基于发展学生核心素养的主题式教学设计实践探索

邓小进

摘要：以复习课“化工流程题”为例，通过感知工业生产，赏析高考试题，体悟解题策略三个教学环节，让学生感知真实有用的化学。期望通过主题式教学设计的实践探索，更好地发展学生的核心素养。

关键词：教学设计;化工流程;核心素养;主题式教学

文章编号：1008-0546（2018）12-0055-04中图分类号：G633.8文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.12.018

一、设计思想

1.研究背景

随着“学生发展核心素养”的发布和“化学学科核心素养”的界定，如何在高三复习中发展学生核心素养成为研究和创新实践的主题。而江苏高考第16题化工流程题在高考中区分度高。究其原因是情境新，信息量大，知识综合应用能力要求高。如何把“实际问题解决”和“发展学生素养”有机结合起来，笔者试图通过赏析“铝土矿”为情境的化工流程题，建立问题解决的模型，达成学生能力和素养的提升。

2.设计思路

（1）教学目标

基于江苏化学卷“厚基础、重实践、提能力”的特色，着眼核心素养，制定了本节课的教学目标：

①以铝土矿为载体，理解化学反应原理，能书写新情境下的化学反应方程式。

②通过实验探究、自主互助、交流讨论、反思评价等活动，建立问题解决模型，提升信息加工处理及知识综合运用能力。

③通过赏题、审题、做题、讲题、命题等过程，体悟真实、有用的化学。

（2）重点、难点

重点：①信息加工处理的一般方法。

②实验探究的一般方法。

③建立解化工流程题的模型。

难点：认识试题特点，归纳解题策略，感悟命题思想。  本节课从感知真实的化工生产出发，通过链接课本，真题赏析、拓展研究、交流分享、资料链接、命题体验等活动来提升学生的能力和素养，期望实现重、难点的突破。

（3）教学流程（图1）

本节课通过观看化工生产视频导入，激发学生兴趣，引发学生思考。从化工生产流程过渡到课本中铝土矿提取铝以及2017年高考题中的流程。通过对比研究流程中的不同和共同之处来认识试题特点。不同之处在碱溶后试题中加NaHCO3溶液（课本中通CO2）生成Al（OH）3。通过做（2）（4）两小问重构信息处理的一般方法，同时感受工业生产中通过资源循环利用达到效益最大化。共同之处在于流程中都采取了堿溶和电解氧化铝产生铝的方法。深入分析发现试题中碱溶时并不是课本中所学情况，引发认知冲突，转变认识。这时候进行拓展研究铝与酸（盐酸和硫酸）的反应。在研究中重构实验探究的一般方法及在问题解决中优化信息的呈现形式的重要性。之后完成（1）（3）两小问，感受试题中反映了真实的化学。通过自主完成第5小问后的交流与讨论，形成解决化工流程题的模型。在对2017年高考题完成赏题、审题、做题、讲题之后进行归纳和小结试题特点以及解题策略。课后再进行自主命题体悟化工生产与化学反应的联系，提升能力和素养。

二、课堂实录

环节一：感知工业生产

【导入】观看铝土矿提取铝的工业生产视频

【问题1】你有什么问题？

【学生】S1：破坏了环境（社会责任）;S2：建议氧化铝和铝联合生产（效益）;S3：工艺要改进（核心反应）;S4：可以开发新原料（创新思想）;S5：质疑氧化铝的生成（质疑精神）;……

【教师】该视频中化工流程的呈现形式是什么？

【学生】设备为主线。

【教师】课本中铝土矿提取铝的流程大家还有印象吗？

【投影图片】展示课本中铝土矿提取铝的流程。

【教师】流程的展示形式是什么？

【学生】实际操作为主线。

设计意图：通过视频观看，激发学生的学习兴趣，感知化工生产工艺，让学生体会化学是真实有用的。引导学生关注视频中化工流程的表现形式（设备），过渡到课本中的化工流程图（操作），为下面环节研究试题中的化工流程做好铺垫。

环节二：赏析高考试题

【教师】教材中的流程与高考题中的流程的主线反应有什么不同之处？

【学生】不同之处在碱溶后试题中加NaHCO3溶液（课本中通CO2）生成Al（OH）3。

【教师】请完成试题（2）（4）两小问。

【教师】电解Ⅱ设计的目的是什么？

【学生1】NaHCO3可以循环利用，提高效益。

【教师】有补充吗？

【学生2】还有NaOH。

【教师】展示电解方程式。

【投影】新情境方程式书写 = 一般方法+试题目的。

【教师】交流讨论（2）的解题过程。

【交流分享】

【学生1】NaHCO3溶液显碱性导致溶液pH增大。

【学生2】NaHCO3和NaAlO2生成Na2CO3和Al（OH）3沉淀，NaAlO2溶液碱性强于Na2CO3溶液，可见溶液pH减小。

【学生3】第一步碱溶的时候NaOH应该过量，NaHCO3应该先和NaOH反应，导致溶液pH减小。

【教师】非常好，第二问中信息非常多，信息素养越高，解题才能越精准。

【投影】信息处理加工方法（图2）

设计意图：让学生在做题中感受工业生产中的循环利用，感悟到试题的真。在方程式书写环节让学生感受到基础（一般方法）的重要性，同时要读懂题目设计的意图，两者缺一不可。第二问信息量大，在学生交流讨论环节中逐步形成信息加工处理的一般方法。

【教师】教材中的流程与高考题中的流程的主线反应有什么相同之处？

【学生】都是碱溶法，都是电解氧化铝制铝。

【追问】碱溶时反应是什么？

【学生1】氧化铝和氢氧化钠溶液反应。

【学生2】碱溶时还有SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

【追问】溶解时呢？

【学生】静悄悄，学生陷入了沉思。

【教师】化工生产中涉及的反应比较复杂，我们的经验不一定正确，具体问题要具体分析，要学会证据推理，下面我们利用微型实验盒来探究我们比较熟悉的铝与酸（盐酸、硫酸）的反应。

【学生】教室热闹起来，不少人准备动手。

【教师】停，大家知道实验探究的一般方法吗（图3）？

【学生】静悄悄，学生陷入思考。

【投影】

【教师】大家来讲讲有什么现象，依据是什么？

【学生1】有气泡产生，因为会生产氢气。

【学生2】开始可能没什么现象，因为铝表面有一层致密的氧化膜。

【学生】开始做实验。

【交流分享】

【学生1】硫酸几乎不反应，盐酸开始也不反应，后来反应了，越来越剧烈。

【追问】解释下。

【学生】硫酸不反应是因为氧化膜的原因，盐酸可能是氯离子和铝离子的配位作用。

【投影】

【教师】如果我这样表达（图4）是不是很清楚？

【学生】齐声说是。

【教师】了解信息呈现形式（图5），选择哪种形式很关键。

【投影】

【教师】证实猜想，我们还可以进行文献研究。

【教师】知网搜索氯离子对金属及其化合物与酸溶液反应的影响。

设计意图：通过铝土矿碱溶过程中二氧化硅和碱的反应，引发学生的认知冲突。通过探究铝与酸的反应（硫酸和盐酸），重构实验探究的一般方法，培养学生文献检索的意识。让学生认识到实际工业生产的复杂性，引导学生寻找隐藏反应，为下一个教学环节做铺垫。

【教师】展示电解氧化铝熔炉的图片，请学生回答问题（3）。

【学生1】石墨电极可能参与了反应，所以容易被消耗。

【学生2】关键信息是电解氧化铝生成铝和氧气，在高温下碳和氧气反应了，所以容易被消耗。

【教师】抓住了关键信息，围绕了显性信息，挖掘了隐藏信息。给你点个赞。

【教师】请完成第（5）小问。

【学生】做题。

【交流分享】

【学生1】核心信息是铝和氮气的反应，隐藏反应是氯化铵高温下分解产生了氨气和氯化氢气体。可能是它们对反应有促进作用。

【学生2】铝表面有一层致密的氧化膜，应该是氯化氢气体有破膜效应。

【教师】找到了隐藏的氧化膜，排除了干扰信息，很好！

【投影】

设计意图：通过展示真实的熔炉的图片，把学生从单一的文字信息带到真实的化工生产。高温条件下氧气的产生，自然想到碳和氧气的反应。第五问中氯化铵的分解容易想到，产生了氨气与反应物氮气好像有联系，这是一个干扰信息。此时学生需基础知识扎实，知道铝表面存在氧化膜，想到氯化氢的破膜效应。此题迎刃而解。通过这题引导学生建立解题模型（图6），把复杂问题简单化，找到解题策略。

环节三：体悟解题策略

【自主与互助】

【教师】请归纳化工流程题的特点。

【学生1】来自真实的化工生成;问题紧紧围绕原理处理，核心反应以及产品的分离和提纯。

【学生2】化工流程题由三部分组成。

【学生3】化工流程表现由设备或者由操作构成。

【追问】还可以有什么构成吗？

【学生4】还可以由主要反应构成。

【教师】很好！

【投影】

【教师】你觉得解决化工流程题有哪些策略？

【学生1】信息加工处理好;建立解题模型。

【学生2】瞄准核心反应。

【学生3】要用经验，但不能被经验束缚。

【投影】

设计意图：通过归纳试题特点，寻找解题策略活动，进一步巩固知识和方法，同时为后面的自主命题做好铺垫。

【小结提升】

【问题】工业生产关注哪些方面？

【学生1】工业生产关注环保，效益，安全。

【学生2】原材料，能耗，设备。

【问题】化学反应研究哪些方面？

【学生1】反应原理。

【学生2】速率，限度，条件等。

【學生3】操作，装置。

【投影】

设计意图：让学生认识到工业生产目标的实现与化学反应息息相关（图7），引导学生认识到化学对社会进步的重要贡献，同时为学生通过自主命题活动更好地理解化工流程题做好铺垫。

【拓展视野】

【教师】比较拜耳法和碱石灰烧结法制备氧化铝，看看你有什么发现？

【自主命题】

【教师】课后请根据题头和题干，自主命制题支，并提供答案，要求立意高、设问巧、答案准。

设计意图：通过比较两种工艺流程，感受化学工艺，为实验综合题的复习做铺垫，同时释疑氧化铝的产生，发展学生变化观念与平衡思想的素养。通过尝试命题，让学生站在高考命题者的角度，感知情境，感受设问，感悟立意，从而提升能力和素养。

三、教学反思

“主题式复习”是通过精选素材，创设真实的情境，引发一系列的问题，开展相关的活动，在活动中重构知识，转变行为，提升学生的能力和素养。本节课围绕2017年江苏化工流程题，研究了试题的来源、特点以及解题策略。在教学过程中学生参与度高，问题分析的透，策略找的准，教学效果好。下面从三点具体谈谈体会。

1.“主题式复习”促进了学生的深度学习

深度学习是一种基于高阶思维的理解性学习。布卢姆等人在认知学习领域把教学目标分为六个层次：识记、理解、应用、分析、综合和评价。第一和第二层次为浅层学习，后面几个层次属于深度学习。例如2017年高考流程题第5小问，如果告知学生铝表面有氧化膜，氯化铵分解产生的氯化氢气体会破坏氧化膜，学生都懂，但下次遇到问题依然无从下手。本节课则是通过一系列的问题培养学生的能力和素养，如在铝与酸反应实验探究中让学生先猜想，猜想的过程就是引导学生进行知识应用的过程，现象出来以后的分析，让学生感受信息的呈现形式会让推理更清晰。在问题解决中通过学生及时评价优化了信息加工处理的方法。到了解决复杂环境中的问题的时候学生就能够处理好相关信息，顺利解决问题。整节课将学科知识和方法镶嵌于问题解决中，所有的问题都需要学生分析、比较和决策。这样的学习显然属于深度学习。

2.“主题式复习”转变了教师的教学行为

现在的高考模式化学已经没有太多的时间给学生多练，精讲精练成了好多老师的选择，然而结果往往是学生遇到复杂情境，运用化学知识进行综合分析的能力跟不上。究其原因还是老师讲得透，学生悟的少，识记多，理解少，更高阶的思维过程则少之又少，学生的能力素养提升较慢。所以高三复习的走向由“多讲多练”“精讲精练”“少讲多学”，复习方式的转变实际上是教师教学行为的转变。“主题式复习”紧紧围绕高考难点，精挑细选素材，用问题引领学生一步步解析高考试题，寻找解题策略，体悟命题思想。例如本节课化工流程，就选择了“铝土矿”的提取作为情境，把试题与真实、有用的化学紧密联系在一起，通过自主互助、实验探究等方法，找到了解题的策略，体悟到了命题的思想，提升了学生的能力和素养。

“主题式复习”从根本上转变了教师的教学行为，教学设计让学生更积极地参与课堂、一系列的问题把学生引向了深度学习，为高三复习课指明了方向。

3.“主题式复习”落实了学科的核心素养

本节课在观看化工生产的视频时就有同学提出氧化铝的产生提出质疑（拓展视野中有关照），并提出氧化铝和铝能不能联合生产，提高效益。在铝与酸的实验探究过程中敢于大胆想象，结合已有知识提出铝与盐酸反应会较快，这体现了很好的实验探究与创新意识及变化观念与平衡思想。在实验现象出来后能用化学符号对比分析研究，得出结论。这体现了学生宏观辨识和微观探析素养。在高考题解决的过程中逐步形成了信息加工处理的一般方法，建立了解题的模型，这些过程都培养了学生证据推理与模型认知的素养。铝土矿原材料的替代，提出对化工生产环境的改善，了解化学反应与化工生产的关联等都发展了学生的科学精神与社会责任。

整节课明线是铝土矿提取铝的化工流程，暗线是发展学生的学科核心素养，进而使学生具备能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，本节课尝试做到从虚拟走向真实，从学科走向学生，从经验走向科學，从教学走向教育。但由于自身能力素养有限，还有很多不足的地方，今后要多理解核心素养，多促进深度学习，多研究主题教学，多参加专题教研，以期教学相长。

参考文献

[1]  李志红.运用建模思想强化核心素养——高中二轮复习“化工流程题中的审题策略和答题规范”课堂实录[J].化学教与学，2017（9）：43-45

[2]  陆蔚华.构建思维导图，复习化工流程题[J].中学化学教学参考，2013（10）：39-41

[3]  庄严，张珣.基于“化学工业流程图试题”研究现状的反思及对化工技术教学的建议[J].中学化学教学参考，2014（10）：55-57