形成紅色的配合物，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度分析，F(xiàn)e3+能不能與SO2形成配合物？Fe3+能否與SO2--[5-8]、HSO

[學(xué)生]Fe3+有空軌道，SO2中心原子以sp2雜化，配形成配合物呢？位原子為2個(gè)氧原子，硫原子剩有一對(duì)孤電子對(duì)，分子結(jié)構(gòu)為V形，所以兩者有可能形成配合物（圖2）。

[教師]資料顯示，F(xiàn)e3+與SO2可以配位絡(luò)合：Fe3++

不同的研究者提出的不同機(jī)理，其反應(yīng)物和產(chǎn)物都一樣，只是中間體一配合物的形式不一樣。

[任務(wù)4]隨時(shí)間推移，溶液由紅棕色逐漸變淺，最終變?yōu)闇\綠色[如圖3所示，未通SO2和通SO（2用煤油液封）的FeCl3溶液顏色變化對(duì)比]，其可能原因是什么？

[學(xué)生]發(fā)生了2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO2-+4H+4的反應(yīng)。

[任務(wù)5]往5mL1mol·L-1FeCl3溶液中通入SO2至飽和，溶液迅速由棕黃色變成紅棕色，后經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間最終變?yōu)闇\綠色。請(qǐng)從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡等角度解釋該現(xiàn)象變化的原因？

（2）從現(xiàn)象變化的先后快慢來(lái)說(shuō)，反應(yīng)I速率較快，反應(yīng)II速率較慢。反應(yīng)II進(jìn)行時(shí)，溶液中c（Fe3+）和c（SO2）減小，導(dǎo)致反應(yīng)I平衡逆向移動(dòng)，且反應(yīng)II幾乎完全進(jìn)行，導(dǎo)致反應(yīng)I幾乎完全逆向移動(dòng)，[Fe（SO2）6]3+分解完全，最終溶液慢慢變成淺綠色。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)分析討論，挖掘出現(xiàn)象背后的原理和影響因素，并從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的角度進(jìn)行解釋。讓學(xué)生置身于自由、科學(xué)、民主的“學(xué)習(xí)場(chǎng)”中，通過(guò)師生、生生平等交流和傾聽(tīng)，學(xué)生能夠提出自己獨(dú)特的觀點(diǎn)（大膽的假設(shè)、有證據(jù)的猜想），充分體現(xiàn)了發(fā)展性任務(wù)思辨性的特征。

環(huán)節(jié)三：建立要素關(guān)系

[任務(wù)6]某同學(xué)認(rèn)為反應(yīng)II是一個(gè)不可逆反應(yīng)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明。

[學(xué)生]（1）向5mL1mol·L-1FeCl3溶液中通入SO2至飽和，加入煤油液封，放置一天;

（2）取少量反應(yīng)后的溶液于試管中，滴加2滴KSCN溶液，觀察溶液顏色變化。

[任務(wù)7]如何加快反應(yīng)II的化學(xué)反應(yīng)速率？

[學(xué)生]增大反應(yīng)物濃度、增大壓強(qiáng)、適當(dāng)升溫、使用催化劑和增大接觸面積（如將導(dǎo)管出氣口換成多孔球泡）等。

[實(shí)驗(yàn)2]研究溫度和溶液酸性對(duì)反應(yīng)II的化學(xué)反應(yīng)速率的影響，如表1。

[學(xué)生]實(shí)驗(yàn)1中微熱溶液時(shí)，溶液顏色明顯比未加熱的溶液淺，說(shuō)明加熱可以加快反應(yīng)II的速率;滴加濃鹽酸，通入SO2至飽和，溶液沒(méi)有變成紅棕色。

[任務(wù)8]FeCl3溶液吸收SO2時(shí)，增強(qiáng)溶液的酸性沒(méi)有出現(xiàn)“異?，F(xiàn)象”，其可能的原因是什么？

[學(xué)生]溶液酸性增強(qiáng)，SO2的溶解度減小，不利于[Fe（SO2）6]3+的生成。

[教師]信息提示，不同pH的溶液中SO2的溶解度，如表2所示。

追問(wèn)：滴加濃鹽酸，避免了“異?，F(xiàn)象”的發(fā)生，對(duì)反應(yīng)II的速率有何影響？

[學(xué)生]酸性增強(qiáng)，SO2的溶解度減小，導(dǎo)致反應(yīng)II的速率減小;酸性增強(qiáng)，抑制Fe3+水解，使c（Fe3+）增大，導(dǎo)致反應(yīng)II的速率增大。因此，取決于兩者對(duì)速率的影響程度的大小。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，深度挖掘影響化學(xué)反應(yīng)的因素以及如何控制反應(yīng)，進(jìn)一步探討該反應(yīng)，體現(xiàn)發(fā)展性任務(wù)探究性和發(fā)展性的特征。在完成任務(wù)的過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生像學(xué)科專家那樣去思考和解決問(wèn)題，在探究過(guò)程中建構(gòu)結(jié)構(gòu)化認(rèn)知（見(jiàn)圖8），進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科理解。

環(huán)節(jié)四：優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)

[任務(wù)9]不同溫度下，將pH=2、0.05mol·L-1FeCl3溶液和含SO2的煙氣按不同的液氣比通過(guò)填料塔，隨溫度升高SO2的去除率變化如圖4所示[9]。SO2的去除率先升高后降低，可能原因是什么？（該題還可以如何設(shè)問(wèn)？）

[學(xué)生]在低于40°C時(shí)，隨溫度升高化學(xué)反應(yīng)速率加快，導(dǎo)致SO2的去除率升高;當(dāng)溫度大于40°C時(shí)，隨溫度升高SO2的溶解度減小、鐵離子水解程度增大，導(dǎo)致SO2的去除率降低。

[任務(wù)10]在相同溫度下，將pH=2、0.05mol·L-1FeCl3溶液和含SO2的煙氣按不同的液氣比通過(guò)填料塔，測(cè)定不同液氣比時(shí)SO2去除率變化如圖5所示，該項(xiàng)目選擇10L/m3的液氣比[9]，解釋其原因。

[學(xué)生]在10L/m3的液氣比時(shí)，SO2的去除率已達(dá)80%左右，增大液氣比SO2的去除率提高不大，造成吸收成本的增加。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生能夠從化學(xué)的視角去認(rèn)知、分析和解決生產(chǎn)生活的問(wèn)題，形成具有化學(xué)學(xué)科特質(zhì)的思維方法和思維模型（見(jiàn)圖8），感受化學(xué)科學(xué)的社會(huì)價(jià)值，提升學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。

環(huán)節(jié)五：應(yīng)用思維模型

[任務(wù)11]Fe（III）/鑄鐵屑填充濕法吸收煙氣中SO2，鐵屑腐蝕過(guò)程和鐵離子的協(xié)同作用可以增強(qiáng)SO2的吸收。該法吸收煙氣中SO2轉(zhuǎn)化途徑示意圖如圖6所示[9]，用必要的化學(xué)用語(yǔ)和文字來(lái)描述此過(guò)程。

[學(xué)生]SO2被溶液吸收形成電解質(zhì)溶液，鐵屑中鐵與碳構(gòu)成原電池，鐵失電子被氧化：Fe-2e-=Fe2+，O2在碳電極得電子被還原：O2+4e-+2H2O=4OH-，F(xiàn)e2++2OH-=Fe（OH）2，F(xiàn)e（OH）2被O2氧化成FeOOH;部分FeOOH與H+轉(zhuǎn)化為Fe3+，進(jìn)入溶液的Fe3+與SO2-發(fā)生反應(yīng)：2Fe3++SO2-2+2-+

分FeOOH轉(zhuǎn)化為含SO2-3和SO

[任務(wù)12]Fe（III）/鑄鐵屑填充濕法吸收煙氣中SO2，鐵屑腐蝕過(guò)程和鐵離子的協(xié)同作用可以增強(qiáng)SO2的吸收。在40°C、以相同的液氣比通過(guò)鐵屑填充的填料塔，在不同pH溶液條件下，對(duì)SO2的去除率的影響如圖7所示[9]。在低pH和高pH下，SO2的去除率上升階段和下降階段存在明顯差異，可能原因是什么？

[學(xué)生]與高pH相比，在低pH值的條件下，階段ISO2去除率上升快，階段II下降也快。與高pH相比，在低pH值條件下，階段I時(shí)，隨SO2吸收進(jìn)入溶液，鐵的腐蝕速率被不斷增加的H+加快，產(chǎn)生更多的鐵離子，從而加快SO2的吸收速率，導(dǎo)致SO2的去除率上升得快;階段II時(shí)，低pH下因腐蝕產(chǎn)生更多鐵銹的阻礙作用，造成腐蝕速率下降，減弱SO2的吸收，導(dǎo)致SO2的去除率降低得快。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)對(duì)反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)知，進(jìn)一步深化理解模型及其本質(zhì)，從而達(dá)到能夠應(yīng)用思維模型分析復(fù)雜體系能力（見(jiàn)圖8）。在復(fù)雜問(wèn)題分析中，可以探查學(xué)生的化學(xué)知識(shí)掌握程度和學(xué)科理解程度，提高學(xué)生的化學(xué)知識(shí)遷移應(yīng)用、溝通與合作和交流與表達(dá)能力，培養(yǎng)學(xué)生的反思與批判思維、社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

三、基于發(fā)展性任務(wù)的情境化教學(xué)思考

1.設(shè)計(jì)優(yōu)質(zhì)高效的學(xué)習(xí)任務(wù)

學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)要重視問(wèn)題情景的創(chuàng)設(shè)。情境要來(lái)自生產(chǎn)生活的實(shí)際，達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，滿足教學(xué)的需要。本節(jié)課緊扣煙氣中SO2的吸收這個(gè)真實(shí)情景，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)科學(xué)新穎，富有啟發(fā)性和生成導(dǎo)向。問(wèn)題情景可根據(jù)課堂教學(xué)的實(shí)際需要，適當(dāng)加以取舍。

學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)要關(guān)注核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。教師要注重開(kāi)展推理活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)，提升學(xué)生的關(guān)鍵能力。本節(jié)課核心素養(yǎng)的培養(yǎng)貫穿了整個(gè)教學(xué)過(guò)程（見(jiàn)圖1）。

學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)要考慮學(xué)業(yè)水平的提升。只有充分了解學(xué)情和現(xiàn)有的學(xué)習(xí)能力，合理地確定學(xué)習(xí)任務(wù)的個(gè)數(shù)和具體梯度、科學(xué)地安排教學(xué)時(shí)間，才能取得良好的教學(xué)效果。本節(jié)課學(xué)生基礎(chǔ)較好，學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)梯度合適，雖然多達(dá)12個(gè)，但也能完成教學(xué)任務(wù)。

2.提煉同類問(wèn)題的解答步驟

通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，我們引導(dǎo)學(xué)生逐步提煉出歸因類問(wèn)題的4個(gè)解答步驟（見(jiàn)圖8），建構(gòu)解決歸因類問(wèn)題的思維模型。

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