曾青青　楊發(fā)福

［摘 要］逆向教學設計是“以理解為先”的教學設計，是促進“教、學、評”一體化、落實學科核心素養(yǎng)的有效方法。文章圍繞“金屬的腐蝕與防護”進行逆向教學設計，將“目標”“評價”“教與學”三者緊密連接，以深中通道的建設為主要教學情境，將實驗探究、小組匯報等表現(xiàn)性任務融入課堂教學中，為學生提供一個展示批判性思維、解決問題等能力的機會。實踐表明，逆向教學設計能夠更好地發(fā)揮學生的主觀能動性，促進學生思維的發(fā)展，培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)。

［關鍵詞］逆向教學設計；金屬的腐蝕與防護；核心素養(yǎng)；高中化學

［中圖分類號］? ? G633.8? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）23-0067-06

一、逆向教學設計概述

隨著新課程改革的不斷深入，化學教學不再局限于書本知識，而是在知識的基礎上更加注重培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)和綜合能力［1］。核心素養(yǎng)培養(yǎng)不僅是當下教育革新的核心任務，也是學科素質教育的關鍵內容［2］。新課標所提出的核心素養(yǎng)是指向高階位的目標，是學生需要通過專門的課程以及階段性的學習后才能逐步養(yǎng)成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。

20世紀90年代末，威金斯和麥克泰提出了一種新型的課程教學設計——逆向教學設計。逆向教學設計是促進“教、學、評”一體化、落實核心素養(yǎng)的有效方法，主要包括三個階段，即確定預期的結果（學習目標），確定合適的評價證據(jù)（評價方式），設計學習體驗活動（教學活動）（如圖1）。該教學設計強調關注學習者的需要，而并非教育者的需求。教師在開展教學活動之前，應先思考學生需要達到的學習目標是什么，哪些證據(jù)能夠表明該目標已經達成。

逆向教學設計以理解為先，即以學生真正理解所學的知識為教育目標。李世媛、支二娟等人以“補鐵劑中Fe2+、Fe3+的性質及其轉化”為例進行逆向教學設計，實踐表明該方法能夠激發(fā)學生對化學的學習興趣，促進學生對知識的理解，進而提高教學效率［3］。王曉軍、昌洪娟、劉偉利等人以“有機化合物的性質”為例，緊緊抓住“結構決定性質”這一核心觀念進行逆向教學設計，通過預測、分析、解釋等，讓學生的學習從傳統(tǒng)的“死記硬背”模式轉變?yōu)椤皻w納演繹”模式，促進學生思維的發(fā)散與凝練［4］。趙博涵、李淑花、江媛嬡等人以“鈉及其化合物”為例進行逆向教學設計，以教學目標為導向，設計了多元化的評價體系［5］。實踐表明，逆向教學設計能夠把學習興趣、化學學科價值、基本觀念等有機融合在一起，進而促進學生學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。與傳統(tǒng)的教學設計相比，逆向教學設計更符合我國目前的教育要求，更有利于促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展（見表1）。逆向教學設計將“學習目標”“評價方式”“教學活動”三者緊密相連。教師在設計評價任務時，應把教學目標、課堂教學重難點作為評價的中心，為學生的學習提供合適的支架，將他們的主觀能動性發(fā)揮到最大，從而提升他們的學習能力，培養(yǎng)他們的學科核心素養(yǎng)。

二、逆向教學實踐——以“金屬的腐蝕與防護”教學為例

“金屬的腐蝕與防護”是選修模塊《化學反應原理》中的內容?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版2020年修訂）》中指出要“了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的本質，知道金屬腐蝕的危害，了解防止金屬腐蝕的措施”。該學業(yè)要求表明學生要能夠運用電化學原理對生活中的金屬腐蝕現(xiàn)象進行分析解釋，選擇并設計防腐措施［9］。目前，部分教師還是采用傳統(tǒng)的講授法對該部分內容進行授課。學生被動學習，無法真正地理解和掌握電化學模型的應用，做題時經常出現(xiàn)知識混淆的情況，無法對知識進行有效的遷移應用，還停留在淺層認知上。本文首先結合課程標準，針對“金屬的腐蝕與防護”進行逆向教學設計，圖2展示的是逆向教學設計中的前兩個階段——確定預期的結果和確定合適的評估證據(jù)（表現(xiàn)性任務及其他證據(jù)）；接著，結合恰當?shù)乃颊咐?，以我國深中通道的建設為主要教學情境設計教學活動，并將本單元的教學任務劃分為2個課時。

（一）課時1：金屬的腐蝕

【情境導入】播放有關海底隧道深中通道建設的視頻。深中通道在建設的過程中面臨著許多挑戰(zhàn)（如圖3），其中包括主要材料之一的鋼鐵的耐腐蝕性的提升（即防腐）。

【提問】金屬腐蝕可能會給該項工程帶來哪些危害？生活中還有哪些腐蝕的現(xiàn)象？

學生1：若腐蝕嚴重，可能會導致隧道坍塌。

學生2：水龍頭生銹、建筑物損壞，造成經濟損失。

學生3：管道生銹導致氣體或液體泄露，可能會引發(fā)爆炸。

設計意圖：以深中通道的建設為案例進行情境導入，展示我國科學技術的進步，激發(fā)學生的民族自豪感，讓學生認識到研究“金屬的腐蝕與防護”對我國各個行業(yè)具有重要意義，進而激發(fā)學生的學習動力，培養(yǎng)學生的社會責任感，發(fā)揮課程的育人功能。通過課堂提問，引導學生根據(jù)情境對生活實際問題進行思考，調動學生學習的積極性。

【提問】深中通道處于海水環(huán)境中，調查發(fā)現(xiàn)，海邊的金屬更容易發(fā)生腐蝕，這是為什么呢？發(fā)生的是哪種腐蝕？

【學生預測】形成了原電池，加速腐蝕。

【問題引導】如何證明形成了原電池？正、負極的產物分別是什么？

【實驗設計1】某小組用氯化鈉溶液模擬海水環(huán)境，實驗裝置如圖4所示。

【實驗記錄】檢流計的指針發(fā)生偏轉，說明有電流產生，即反應過程中發(fā)生了電子轉移，證明形成了原電池。正、負極產物的鑒別如表2所示。

設計意圖：引導學生在已學的原電池相關理論的基礎上，設計實驗模擬海水環(huán)境中的鋼鐵腐蝕，讓學生學以致用，同時培養(yǎng)學生的合作探究能力。教師根據(jù)學生方案設計的合理性、實驗操作的規(guī)范性、能否正確書寫電極反應式以及總反應式等為標準進行評價。

【提問】不同環(huán)境下，鋼鐵發(fā)生腐蝕的原理相同嗎？

【實驗設計2】某小組設置了一組不同環(huán)境下的鋼鐵腐蝕對照實驗（如圖5）。

【實驗記錄】裝置①：導管液面上升；裝置②：導管液面下降。

【分析】根據(jù)實驗可知，在NaCl環(huán)境下發(fā)生的是吸氧腐蝕，所以導管液面上升；在酸性環(huán)境下發(fā)生的是析氫腐蝕，有氫氣生成，所以導管液面下降。

設計意圖：讓學生結合控制變量的思想設計合理的對照實驗，驗證不同環(huán)境下鋼鐵發(fā)生腐蝕的類型，充分調動學生學習的積極性和主動性，培養(yǎng)學生“科學探究與創(chuàng)新意識”的核心素養(yǎng)。

【匯報展示】基于上述實驗，引導學生分析歸納吸氧腐蝕與析氫腐蝕的區(qū)別與聯(lián)系，并派代表進行匯報展示。（表3展示的是其中一個小組的結論）

設計意圖：讓學生基于實驗進行歸納總結，引導學生在尋求理解的過程中成為知識的自主建構者。通過小組相互討論、交流，最后進行匯報展示的環(huán)節(jié)，可促進學生語言表達能力的提升和邏輯思維的發(fā)展，進而培養(yǎng)學生“證據(jù)推理與模型認知”的核心素養(yǎng)。

【創(chuàng)設情境】取兩支試管分別加入打磨過的鋅片（幾乎不含雜質）并滴加適量的鹽酸，向其中一支試管滴加硫酸銅溶液。提出問題：滴加硫酸銅溶液前有什么現(xiàn)象？

【學生活動】動手實驗，觀察現(xiàn)象，并回答：有氣泡產生。

【追問】向其中一支試管中滴加硫酸銅溶液，兩支試管中的現(xiàn)象有無差異？

【學生活動】動手實驗，觀察現(xiàn)象，并回答：加入硫酸銅溶液的試管中氣泡產生的速率更快。

【提問】為什么在加入硫酸銅溶液后，氣泡產生的速率更快了？根據(jù)上述實驗，能得出什么結論？

【交流分析】未加入硫酸銅溶液時，鋅與鹽酸發(fā)生反應：Zn+HCl = ZnCl2+H2↑，屬于化學腐蝕；加入硫酸銅溶液后，鋅與硫酸銅發(fā)生置換反應，置換出的銅和鋅構成原電池，屬于電化學腐蝕。上述實驗說明電化學腐蝕的速率更快，并且兩種腐蝕通常是同時發(fā)生的。

【歸納小結】根據(jù)是否形成原電池，把金屬腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕。

設計意圖：教學中教師扮演資源的提供者和促進者的角色，逐步引導學生進行實驗探究，加深學生對新知識的理解，幫助學生完成知識體系的建構。

（二）課時2：金屬的防護

【問題導入】深中通道中的鋼殼沉管為何能做到一百年不被腐蝕？

【資料展示】鋼殼沉管所采用的防腐措施：“預留腐蝕厚度+重涂裝+外置犧牲陽極塊”三重鋼殼防腐技術。部分涂裝方案如表4所示。

【提問】上述涂裝方案是通過什么原理來進行金屬防護的？

學生：在金屬的表面覆蓋保護層，隔絕水和空氣。

【引導】金屬保護層不僅可以“涂”出來，還可以“電”出來。

【仿真實驗】電鍍銅（如圖6）。

【交流分析】在被保護的物品上鍍上一層金屬膜，其中陽極為鍍層金屬（通常采用耐腐蝕的金屬：銅、鎳等），陰極為待鍍的物品，電解液為含鍍層金屬陽離子的溶液。通過該方法能夠增強金屬的抗腐蝕性。

設計意圖：以深中通道建設過程中采取的相關防腐措施為例，讓學生意識到化學對生產生活具有重要的作用。利用仿真實驗，讓學生分別從宏觀和微觀兩個角度去觀察、描述物質發(fā)生的變化，進而歸納總結出電鍍模型，培養(yǎng)學生“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認知”的核心素養(yǎng)。

【展示】鋼殼沉管的外殼有類似管子一樣的銀白色長條（如圖7）即外置的犧牲陽極塊，其主要成分為：Al-Zn-In（鋁-鋅-銦）。

【活動探究】犧牲陽極的陰極保護法實驗裝置如圖8所示。

【交流分析】圖8裝置構成了原電池，有電流產生，所以電壓表的指針發(fā)生了偏轉。在鐵片附近滴入2滴鐵氰化鉀溶液，無明顯現(xiàn)象，說明溶液中不存在Fe2+，即鐵片不發(fā)生反應；有氣泡產生，是由于溶液中的H+得到電子生成了H2。

【提問】上述實驗中，鐵是被保護的金屬，在金屬種類不變的條件下，如何保護鋅片？

【提示】能否把裝置改成電解池？此時，電池的正負極該如何連接？

【探究分析】某小組設計了兩個對照實驗裝置（如圖9）。分析可知，圖9中的裝置①能夠達到保護鋅片的目的，即被保護的金屬應與電源負極相連。

教師：根據(jù)上述實驗，歸納總結出兩種電化學保護法的原理及要求。

【歸納總結】兩種電化學保護法的相關知識點如表5所示。

【課后習題】①如何延長共享單車的使用壽命？②我國船舶采取了哪些防腐措施？對應的防腐原理是什么？

設計意圖：根據(jù)鋼殼沉管的外置犧牲陽極塊構建模型，引導學生分別從“原電池模型”和“電解池模型”對其進行猜想驗證，從宏微結合的視角對其進行分析，建構正確的電化學模型，發(fā)展學生“證據(jù)推理與模型認知”“宏觀辨識與微觀探析”等核心素養(yǎng)。課后習題的設置能夠檢驗學生對所學知識的遷移應用能力，評估學生對知識點的理解程度，給教師提供反饋信息，從而促進教學的改進。

（三）課堂實踐評價

教學實踐后，對兩種教學模式下的學生表現(xiàn)進行對比，結果如表6所示。

課后，學生在教師的引導下完成個人評價表（如表7）的填寫。學生個人評價表中的評價類型分為學生自評、小組評價以及教師評價。該表能夠幫助學生進行自我總結和反思，讓學生意識到自身存在的問題，也有助于教師了解學生的學習情況，進而促進教學改進。

部分學生個人評價表的填寫情況如圖10所示。

部分學生個人評價表的填寫情況如圖10所示。

從圖10可以看出，學生自評的結果與教師評價的結果較為接近，即75%左右的學生（自評結果為A和B）能夠主動參與課堂活動且能夠有效地將所學的知識應用于新問題的解決中。由此可見，逆向教學設計能夠提高學生學習的積極性與主動性，促使學生勇于質疑、表達自己的觀點與想法，并將知識進行有效的遷移應用，即能夠根據(jù)所學知識提出多種有效的問題解決方案，進而加深對知識的理解。

該教學模式要求學生課前做好充分的預習準備，同時教師在設計評價任務以及相關教學活動時，要緊緊圍繞教學目標并充分考慮學生的學情。在教學過程中，教師要適時地進行引導，及時幫助學生解決疑難問題。

從教學實踐來看，傳統(tǒng)教學模式有利于教師更好地把控課堂節(jié)奏和系統(tǒng)地傳授學科知識，但未能充分地發(fā)揮學生的主動性，缺乏培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維的機會；而逆向教學模式能夠給學生提供更多自主思考的空間，通過小組之間的交流討論、合作探索，更好地發(fā)揮學生的主觀能動性，促進學生思維的發(fā)展。

三、總結

本文以“金屬的腐蝕與防護”教學為例進行了逆向教學設計的探索。在教學過程中，教師將評價融入課堂活動，引導學生通過小組合作的形式解決問題，從而使學生在解決問題的過程中加深對知識的理解，同時通過課堂評估為學生提供展示批判性思維、解決問題等能力的機會，促進學生化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。此外，課堂評估還能夠為教師提供有意義的信息反饋，幫助教師更好地調整教學。鑒于時間以及實踐范圍有限，筆者僅在少部分學生中進行實踐調查，并沒有進行大面積的推廣應用。今后，需要更多的教師去探索逆向教學模式，設計更適合、更科學的評價方式和評價標準，并通過不斷的實踐與反思去進一步完善。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

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（責任編輯 羅 艷）