李雪燕

【摘要】本文以SOLO分類理論及化學學科核心素養(yǎng)為指導，探討初中化學“二氧化碳制取的研究”的課堂教學設計：學生通過合作探究，自行推導出二氧化碳的反應原理、實驗裝置、實驗步驟和檢驗方法，小結出反應原理、實驗裝置選擇的原則，最終形成氣體制取的思路和一般規(guī)律，即氣體制備模型，并用于解決陌生氣體制備的問題。學生的思維發(fā)展由低到高遞進，實驗探究、證據(jù)推理、小組合作、歸納總結等方面的“科學思維”能力都得到了鍛煉和提升。

【關鍵詞】SOLO分類理論;核心素養(yǎng);氣體制備模型;? 科學思維;實驗能力

2016年9月《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》發(fā)布，標志著以核心素養(yǎng)為導向的新一輪基礎教育課程改革已經(jīng)啟幕，其中化學學科核心素養(yǎng)包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、實驗探究與創(chuàng)新意識、科學精神與社會責任等五個方面 ?；瘜W學科核心素養(yǎng)的提出，對化學課堂教學有了更高的要求，在教給學生知識的同時，更應該注重學生“科學思維”的培養(yǎng)。化學科學思維主要包括：在解決化學問題過程中所運用的比較、分類、分析、綜合、歸納等科學方法，基于實驗事實的證據(jù)推理、構建模型并推測物質(zhì)的性質(zhì)及其變化，在解決與化學相關的真實問題中形成的質(zhì)疑、批判能力和創(chuàng)新意識。

一、SOLO分類理論

“SOLO”是英文“Structure of the Observed Learning Outcome”縮寫，意為“可觀察的學習成果結構”。是在皮亞杰的發(fā)展階段學說的基礎上，由香港大學教育心理學教授比格斯（J.B.Biggs）首創(chuàng)的一種以等級描述為特征的質(zhì)性評價方法。它關注學生在解決具體問題過程中，思維表現(xiàn)的階段性。按照思維發(fā)展水平從低到高劃分為以下五個層級：（1）前結構層次（Prestructural），學生基本上沒辦法理解和解決問題，只形成一些邏輯凌亂、無信息支撐的答案。（2）單點結構層次（Unistructural），學生找到了一個解決問題的思路，只憑一點信息思維就收止，直接跳出答案。（3）多點結構層次（Multistructural），學生找到多個解決問題的思路，但卻不能把這些思路進行整合。（4）關聯(lián)結構層次（Relational），學生找到了多個解決問題的思路，并能夠把這些思路整合起來思索。（5）抽象拓展層次（Extend abstract），學生能夠?qū)栴}進行抽象的概括，站在理論的高度對問題進行深入的剖析，并且能夠把問題升華，讓問題自身的意義得到廣泛拓展，有時候很難確切地將學生的回答歸為上述五種類型中的任何一類，當學生正邁向一個新層次，但尚未做到時，就會出現(xiàn)過渡性回答。

SOLO分類理論的五個層次體現(xiàn)了學生思維水平由低到高的變化，從上圖也可以看出，學生在學習過程中，思維遵循一種復雜的增長規(guī)律，教師可以循著規(guī)律調(diào)整教學目標和設計課堂教學。

二、SOLO分類理論、核心素養(yǎng)導向下的課堂教學設計

1.教學內(nèi)容分析

“二氧化碳制取的研究”是人教版九年級化學上冊第六單元課題2的內(nèi)容?！岸趸贾迫〉难芯俊卑才旁趯W生學習了碳的單質(zhì)和化學性質(zhì)之后，有由淺入深的作用，在整個初三化學學習過程中，占有很重要的地位。通過本節(jié)課的學習，結合第二單元氧氣的實驗室制法，學生能學會在實驗室中制取某種氣體的一般思路和方法，如反應原理的探究、實驗裝置的設計、制取氣體的步驟、氣體的檢驗和驗滿的方法等，二氧化碳制取的研究對學生今后學習元素化合物知識、提高化學基本實驗操作能力及實驗探究能力都有深遠的影響。

2.學情分析

學生在第二單元已經(jīng)學習了氧氣的實驗室制法，對于氣體制備應考慮的幾個主要問題如反應原理、實驗裝置、氣體收集等有了一定的基礎。在課堂教學中以學生作為主體，讓學生通過小組合作探究，根據(jù)已有的經(jīng)驗，自行推導出二氧化碳的反應原理、實驗裝置、實驗步驟和檢驗方法，同時小結出一般氣體制備的反應原理、實驗裝置選擇的基本原則，從而形成氣體制取的一般思路即氣體制備模型。

根據(jù)SOLO分類理論的思想，在展開本節(jié)課的教學之前，教師通過課前檢測了解到學生對于氣體制取的知識處于單一結構思維層次，具有相應學習基礎，可以進行以學生為主體的自行探究活動。

3.評價目標

現(xiàn)代課程之父泰勒（Ralph W﹒Tyler） 認為，制定任何課程及教學計劃時，都必須回答4個基本問題： 要達到何種目標？ 要為學生提供怎樣的經(jīng)驗，才能達到這些目標？如何有效地組織好這些經(jīng)驗？如何才能確定這些目標正在得以實現(xiàn)？ 不難看出，問題（2）與（3）是內(nèi)容的選擇與組織，即“課程和教學”問題，問題（4）則為“評價”問題。教學與評價皆服務于“目標”的達成，顯然，二者必須保證與目標的一致性。所以，教學、學習與評價不僅具有一致性關系，且是三位一體的關系，評價持續(xù)地鑲嵌在教與學的過程之中，為教學目標的達成和教學策略的改進提供證據(jù)。用評價目標來統(tǒng)領教、學、評，引導教師進行教學設計和課堂評價，引導學生自我檢視學習效果。

根據(jù)課程標準要求，教師要注重學生核心素養(yǎng)的發(fā)展，包括了化學觀念、科學思維、探究實踐和科學態(tài)度與社會責任。在制定評價目標時，要將學業(yè)水平達標要求和對應的核心素養(yǎng)發(fā)展要求以及評價目標結合起來，既確保落實課標要求的一致性，強調(diào)基礎知識、基本方法的過關，也提醒教師要足夠關注學生的素養(yǎng)發(fā)展目標達成。同時將SOLO分類理論思維層次在教學目標中體現(xiàn)，有利于教師理解每一目標下該核心素養(yǎng)達到的認知水平，有利于了解學生在學習后是否達到了各目標要求的認知水平。綜上所述，本課評價目標制定如下：

4.教學過程

【環(huán)節(jié)一】教學引入

（新課導入）教師展示一瓶可樂，并介紹到：今天給同學們帶來了一位“朋友”，當搖動可樂瓶時，它總是迫不及待的想沖出來，大家想必已經(jīng)知道它是誰了吧。介紹CO2的用途和過量排放造成的環(huán)境問題，為了實現(xiàn)碳達峰和碳中和的目標，國家提出了綠色低碳等許多新舉措，所以人類對CO2的研究之路還很長，那么要認真研究它就要先把它制取出來，我們今天這節(jié)課的任務就是大家共同合作制取出一瓶純凈的CO2氣體，下面就讓我們開啟制取CO2探究之旅吧。

【設計意圖】教師利用生活中熟悉的物質(zhì)以及碳中和等環(huán)保新理念，吸引學生的注意力，引入本節(jié)課要學習的知識點，明確本節(jié)課的任務目標。同時讓學生了解化學學科在促進人類文明和社會可持續(xù)發(fā)展有積極作用，讓學生樹立低碳環(huán)保理念，使學生的思維層次從前結構向單一結構過渡。

【環(huán)節(jié)二】實驗藥品的探究

（學生活動1：討論、分析）學生根據(jù)已有的知識說出可以產(chǎn)生CO2的反應，并通過小組討論，分析這些反應是否適用于實驗室制取CO2。

主要有幾類的反應：①動植物的呼吸作用產(chǎn)生CO2;②含碳元素可燃物的燃燒產(chǎn)生CO2;③碳、一氧化碳還原氧化物產(chǎn)生CO2。

學生通過小組討論分析，由于制得的氣體不純凈，或反應條件難達到等原因?qū)ι鲜龅姆磻龀隽朔穸ā?/p>

（教師問題驅(qū)動1）非?？上В陨系姆磻疾贿m合實驗室制取CO2，那由老師提供一份資料給大家，這些反應都能克服以上同學們說的幾個不足之處，教師展示大理石、碳酸鈉與稀鹽酸或稀硫酸能反應生成純凈的CO2氣體的資料信息，請同學們通過小組實驗來選取最適合的反應。

（學生活動2：小組實驗）學生通過小組實驗，根據(jù)反應速率的快慢情況，藥品的成本及來源等，通過分析討論，找出了最佳方案是大理石與稀鹽酸。

（教師問題驅(qū)動2）通過實驗大家找出了實驗室制取二氧化碳的反應藥品，請同學們歸納選取制備氣體藥品的原則。

（學生活動3：歸納總結）學生積極思考，總結出實驗藥品選擇的一般原則：制得的氣體要純凈;反應速率適中，氣體利于收集;反應條件易控制;藥品價廉易得。

【設計意圖】組織學生通過討論、實驗、分析得出實驗藥品的最優(yōu)選擇，了解選擇制取氣體藥品選擇需要考慮的因素，培養(yǎng)學生實驗探究、合作交流、證據(jù)推理、歸納總結的能力。引導學生開展思維活動，使學生的思維層次從單一結構發(fā)展為多點結構，進而提升其科學探究能力。

【環(huán)節(jié)三】實驗裝置的探究

（教師活動）組織學生觀察氧氣的實驗室制取裝置，討論一下氣體發(fā)生裝置和收集裝置選擇的原則。通過填寫學案的方式呈現(xiàn)。

（學生活動1）學生觀察氧氣的實驗室制法裝置圖，小結出決定發(fā)生裝置和收集裝置選擇的原則。

（學生活動2）學生應用自己總結的信息選擇出二氧化碳的發(fā)生裝置和收集裝置。

（學生活動3）學生利用儀器圖，進行拼拼樂游戲，用拼圖組裝多套裝置，在原裝置基礎上進行優(yōu)化。并說出不同裝置的優(yōu)缺點。

【設計意圖】回顧舊知，小結規(guī)律，通過分析出決定氣體發(fā)生裝置和收集裝置因素，并學以致用。通過儀器拼拼樂活動（見圖2學生課堂拼裝作品），讓學生在活動中體驗多套裝置組裝實驗，優(yōu)化實驗裝置，拓展學生發(fā)散思維，學生的思維層次從多點結構向關聯(lián)結構過渡，進而鍛煉學生的科學思維和以實驗為主進行證據(jù)推理的科學探究能力。

【環(huán)節(jié)四】制取氣體

（學生活動1：小組實驗）選一套裝置制取一瓶二氧化碳氣體，小組合作，討論、小結出實驗步驟。請成功制取出一瓶CO2氣體的小組分享實驗步驟，請未能成功制取出氣體的小組對照找出失誤的可能性，并重新制取。

【設計意圖】學生通過成功制取或失敗制取的體驗，得出實驗制取二氧化碳的步驟方法，同時也與課程開始布置下的任務相呼應。在培養(yǎng)學生實驗探究能力的同時，培養(yǎng)學生樹立嚴謹求實的科學態(tài)度，敢于提出并堅持自己的見解、勇于修正或放棄錯誤觀點、反對偽科學的科學精神。促使學生的思維層次從多點結構層次過渡到關聯(lián)結構，提升學生綜合解決問題的能力。

【環(huán)節(jié)五】總結出氣體制取的一般思路

教師和學生一起總結出氣體制取的一般思路和方法，并構建出氣體制取模型。

【設計意圖】由氧氣、二氧化碳實驗室制法總結出氣體制備的一般思路，從個體到普遍，得出氣體制備的模型，讓學生的思維進一步提升。學生的思維層次從關聯(lián)結構向抽象擴展結構過渡。

【環(huán)節(jié)六】知識運用

（練習）我們在實驗室里常用下列裝置來制取和收集氣體。

A? ? ? ? ? ? ? B? ? ? ? C? ? ? ? ?D? ? ? ? E? ? ? ? ? ? F

①硫化氫（H2S）是一種密度比空氣大且溶于水的氣體，實驗室常用塊狀固體硫化亞鐵（FeS）與稀硫酸反應制取硫化氫，實驗室制取硫化氫的發(fā)生裝置是，收集裝置 。? ?S：32? ?H：1

②驗室常用加熱固體甲和固體乙的混合物來制取氣體丙，則制取丙選用的發(fā)生裝置是;若收集氣體丙時只能用E裝置知丙的性質(zhì)可能有_______________、________……

【設計意圖】學生完成本課知識點的學習后，應用氣體制取的一般思路解決其它氣體的制備問題，使學生的思維從關聯(lián)結構層次逐漸過渡到抽象拓展結構層次，提升了學生的思維水平。

三、結論

該課是基于SOLO分類理論及核心素養(yǎng)下的氣體的制取研究實驗課，通過生活中的情境和碳中和等環(huán)保新理念引入課題，以制取出一瓶純凈的二氧化碳為任務，學生開展了實驗室制取二氧化碳的探究之旅，讓學生通過四個環(huán)節(jié)的合作探究，根據(jù)已有的實驗室制取氧氣的方法，最終由學生自行推導出二氧化碳的反應原理、實驗裝置、實驗步驟和檢驗方法，同時小結出反應原理、實驗裝置選擇的原則，最終形成氣體制取的思路和一般規(guī)律，即氣體制備模型，為以后學習新的氣體的制取打下了堅實的基礎。

參考文獻：

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[4]（美）Ralph W.Tyler 著.羅康，張閱譯.課程與教學的基本原理[M]，北京：中國輕工業(yè)出版社，2008.

[5]“教、學、評一體化”下的目標設計與達成——基于2017版課標附錄案例的批判性思考 楊玉琴 《化學教學》，2020年.09期，3-5.