素养为本的结构化教学设计

万高飞 林振标

摘要：提出基于学科素养为本的“物质制备实验”结构化教学设计，以期改变高考复习中单纯的知识点传输与技能训练的安排，从而提高高考复习的有效性。

关键词：高考复习;物质制备实验;模型构建;结构化

文章编号：1008-0546（ 2020）08-0063-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2020.08.018

2018年11月19-20日，宁波市高中化学学考选考复习研讨会在象山中学举行。各县（市）、区化学教研员以及全市高二、高三化学备课组长参加了此次研讨，群贤毕至，少长咸集，躬逢盛会。本人应邀请与会并开设了主题为“更快、更高、更纯——物质制备实验再思考”的课堂展示，现将设计思路及课堂实录呈现以此，以供各位同仁交流讨论。

一、设计思路

长久以来，围绕着知识点、重点、考点为中心的“三点一测”的学科教学模式很难帮助学生理解主题中各知识点间的内在联系和逻辑关系，难以形成结构化的知识体系。正如钟启泉在中国教育报发表的“单元设计”一文中所言：“基于核心素养的教学单元设计不是单纯的知识点传输与技能训练的安排，而是教师基于学科素养，思考怎样描绘基于一定目标与主题而展开探究活动叙事的活动，目的是为了创造优质的教学”[1]。 本单元教学设计以物质制备实验为主题，围绕着实验目的（产率高、产品纯，速率快）探讨各步骤（原料预处理、主反应、分离提纯）中条件的控制，形成解决该类问题的结构化知识模型（如图1）。

本节课选取控制同一条件在不同阶段的作用辨析、达到相同作用下采取不同方法的研究等结构化的教学内容，这些教学内容从属于同一个学习主题，各教学内容点依照知识的逻辑结构分层递进，组成一个完整的知识链。

二、教学过程实录

[教师]两星期前我们学校刚举行了校运会，你们知道奥林匹克的格言是什么吗？

[学生]“更快、更高、更强”

[教师]我们六班谁是更快、更高，更强的代言人呢？

[学生]×××

[教师]×××，你知道物质制备实验过程中的更快、更高、更纯分别代表什么吗？

[学生]速率（度）快、产率（量）高、产品（物）纯。

[教师]要达到以上要求，我们须对实验各个步骤进行条件控制。物质制备实验通常包含哪几个步骤呢？

[学生]原料预处理主反应一分离提纯。

[教师]本节课我们主要从“探究不同阶段控制同一条件的不同作用、控制不同条件达到相同作用的方法”等角度进行物质制备实验的再思考。

设计意图：通过奥林匹克精神的三个“更”切入主题，点明物质制备实验围绕的三个目标。

1.模型构建

某兴趣小组以苯胺为原料，按图2的反应原理和流程合成对氨基苯磺酸。

已知：苯胺是一种无色油状液体，微溶于水，易溶于乙醇，熔点-6.1℃，沸点184.4℃。

对氨基苯磺酸是一种白色固体，微溶于冷水，可溶于沸水，易溶于碱性溶液，不溶于乙醇。

[教师]阅读以上材料回答下列问题：

Q1：步骤①控制了什么条件？其目的是什么？

Q2：该步骤中除了用冷水，还可以采取哪些措施达到相同目的？

Q3：步骤②③⑤也都采取了控制温度的条件，其目的分别是什么？

Q4：步骤X的操作名称是什么？该步骤为什么要控制温度？

Q5：请结合不同实验阶段谈谈你对控制温度的认识？

[学生]Q1：采取了控制温。目的是防止苯胺挥发、防止苯胺被氧化、降低产品的溶解度…

Q2：还可以通过控制滴加速度、不断搅拌等措施

Q3：步骤②高于1700C为了提高反应速率，低于1800C为了减少苯胺的挥发…步骤③目的降低对氨基苯磺酸的溶解度促进其析出，提高产率，也可能是为了得到较大颗粒的晶体便于抽滤…步骤⑤目的是增大对氨基苯磺酸的溶解度，提高产率

Q4：趁热过滤，防止温度降低对氨基苯磺酸析出，降低产率

[小结]师生共同总结建立思维模型（图3）。

设计意图：经过第一轮的复习，学生虽已初步形成化学反应条件控制的观念，掌握了条件控制的一般性方法等碎片化知识，但在具体运用时常因为不能与实验目的及实验步骤相对应而出现错误。如Q2问题中有同学答为：“减小产品的溶解度，促使产品析出”、Q5问题回答为：“过滤”等。究其原因可能是在一轮复习过程中过于注重从知识点和考点来设计单元复习，课堂教学变成了碎片化的知识点的教学和考点的训练，学生难以形成结构化的知识。基于素养为本的结构化的化学物质制备实验，应把結构化的知识的学习和物质制备实验的研究方法融合在一起，发展学生的核心素养。

2.模型应用

[教师]不同阶段控制温度的作用各不相同，不同阶段加入乙醇的作用是否相同呢？阅读以下四段材料，回答下列问题：

Q1：以下4段材料分别在哪个步骤加入了乙醇？

Q2：该步骤的实验目的是什么？

Q3：加入乙醇的作用分别是什么？

1.在小烧杯中加入约59新鲜动物脂肪（如牛油）6mL 95%的乙醇，微热使脂肪完全溶解。

Ⅱ.用铁屑为原料制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾（K3 [Fe （C204）3]）的第3步反应方程式为：2FeC204.2H20+H202+H2C204+3K2C204=2K3[ Fe（ C204）3 ]+6H20

已知：K3[Fe（C2O4）3].3H2O易溶于水，难溶于乙醇。某同学设计的实验方案为：向溶液中加入适量“乙醇一过滤一洗涤一干燥”。

Ⅲ.葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质。葡萄糖酸钙可通过以下反应制得：C6H12O6（葡萄糖）+Br2+H2O→C6H12O7（葡萄糖酸）+2HBr

2C6H12O7（葡萄糖酸）+CaCO3一Ca（ C6H11O7）2（葡萄糖酸钙）+H2O+CO2

相关物质的溶解性见表1：实验流程如图4。

第⑥步中，下列洗涤剂最合适的是乙醇一水混合溶液。

Ⅳ.氯化亚铜是工业中应用非常广泛的催化剂和还原剂，某研究小组用溶剂热法制备形态均均、颗粒较小的氯化亚铜的方案如图5。

已知：CuCl是一种白色难溶于水、难溶于乙醇的固体，在潮湿空气中较易被氧化。

洗涤时可先用去氧水洗再用无水乙醇洗涤，洗涤后的产品放置在真空干燥箱中干燥。

[小结]师生共同总结建立思维模型如表2。

[教师]运用刚才建立的模型，从实验步骤、实验目的角度思考回答下列材料中的问题：

I.苯甲醛（微溶于水、易溶于有机溶剂，密度约等于水的密度）在碱性条件下发生岐化反应可以制备苯甲醇（在水中溶解度不大、易溶于有机溶剂，密度约等于水的密度）、苯甲酸。反应原理如下：2C6H5CHO+NaOH→C6H5CH2OH+ C6H5COONa

C6H5COONa+ HCl→C6H5COOH+NaCl

相关物质物理性质如表3、表4。

制备过程如图6。

抽滤时，烧杯中苯甲酸晶体转入布氏漏斗时，杯壁上还粘有少量晶体，用____冲洗杯壁上残留的晶体。抽滤完成后用少量____对晶体进行洗涤。

Ⅱ.二草酸合铜（n）酸钾晶体化学式为K2 [Cu（C2O4）2].2H2O微溶于冷水，可溶于热水，微溶于酒精，干燥时较为稳定，加热时易分解。现以胆矾和草

步骤3所用的洗涤剂最合适的是

[小结]师生共同总结建立思维模型（表5）。

设计意图：素养为本的教学要改变教师灌输式讲授，教师要敢于放手，积极组织学生开展学习活动。运用教学对话、讨论交流的合作学习方式，通过自己与学生、学生同伴间的对话，引导学生主动学习，思考质疑，构建学习共同体的舞台。

[教師]在进行化学实验分析时，首先应思考Why（实验目的：产率、纯度、速率等），再思考How（为了达到该实验目的采用的具体操作方法和措施，不同的实验目的可能用相同的方法，相同的实验目的也可能需要不同的方法，形成具体问题具体分析的科学思维方法。），再到What（现象、成果）。如图8所示。

参考文献

[1]王云生.课堂转型与学科核心素养培养[M].上海：上海教育出版社，2003