基于“教、学、评”一体化的高中化学教学实践研究

李燃 周玉芝 林红焰

摘要：选取北京景山学校贯通实验班的学生作为研究对象，选择元素周期律这一内容作为研究的载体，摸索利用精准、合理、全面的“评、教、学”一体化系统指导教学的一般方法。研究过程为：通过课前测试探明学生的知识基础，发现学生思维上存在的问题—制定有针对性的教学目标，开展具有时效性的教学实践—教学之后，通过问卷法调查学生的学习效果—分为绩优生和绩差生两个研究组进行对比，通过分析学生的学习效果，为后续的教学提出指导性意见。

关键词：“教、学、评”一体化;核心素养;学习研究;元素周期律

文章编号：1008-0546（2022）09-0062-07中图分类号：G632.41文献标识码：B

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》[1]中积极倡导教、学、评一体化，力争使每个学生的化学学科核心素养得到不同程度的发展。在化学日常学习评价中，“有教无评”“有评无促”的现象十分普遍。[2]本研究为了摸索利用精准、合理、全面的“教、学、评”一体化系统指导教学的一般方法，[3]选择元素周期律这一内容进行研究，[4]首先通过课前测试探明学生的知识基础，发现学生思维上存在的问题，进而指导教学目标的制定和教学过程的实施。在教学之后通过问卷法调查学生的学习效果，分为绩优生和绩差生两个研究组进行对比，通过分析学生的学习效果，为后续的教学提出指导性意见。

一、学生基本信息

北京景山学校九年级贯通班是从300名左右的学生中选拔41名学生组成的班级。具有较好的理科思维和学习习惯，具有较为浓厚的学习兴趣和持续的学习动力。

经过初三化学的学习，并没有出现分化。但是经过一个学期的高中学习，成绩有了一定的分化，单元测验及期末考试成绩极差为30分左右。出现这种情况的原因可能由于学生的学习兴趣不同导致，但更主要的原因可能是某些同学在学习方法上出现了问题。在初中，部分学生会认为化学是一门“假理科，真文科”，通过记忆或者刷题就能取得好成绩。但是到了高中之后，随着知识容量和知识难度的增加，特别是内容之间的逻辑关系变得越来越强，就要求学生不仅要关注知识本身，更应重视概念之间的关系以及迁移能力的发展和提高。而很多学生可能没有意识到这一点，这也就成为其成绩下降的主要原因。通过本次调研，目的在于将上述假设进行验证，暴露学生学习过程中的真实问题，并寻求解决问题的思路和方法，提高教师的教学质量和学生的学习成绩。

二、前测分析

班级40人參与了元素周期律的学习，在学习之前对学生进行了前测，前测结果表明：

1.学生可以有效地提取知识，从结构的角度对单一元素的性质进行解释和分析，但是对于同周期元素性质的递变规律的预测和解释还存在着很大的困难和不足（见图1）。

2.学生只关注最外层电子数的递变对化学性质的

影响，没有系统利用电子排布（原子结构）分析元素性质变化规律的意识，因此也就没有从原子半径以及原子核对最外层电子的吸引力的角度对元素的递变性进行合理地分析的意识（见图2）。

3.学生能较好地对于常见元素性质进行预测和分析，但对于陌生元素性质的预测和分析能力还有待提高，特别是根据较复杂的信息进行有效推断的能力（见图3）更待提高。

4.学生对于同族元素金属性和非金属性的判断方法掌握得较好，但是在已有知识基础之上进行归纳和整理，建立判断元素金属性和非金属性的模型的能力还有待提高（见图4）。

三、教学过程

学生已经分别讨论了碱金属元素的金属性和卤族元素非金属性的变化规律，构建了同族元素性质变化的相似性和递变性规律。本节将以此为基础，以第三周期元素为代表，阐述元素性质随原子结构的周期性变化规律，揭示同周期元素金属性和非金属性的性质变化规律，从而归纳出元素周期律。在学习过程中，帮助学生认识元素“位”“构”“性”之间的内在联系，构建“位”“构”“性”的认知模型。

本课学习内容为理论知识，通过本节课的学习可以有效地培养学生的逻辑思维能力和分析问题能力。通过阅读数据等相关信息，在讨论归纳的基础上，学习元素核外电子排布、原子半径、化合价的变化规律，培养学生的归纳总结能力;在原子结构学习之后，以同主族元素的学习为基础进行类比迁移，分析同周期元素结构的递变规律，预测并解释同周期元素金属性、非金属性的递变规律，构建元素周期律，培养学生的迁移学习能力。

本节课在设计的过程中，第一部分，让学生在排列元素的过程中寻找规律，形式上是排列元素周期表，实际上是感受建构、形成元素周期律的过程，与上一节课学习元素周期表的结构及内容具有不一样的功能与价值。第二部分，学生在已有知识经验的基础之上，先对元素性质进行简单的预测，之后进行理论分析，再通过阅读及实验搜集证据作为自己理论分析的佐证，进而验证自己的猜想，是培养学生证据推理过程的集中体现。第三部分，学生体会“结构决定性质”的关系，分析得到“原子结构的周期性变化是元素性质周期性变化的本质原因”这样的关系，为下一节课利用元素周期表和元素周期律的内容进行复杂问题分析，构建元素“位、构、性”关系进行铺垫。

基于上述的分析，制定了教学目标：（1）能结合有关数据和实验事实认识元素周期律，了解原子结构（核外电子排布）与元素性质（元素最高化合价和最低化合价、原子半径）的关系。（2）能在同主族元素的学习基础上进行类比迁移，分析同周期元素结构的递变规律，预测并解释同周期元素金属性、非金属性的递变规律，构建元素周期律。（3）加深对分类法，归纳法等科学方法的认识，提高论证能力以及逻辑推理能力，发展证据推理与模型认知的核心素养。（4）通过化学史的学习，引导学生体验科学发现的艰辛，科学方法的力量，创新思维的魅力，发展创新意识的核心素养。

四、学生学习效果研究

1.调研方法

本次调研采取问卷法，[5]调研对象为北京景山学校九年级贯通班41名学生，发放问卷41份，收回40份。由于疫情的原因，问卷采取网络形式完成。

2.调研问题

（1）你能说出元素周期律的基本内容吗？你能说出元素周期律的本质吗？

（2）你认为掌握了元素周期律可以帮助人们做什么事情？

（3）请你用一张图来表述出元素周期律与其他知识的关联？

（4）请预测钡和钙两种元素的金属性强弱，并说出原因及实验论证方法。

（5）请预测氮元素和氧元素的非金属性强弱，并说出原因及实验验证方法。

（6）有一种未知元素，其单质在潮湿空气中失去光泽，与碱反应放出氢气，能被冷浓盐酸浸蚀，对热硝酸显钝性。你猜测它还有可能具有什么性质？为什么？

（7）本内容学习之后，你对元素周期律的掌握可以打几分？（满分10分）

（8）你认为哪些内容理解得比较透彻？

（9）你认为哪些内容还有困惑？

（10）对于本内容，你的兴趣度是多少分？（10分满分）

（11）对于本内容，你掌握的学习方法是什么？

3.调研结果

（1）整体分析

学生的学习兴趣较高，平均得分7.7分（满分10分），这表明学生基本具有一种积极的认识倾向与情绪状态，这是激发学生的元认知系统，顺利掌握新知识，发展更高学习能力及学科素养的必备条件。

对元素周期律内容的掌握程度打分为7.7分（满分10分），证明学生还是具有一定的自信心的，学生在学习过程中对自己的学习能力、学习过程、学习结果等方面的认同还是处于中等偏上的水平，这对于学生保持持久的学习状态具有决定作用。

通过对本节课的学习，学生的知识和能力发展点在于：①对元素周期律的内容和本质具有了一定的认识，建构并形成了“结构决定性质”的思想;②对金属元素的金属性和非金属元素的非金属性的比较掌握得较好，具有一定的知识迁移能力，可以完成同周期、同主族元素的性质比较;③对利用“位—构—性“模型解决问题具有了较为熟练的应用，可以预测陌生元素的性质，并对多元素的性质进行预测和比较，可以利用原子结构的周期性变化解释元素性质的周期性变化，可以设计简单的实验对自己的预测进行证明，并熟练运用控制变量的思想。

学生的困惑主要集中在如下两个方面：其一是物质的氧化性和还原性与元素的非金属性和金属性的相互关系，其二是对未知元素性质的预测。在后边题目的分析过程中前者确实成为了很多同学思维上的难点，以至于在解释说明以及实验设计的过程中都出现了逻辑上的混乱，而后者问题的本质其实是学生对于“位—构—性”模型的认识不够透彻，而这正是本节课的教学重点和教学难点。

在学生概括的学习方法上，大家采取的主要方法包括：识记元素周期律的内容;分类整理元素的性质，结合熟悉的元素性质进行类比分析;利用原子结构的周期性变化去推理、论证元素性质的周期性变化。而这三种学习方法可以概括为三种学科活动能力及表现在学习理解层面的三个水平：辨识记忆，概括关联，说明论证。我们所希望的是学生可以尽可能达到最高层次的水平，这样才能为后续的应用实践以及迁移创新打下坚实的基础。

（2）对比分析（“绩优生”和“绩差生”）

①“绩优生”的学习方法：

从对于“元素周期律本质和内容”的考查结果分析，“绩优生”可以清晰地把握元素周期律的本质和内容（见图5），对“周期性变化”具有清晰的理解，并没有割裂地关注具体的知识，而是从整体上理解“结构决定性质”的思想。

从对“元素周期律学习价值”的考查结果分析，“绩优生”表达出了元素周期律（表）的预测功能以及寻找特定元素和材料的功能或者两者中的一个方面，可以充分认识概念学习的价值，对个人可持续的学习具有决定性作用（见图6）。

从对“元素周期律与其他知识的关系”的考查结果分析（见图7），“绩优生”可以将元素周期律的知识与物质类比以及氧化还原的知识进行联系，他们认为，在利用元素周期律解决问题的过程中必须要配合“价—类”二维的思想对物质的性质进行系统的研究和比较。同时少数同学也指明了元素金属性、非金属性与单质的氧化还原性的关系，可以说是很好地完成了知識体系的构建。

从对“陌生元素的性质进行比较”的考查结果来分析（见图8），“绩优生”可以运用原子结构的相互关系，分析到原子半径的关系，再分析到得失电子的关系，最终解释元素金属性、非金属性的关系，形成了一套完整的利用结构预测、解释性质的结构决定性质的思考问题的路径。

从对“陌生元素性质的推测”的考查结果分析（见图9），“绩优生”可以利用“价-类二维的思想分析单质的性质，而且利用“位—构—性”模型分析了元素的性质，交代了两者的关系，并且通过自己的分析提出了已有的知识无法解释的疑问（本节课在设计时没有设计铝及其化合物的知识），可以说思维是有序的，结论是有理有据的，问题是对后续的学习有指引性的。

②“绩差生”的学习方法：

从对于“元素周期律本质和内容”的考查上（见图10），“绩差生”将元素周期律的内容描述为具体的各种性质的变化，而将元素性质随原子序数的递增呈周期性变化当成了元素周期律的本质。出现这种情况的原因主要由于学生将过多的精力放在了具体知识的记忆上，却忽略了对于本质的探究，学生并没有将原子结构（核外电子排布）的周期性变化决定元素性质的周期性变化进行深刻的理解，即宏观辨识与微观探析的核心素养的培养还需要强化。

从对“元素周期律学习价值”的考查结果分析（见图11），“绩差生”认为元素周期律（表）的学习是为了某个单一元素性质的学习或者多元素性质的比较。这种想法并没有错误，但是确实没有抓住核心。元素性质的学习和比较固然重要，但是它只是一个知识的载体，更重要的是通过元素周期律（表）的学习培养有序的思维习惯，大胆的创新精神，不断发现的勇气和意识。也只有帮助学生达到这个层面，才能避免出现只顾知识而轻视本质的局面。

也有个别同学完全没有发现元素周期表的预测功能，他只是停留在“用元素的位置去比较元素的性质”这个层面，总是过分强调位置和性质的关系（见图12），所以在解释性质递变关系时也没有从原子结构的角度去分析，在总结学习方法时也是强调利用“特殊元素法”。这是一种典型的“唯做题论”，这样的同学貌似掌握了大部分习题的解题方法，但是却没有把握元素周期律的本质和核心，其思维上缺失也会在后续的学习中逐渐体现，因此教师必须进行及时个别辅导，帮助学生完成相应素养的提升。

从对“元素周期律与其他知识的关系”的考查结果分析，“绩差生”比较割裂地对元素周期律的知识进行整合和总结，并将关注点放在了元素周期律内容中元素性质的比较——这个与考试最为相关的内容部分。这些同学貌似非常熟练地掌握了“位—构—性”模型，但是，其实在对元素周期律的内容和本质的相互关系的理解上，在对元素的性质与物质的性质的相互关系的辨析上，以及在如何将“价—类”二维模型与“位—构—性”模型综合运用解决复杂问题上都存在着一定的模糊认识和障碍。因此在遇到复杂问题的时候就会出现提取知识路径的不畅通，即运用知识不具有灵活性和系统性。

从对“陌生元素的性质进行比较”的考查结果来分析，“绩差生”更多关注的是元素在周期表中的上下关系、左右关系（见图13）、距离特征元素（Cs、F）的远近等（见图14）。这些同学并不能很好地调用“结构决定性质”的思想去分析解释问题，即使这些同学在上一题中很好地回答了元素周期律的本质和内容，但是他们只是进行了简单记忆，并没有深入理解，所以不能自觉地运用。而出现这种结果的原因可能是在授课的过程中教师过多地强调了“利用元素的位置关系去判断元素性质关系”的作用，学生将这一分析问题的角度单一化，因此忽略了宏微结合的分析视角。

从对“陌生元素性质的推测”的考查结果分析，“绩差生”或多或少可以调用自己原有的认知，去分析物质的还原性或者金属单质的通性，但是缺少证据推理的意识，没有用具体的反应结果去作为物质具有某性质的佐证，也没有将“价—类”二维的思想与元素性质的预测相联系，即没有形成完整的知识体系。

③调研总结与启示

“绩优生”的学习主要有如下的一些特点：可以熟练地找到知识内容之间的逻辑关系，具有很好的知识迁移能力;具有缜密的思考问题的路径，可以利用模型解决真实、复杂问题;概念学习过程中，明确概念的内涵和外延，既关注具体的知识，又能全面地把握概念的价值。

“绩差生”的学习主要有如下一些特点：割裂地看待知识，没有建立起知识网络，知识迁移能力不强;思考问题角度单一，没有认识到模型的价值，解决真实复杂问题存在障碍;没有明确概念学习的价值，只看重解题过程中知识点的应用。

五、教学改进对策

1.将元素周期律的本质和内容思路外显，强化结构决定性质的关系

授课过程中元素性质的周期性变化和原子结构的周期性变化是分不同部分进行讲解的，最后利用“结构决定性质”的思想，让学生接受了原子结构的周期性变化决定元素性质的周期性变化。但是由于学生的关注点并没有放在逻辑关系上，而是在具体的知识内容上，所以对“决定”二字并没有真正地把握，出现了会记忆、会简单地解释说明，但在陌生复杂情境下的调用就不会很顺畅。

在之后的教学过程中，要将发现逻辑关系的机会交给学生，而不是为了推进课堂的进度进行快速地阐述，让学生真正地感受到原子结构的周期性变化与元素性质的周期性变化的关系，并进行反复强化，形成认知模型，这样才可以打通学生提取知识的路径，内化为自己分析问题的基本角度和思路。

2.加强概念教学的力度，重点放在概念的形成与落实，弱化知识细节对学生概念形成的影响

调查结果表明个别学生没有真正领会“周期性”这个概念，而是将关注点放在了“相似性”和“递变性”上。原因在于元素性质的相似性和递变性更加具体，在应用的过程中更频繁。不论是教师的教，还是学生的用都是以相似性和递变性为主，对于周期性只停留在概念的记忆和模糊的理解上，遇到实际问题时，不会主动地进行调用就成为了必然的事实，在之后的教学过程中，要凸显“周期性”的价值，反复强调相似性、递变性、周期性三者的关系，利用“台历、课标”进行类比，有利于学生对“周期性“这一概念的理解。教师要弱化知识的讲授和概括，强调具体知识对概念学习的支撑作用，将学生对核心概念的掌握和理解作为自己的教学重点和难点。

3.加强学生运用知识水平能力的训练，而不是知识的简单重现或简单应用

预测部分培养学生的知识迁移能力，学生能否通过课上碱金属元素、卤族元素、第三周期元素性质的学习，迁移到其它族、其它周期元素性质的比较上，是解决本题的关键。解释部分培养学生宏微结合的能力和意识，学生能否自觉地利用原子结构的相互关系去解释元素性质的关系，是学生微观思维水平的体现。在设计实验部分培养学生证据推理的意识，学生会在设计实验、寻找证据的过程中运用控制变量的思想，这是对学生利用对比实验进行实验探究能力的一次检验。

4.重点培养学生在学习元素周期律的过程中自觉地将前边学习过程中强化的“价—类”二维思想熟练运用的能力

在以往的元素周期律的教学过程中，教師教的重点，学生学的重点，考试评的重点都不约而同地放在了通过分析元素的“位—构—性”关系上和完成不同元素间的性质比较上，但却忽略了对某一元素的性质的分析。而因为在利用短周期元素学习元素周期律的过程中，总结的很多规律在第四周期以后的元素比较过程中往往会出现很多的“特殊情况”，所以我们慢慢地意识到元素周期律的教学承载的任务更多的是应该训练学生的系统思维，而其中之一就是让学生系统地运用“位—构—性”模型和“价—类”二维模型分析问题。

元素周期律（表）在教材中是独立的一章内容，而且它的内容形式与学生之前学习的内容有很大的不同。学生之前的学习主要在元素及其化合物知识的学习（钠元素及其化合物，氯元素及其化合物）和与化学反应有关的基本概念的学习（氧化还原反应，离子反应）。所以学生学习元素周期律（表）之后，最容易出现的局面是将该部分内容和其他内容泾渭分明地割裂开，这对于学生多角度分析问题能力的培养是不利的。我们希望学生在元素周期律（表）学习之后，可以将“位—构—性”模型和“价—类”二维模型做一个整合，丰富自己分析物质性质的角度和途径。同时，在进行元素周期律（表）的学习过程中，教师非常强调从相似性和递变性两个角度对元素性质进行分析，而这种分析问题的习惯也可以迁移到物质性质的学习过程，因为在“价—类”二维的模型中往往可能更强调的是物质的相似性，而忽略物质的递变性，而这种分析问题的角度也是学生学习物质性质过程中不可缺少的。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]郑长龙.基于教、学、评一体化理念的化学学习评价设计[J].中学化学教学参考.2018（6）：2-5.

[3]姜建文，王丽珊.“教、学、评”一体化的化学课堂教学评价目标设计[J].化学教育（中英文）.2020，41（21）：1-6.

[4]王婉洋，王磊，等.元素周期律复习教学中认识模型建构的有效策略[J].化学教育（中英文）.2018，39（7）：18-26.