鄭雪珍 肖雪紅 江昌標
摘要:“雙減”政策背景下,亟須提高作業(yè)的有效性,發(fā)揮作業(yè)應有的作用。通過設計單元鞏固性、拓展性、實踐性等作業(yè),促進學生知識理解,形成結構性、系統(tǒng)性知識,解決各單元學習問題的思路方法,發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)。本文以“應用廣泛的酸、堿、鹽”單元為例,開展基于知識理解的結構化單元作業(yè)設計。
關鍵詞:初中化學;知識理解;核心素養(yǎng);單元作業(yè)設計
文章編號:1008-0546(2023)08-0025-04?? 中圖分類號:G632.41?? 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2023.08.005
一、單元內容分析與作業(yè)目標設計
1.單元內容分析
滬科版九年級化學教材“應用廣泛的酸、堿、鹽”單元,主要知識涵蓋溶液的酸堿性、酸堿鹽的性質、用途及轉化、中和反應、金屬活動性順序、復分解反應等內容。教材把分散在前面各章節(jié)學習的有關酸堿鹽知識和物質性質、變化、反應類型,進行結構化、系統(tǒng)化總結,并概述酸、堿、鹽各類物質的性質、變化、用途,形成化學觀念,培養(yǎng)學生分析、比較、歸納、概括等能力。
本單元內容的教學應促使學生初步形成酸、堿、鹽結構性知識體系,分類認識身邊的化學物質,形成“結構決定性質,性質決定用途”的“構、性、用”觀念,以及同類物質具有結構、性質相似性和在一定條件下各類物質相互轉化的觀念。引導學生認識酸堿性對人體健康、農作物生長的重要性,通過酸堿性調控,更好地為人類生產、生活服務的責任和意識。
2.單元作業(yè)目標設計
通過整體性優(yōu)化單元作業(yè),充分發(fā)揮單元作業(yè)的鞏固性、拓展性、探究性等功能,提升學生的學科核心素養(yǎng)。[1]同時,促進學生進一步理解酸堿鹽性質以及相互之間的關系,使化學知識系統(tǒng)化、結構化、功能化,[2]提高學生綜合應用知識解決問題的能力,促進化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。其中,鞏固性作業(yè)側重于復習鞏固學生對溶液酸堿性以及化學測量、物質性質和應用,物質檢驗、鑒別、除雜、分離、金屬活動性,微觀模型圖表征知識等基本知識和能力的認識、理解和應用;拓展性作業(yè)側重于對曲線坐標圖知識、標簽信息題、微粒運動、推斷題和氣體的制取等知識、能力的遷移應用與創(chuàng)新;探究性作業(yè)針對碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉的性質開展綜合性探究,通過實踐性作業(yè),培養(yǎng)學生的合作學習能力,觀察與動手等綜合能力。
基于上述分析,我們設計了“應用廣泛的酸、堿、鹽”單元作業(yè)目標,如表1所示。
二、單元作業(yè)設計要求
單元作業(yè)設計和測評必須依據《義務教育化學課程標準(2022年版》和教育部《關于加強初中學業(yè)水平考試命題工作的意見》的要求,落實立德樹人根本任務,引導教學方向,培養(yǎng)學生的綜合能力和素質,促進學生全面發(fā)展。[3]因此,作業(yè)設計必須要聚焦核心素養(yǎng),培養(yǎng)學生必備知識和關鍵能力,實現教育價值和功能。
1.創(chuàng)設真實情境,開展問題探究
在作業(yè)設計時,應結合教學內容,聯系貼近學生具體的生活、生產實際問題,創(chuàng)設真實問題的情境,激發(fā)學習興趣,促進學生知識理解和應用,建構結構化知識,形成從化學視角思考問題、解決問題的思路和方法。
例如,在日常生活中如何正確使用和保存潔廁靈?鋇餐透視能否服用碳酸鋇?能否用鐵桶盛裝農藥波爾多液?烘焙糕點時加入適量小蘇打的作用是什么?月季花喜愛酸性土壤,最好施用溶液pH 為多少的氮肥?銨態(tài)氮肥如何使用和保存?酸性土壤如何改良等問題討論。
設計上述鞏固性作業(yè),讓學生充分關注化學與生產生活實際的聯系,體會到化學的實用價值和學科魅力,并在解決實際問題的過程中提升關鍵能力,形成正確的價值觀,達到“教真實的化學,學有用的知識”的目的和功效。
2.拓展生活素材,設計探究實驗
科學探究與實踐是經歷實驗探究,基于學科和跨學科實踐活動形成的學習能力,是綜合運用化學等學科的知識和方法的能力和品格。[1]以日常生活中或者平時實驗中學生熟悉的一些物質,設計探究性實驗家庭作業(yè),深度認識理解酸堿鹽性質和用途,促進學生知識理解應用,培養(yǎng)探究能力。
如設計拓展性作業(yè),讓學生在家中探究紫甘藍能否作酸堿指示劑?
教師通過導學案引導學生明確實驗目的,根據實驗原理設計實驗方案,開展實驗,觀察實驗現象,分析證據,推測解釋結論等。學生通過自制紫甘藍酸堿指示劑,觀察紫甘藍汁液在醋、蘇打水、肥皂水、水和食鹽水中顯示的顏色,深刻認識酸堿指示劑與酸或者堿溶液發(fā)生的化學變化,掌握實驗探究的一般思路與基本方法。
3.依托核心知識,形成化學觀念思想
化學觀念是認識物質及其變化和解決實際問題的基礎。[1]化學核心知識是形成化學觀念的載體,形成化學觀念不僅需要學生能夠記憶概念、規(guī)律,還要在情境中體會化學知識的運用,加深對化學概念、規(guī)律的理解。
(1)依托核心知識,形成“構、性、用”觀念
學生通過了解溶液的酸堿性、常見酸堿鹽的性質,分析比較和歸納各類物質的共性,然后從組成上探析物質共性的原因,預測同類物質的基本性質,形成同類物質一般具有結構相似,性質相似等觀念。如酸的水溶液中陽離子全部是H+,堿的水溶液中陰離子全部是 OH-,因而酸、堿各具有相似的化學性質。在學習常見酸堿鹽時,運用酸堿鹽知識解決實際問題時,應從物質結構入手,分類認識它們的性質,了解它們的用途,最終形成“構、性、用”學科觀念及解決生產、生活和科研中的實際問題的思路方法。
例如,下列物質的性質與用途是否匹配:石墨質軟,可作電池的電極材料;酒精具有可燃性,可作燃料;活性炭具有吸附性,可用于脫色制白糖;氫氧化鈉能與鹽酸反應,可以治療胃酸過多。
這些問題,需要學生熟悉石墨質軟具有導電性,適合作鉛筆知識,但不能作為電極,因為作電極是利用其具有導電性而不是質軟性;酒精具有可燃性可以作燃料;活性炭結構疏松多孔,具有很強的吸附性,可作白糖脫色劑;氫氧化鈉具有腐蝕性,不可以治療胃酸過多。通過“物質性質與用途”匹配性作業(yè)練習,培養(yǎng)了學生分析、比較、推斷能力,明確了常見物質的性質及用途的對應關系,深入理解了有關物質的性質和用途,深化了“性質決定用途、用途反映性質”的核心觀念。
(2)設計化學三重表征作業(yè),促進核心知識理解
化學學科區(qū)別于其他學科的思維特點是:為了認識物質的變化、性質,一般先從宏觀實驗化學事實入手,再從微觀角度認識化學反應的實質,運用化學符號進行表征,深入理解運用。因此,應該充分設計化學表征鞏固性、拓展性作業(yè),引導學生從宏觀、微觀、符號視角分析和解決反應中的有關問題,理解反應的本質,形成化學學科觀念和能力。
在氫氧化鈉溶液中,滴入幾滴無色酚酞后,溶液變紅,再將稀鹽酸滴入該紅色溶液中直至溶液變成無色。其溶液中微觀離子變化如圖1所示。問:
①反應后溶液pH是否等于7?
②反應后溶液中是否僅有Na+和Cl-?
③寫出該反應的化學方程式;
④該反應本質是否是H+和OH-反應生成了水?
⑤分析反應前后該溶液中元素的種類、離子的種類和數目變化情況。
解決上述問題,學生需要掌握物質類別和性質,了解中和反應特征,能夠從微觀角度分析理解其中的變化,知道溶液中離子的反應特點和規(guī)律,知道溶液酸堿性的變化情況等知識。同時,理解元素符號、化學式、化學方程式表示方法和意義,認識中和反應的實質,形成獨特的化學表征思維方式。
(3)設計推斷題作業(yè),強化物質分類觀和轉化觀
分類觀、變化觀是重要的化學學科的核心觀念。學生憑借物質的類別,往往可以類比推測物質的性質,了解物質的性質變化,研究物質的制備等問題。因此,建立物質“類別→性質→變化”核心概念思維模型,是學習知識和解決問題的重要方法。[1]因此,通過物質的轉化建立物質間的關系圖,完善一種物質到一類物質的認識,逐步形成物質的轉化是有條件的、有規(guī)律、有價值的觀念。
甲、乙、丙、丁是常見的四種化學物質,它們均含有同一種元素。其中甲和乙兩物質的組成元素相同,乙可用于人工降雨,丙是石灰石,其主要成分是碳酸鈣,常溫下,丁是呈液態(tài)的常見氧化物。它們之間在一定條件下,可以發(fā)生如圖2所示的相互轉化關系。請推測甲的化學式為;乙→丁的化學方程式為;丙→丁的化學方程式為。
根據物質的性質及其相互轉換關系推測物質,需要學生熟悉各類物質的化學性質及其轉化,學會分析和推理。從題干信息可知,乙是干冰,即二氧化碳;丙是碳酸鈣;丁常溫下呈液態(tài)的常見氧化物為水。據此,可以推測出甲的化學式為 CO,乙→丁,丙→丁的
化學方程式分別為 CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+ H2O; CaCO3+2HCl CaCl2+ H2O+ CO2↑。
通過適當的推斷題練習和歸納整理,掌握各類物質之間的相互關系,形成系統(tǒng)化、結構化知識,培養(yǎng)分析論證推理等能力。
(4)設計“控制變量和對比實驗”作業(yè),培養(yǎng)學生學科學習方法
“控制變量,對比實驗”是化學學科重要的實驗探究方法。因此,設計綜合性、鞏固性作業(yè),讓學生探究問題,掌握“控制變量,對比實驗”的解題思路和方法,解決化學實際問題,形成規(guī)律性等認識,具有重要意義。
例如,某實驗小組取等體積、等濃度的稀硫酸分別與等質量片狀鎂、鋅、鐵金屬反應,探究在相同條件下,金屬與酸反應的規(guī)律,用溫度傳感器測得反應溫度變化曲線如圖3所示。
①為什么要取等體積、等濃度的稀硫酸參加反應?
②分析反應中溫度升高的原因。
③根據曲線總結出金屬活動性的相關規(guī)律。
學生必須掌握實驗設計“控制變量,對比實驗”原則,在有多個變量的反應中,保持1個自變量,才能夠對比出實驗中因變量的關系。因此,取等體積、等濃度的稀硫酸與等質量、片狀的金屬反應,才能保證單一自變量。根據溫度傳感器測量出反應溫度變化曲線可知:上述三種金屬與稀硫酸反應,均為放熱反應,反應后溶液溫度逐漸升高。其中鎂與稀硫酸反應放出的熱量最多,溶液溫度最高,鋅和鐵與稀硫酸反應放出熱量依次降低,溶液溫度也依次降低,所以相同條件下,金屬越活潑與酸反應放出的熱量越多。
通過上述作業(yè),加深了對“控制變量和對比實驗”方法的理解,提高了圖像分析應用、證據推理及模型認知的能力。
(4)發(fā)展科學思維,強化創(chuàng)新意識
在解決化學問題中運用科學方法,形成的質疑批判能力和創(chuàng)新意識。[1]教師在設計單元作業(yè)時,可以結合實驗事實和數據,以裝置圖、表格、坐標圖等形式,讓學生運用分析、比較、綜合、歸納等方法學習。還可以設計一些開放性探究性作業(yè),鼓勵學生從不同的角度進行探究,引導學生分析、比較、評價實驗方案,選取最優(yōu)方案。
例如,讓學生設計實驗方案,驗證長期敞口存放的氫氧化鈉溶液是否變質。考查學生理解題意,實質考查堿類及碳酸鹽的性質,才能夠設計實驗方案、評價實驗方案、進行實驗驗證。通過實驗作業(yè),培養(yǎng)學生具備物質轉化觀,提高分析推理論證能力、開放性思維能力。
三、教學總結與反思
設計單元作業(yè)是初中化學教學中不可缺少的環(huán)節(jié),也是學生鞏固知識、提升能力和發(fā)展學科核心素養(yǎng)的重要途徑。通過設計單元鞏固性作業(yè)、拓展性作業(yè)、探究性作業(yè)及實踐性作業(yè),及時發(fā)現并糾正單元學習過程中存在的問題,拓展學生知識視野,培養(yǎng)探究能力;同時,開展探究性實驗和綜合性、實踐性作業(yè),培養(yǎng)學生綜合素質和學科核心素養(yǎng),從而提高單元復習的效率。
通過單元作業(yè)設計,引導學生梳理單元內容知識,促進知識關聯,理解核心知識概念,形成結構性系統(tǒng)性網絡知識,培養(yǎng)學生分析、比較、歸納、分類的能力和落實學科核心素養(yǎng)。
單元作業(yè)設計,是幫助學生鞏固知識,拓展視野,提升能力,落實立德樹人,發(fā)展學科核心素養(yǎng)的一個重要途徑。需要教師精心、高效和創(chuàng)新性地設計單元作業(yè),通過“鞏固性、拓展性、探究性和實踐性作業(yè)”的練習,立德樹人,發(fā)展學生必備品格和關鍵學習能力。
參考文獻
[1]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準(2022年版)[S].北京:北京師范大學出版社,2022.
[2]張笑言,鄭長龍.基于學科理解的學習任務設計策略[J].化學教育(中英文),2021,12(9):41-44.
[3]中華人民共和國教育部.關于加強初中學業(yè)水平考試命題工作的意見.教基[2019]15號[N],2019-11-20.