化学学科核心素养导向的教学设计以氧化还原反应为例.docx

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化学学科核心素养导向的教学设计以氧化还原反应为例

化学学科核心素养导向的教学设计

——以“氧化还原反应”为例

摘要：

随着新课标的制定、教科书的改版,新时代对中学化学教学提出了新的要求：

教师要着重培养学生的学科核心素养。

学生化学学科核心素养的培养依赖于中学化学教师的课堂教学，作为教师，必须与时俱进，树立科学的教学理念，根据新课标要求，结合教科书内容，运用合理有效的教学策略，培养学生的学科核心素养，完成教学目标。

本文运用文献法、实际案例分析法等多种研究方法，分析了以学科核心素养为导向的教学设计特点、思路，分析设计具体教学策略，如注重真实情境创设、教学评一体化等，并辅以案例“氧化还原反应”的教学设计进行具体说明。

通过以学科核心素养为导向进行教学设计并进行实际教学，改变部分教师注重应试教育的现状，激发学生学习兴趣、转变学生学习方式、领悟学科本质，有效培养学生的学科核心素养。

关键词：

化学学科核心素养；教学设计；氧化还原反应

CoreLiteracyOrientedInstructionalDesignofChemistry

——Take"oxidation-reductionreaction"asanexample

ABSTRACT:

Withtheestablishmentofnewcurriculumstandardsandtherevisionoftextbooks,thenewerahasputforwardnewrequirementsformiddleschoolchemistryteaching:

teachersmustfocusoncultivatingstudents'coreacademicliteracy.Thecultivationofstudents'coreliteracydependsontheclassroomteachingofchemistryteachersinmiddleschools.Asteachers,theymustkeeppacewiththetimes,establishascientificteachingconcept,combinethecontentoftextbookswithnewcurriculumstandards,andusereasonableandeffectiveteachingstrategiestocultivateStudents'coreacademicliteracyandaccomplishteachinggoals.Avarietyofresearchmethodssuchasdocumentmethodandactualcaseanalysismethodhavebeenappliedtothisarticle,analyzingthecharacteristicsandideasofinstructionaldesignorientedbythecoreliteracyofthesubject,andanalyzinganddesigningspecificteachingstrategies,suchasfocusingonthecreationofrealsituationsandtheintegrationofteachingevaluation.Taketheteachingdesignofthecase"oxidation-reductionreaction"forspecificexplanation.Throughinstructionaldesignandpracticalteachingorientedbycoreacademicliteracy,someteachersfocusonexam-orientededucationhasbeenchanged,students’learninginteresthasbeenstimulated,students’learningmethodshavebeentransformed,thenatureofthesubjecthasbeenunderstood,andthestudents’coreliteracyhasbeeneffectivelycultivated.

Keywords:

coreliteracyofchemistry;instructionaldesign;oxidation-reductionreaction

绪论

一、研究背景

随着《普通高中化学课程标准（2017年版）》的制定出版，“学科核心素养”一词逐渐被化学教育行业工作者所重视。

新课标指出：

学科核心素养是各个学科育人价值非常重要的集中体现，是学生通过不断进行学科学习而逐渐养成的必备品质、正确价值观念和关键能力[1]。

化学学科核心素养是中学学生学习过程中不可或缺的需要养成的一种科学素养，它表现了学生的综合素质是否合格，在学生往后的持续学习与发展中，有着举足轻重的作用。

《美国化学教育杂志》中一篇文献指出，为实现“全民科学素养”这一目标，教师需要在更广泛的背景下，将化学这门学科与其他学科紧密联系起来[2]。

由此可以确定，中学化学教师教学的重点应该是培养学生的学科核心素养，为学生进入大学深造及其今后的发展夯实基础。

具体说来，化学学科核心素养包括宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任五大素养，而每一类素养又可由浅入深分为四种不同层次的水平。

化学学科核心素养的形成依赖于中学化学教科书这一载体，教师结合不同教学内容的不同特点，具体设定达成不同类别不同水平的素养目标，再通过设计学科核心素养导向的教学课堂，完成素养目标。

笔者此次选择了在中学化学教学中举足轻重的知识点：

“氧化还原反应理论”为具体案例，并结合这一具体教学设计案例，分析中学化学教师在课堂教学中应该如何培养学生学科核心素养。

二、文献综述

本文主要研究的是如何以学科核心素养为导向进行教学设计，并且举了一个例子：

“氧化还原反应”教学设计。

笔者仔细研究阅读了最新版课标以及新版本教材化学必修第一册和第二册，知道了学科核心素养的主要内容及课标给出的实现培养目标的教学方法策略的建议[5]。

笔者又通过查阅许多相关的图书和期刊文献，了解到前人对此所做的研究。

郑长龙在解析课标时指出了化学学科的本质及实际价值，提出了具体实施侧重培养学科核心素养教学的方法论：

如注重真实情境的创设、教学评一体化等[6]。

杨雪丽在以“乙醇”为教学案例时，分析了如何以核心素养为导向进行教学设计的思路，侧重于设计具体的学习任务、评价目标等[7]。

蔡庆中等在进行“氧化还原反应”的教学设计时，具体研究了这一知识点所蕴含的学科核心素养分别是什么，主要是宏观微观结合、证据模型的重要性等，以及设计了相关素养目标[8]。

谢应龙例举了许多实际教学中可以创设的真实情境，主要通过化学史实、真实生活和实验探究三个方面去考虑情境创设[9]。

张玉在“氧化还原反应”教学设计中注重素养目标的制定、采取了多平台的教学方式丰富教学内容以及注重学生学习的自主性[10]。

胡杨、王后雄论述了一种新的学习方式--“体验学习”对于化学核心概念教学的重要作用，设计真实的体验情境，学生在具体体验中反思，然后学会概括和抽象思维，从而达成最终主动检测，与实际相联系[11]。

三、研究方法

本文主要运用了文献法和案例分析法，在查阅相关主题的图书、期刊文献后，将对笔者有启发的、有帮助的思路方法等记录下来，分析和考虑本文的写作。

同时，根据笔者在微格教学、实习见习期间的实际经历与学习收获，以一具体教学设计案例进行具体论述。

第一章教学设计概述

教学设计是对整个教学系统的规划[3]。

因此可以这样认为，教学设计就是教师在进行实际正式教学前的众多准备工作中最为关键的一环，它包括很多内容，比如分析教学内容、分析具体学情、确定教学重难点、还包括确立合适的教学目标、选择可行的教学方法、制定有效的教学策略、综合可以实际利用的学习条件学习资源等，在所有这些环节准备好之后，再由教师统筹协调全局，制定出具体的最优的教学设计。

化学教学设计是教师进行中学化学教学的非常关键的一个环节，它不是简简单单的写一份教案就可以了，也不是教师理所当然地想到哪讲到哪，教学是一个系统，它不可以被随意对待，更不能照搬其他教师的教案，应具体情况具体分析，实事求是，有针对性地进行教学。

综上，我们可以得出，现代化学教学设计就是对教师化学教学活动进行全面规划的一个过程。

现代化学教学设计从层次上，可以分为四大层次：

第一是课程教学设计，即对整个课程的教学有着具体的统筹规划；第二是学段教学设计，即在一个学期或者一个学年应该完成的教学内容、进度的安排与衡量；第三是单元教学设计，即对一个单元的学习内容的教学进行设计；最后是课时教学设计，即对某一具体知识点的教学进行设计。

而笔者此次研究的则为课时教学设计。

而在课时教学设计中，又可大致分为以下几个逻辑发展水平：

（1）直感设计，即设计者依照自己的主观想法来进行的教学设计；

（2）经验设计，即设计者以教学实践中获得的某些经验来设计；（3）试验设计，即设计者先根据某些教学理论进行教学试验，然后结合试验结果来进行教学设计；（4）系统设计，即教师根据已有的系统的科学的理论，应用规范方法进行的教学设计[4]。

中学化学教师在进行实际的课时教学设计时，最好视具体情况择优选择后两种教学设计方法。

因为只有将理论与实践结合起来，才能设计一堂优秀的教学课程，才能最大程度地培养学生学科核心素养，实现教学目标。

第二章化学学科核心素养导向的教学设计特点

2014年，教育部印发的《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，指导了我国高校和中小学课程的改革，切实落实立德树人根本要求。

文件中提出了“研究制定学生发展核心素养体系”的任务。

后在普通高中各学科课程标准中明确规定了“学科核心素养”的内容。

化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”5个方面[5-6]。

在中学化学教学中，教师应重点体现培养学生化学学科核心素养的倾向，因此，在正式教学前的教学设计里就应该有所体现。

而以化学学科核心素养导向的教学设计，笔者认为，应具有以下几个特点：

一、注重真实问题情境的创设

化学知识来源于生活，应用于生活，化学的发展历程、无数科学家的探究过程等等都是化学教学的宝贵素材。

中学化学教师应该善于利用这些真实的、有实际意义的情境素材，激发学生化学学习兴趣，培养学生以多种形式查阅资料（图书馆、网络资源、化工厂等来源）、学会自主探究知识、能够和同学伙伴进行高效地合作学习、拥有自主设计具体方案的能力。

比如学生在学习硫、氮、氯等元素及其化合物的特点及性质时，教师就可以火山喷发中含硫元素物质的转化过程为情境，以生活中耳熟能详的常见谚语“雷雨发庄稼”的原因探究为情境，以含氯消毒剂的使用及注意事项为情境等展开教学。

在这些真实问题创设的情境中教学，还能培养学生的化学认同感，增强学生对于学习运用化学造福社会、造福人类的信念。

二、注重学习任务的设置，开展素养为本的教学

学习任务是教师进行化学核心知识点教学与素养培养二者之间进行连接与结合的纽带。

教师在课堂教学中设计一个个学习任务，将一个个知识点与核心素养相连接，每个学习任务可包含多个学习活动，但每个学习任务都有各自的素养侧重点与教学任务。

例如教师在进行简单有机物乙醇的教学时，可以设计三个学习任务：

学习任务一是确定乙醇的结构式，在这一任务里，可通过设计乙醇与钠的反应实验、学生合作讨论搭建球棍模型等学习活动来完成，侧重培养宏观辨识与微观探析素养；学习任务二是了解乙醇的物理性质，设置问题如生活中为什么会有不同度数的酒，乙醇为何可与水互溶等引发学生思考，之后小组讨论、做分离提纯实验，侧重培养学生证据推理素养。

学习任务三是掌握乙醇的氧化反应，将三类氧化情况完全氧化（燃烧）、催化氧化、和直接氧化（人体内）分为三个学习活动，设置三类情境，乙醇汽油的燃烧、银匠清洗饰品和酒驾的检测，从宏观到微观，知道不同情况键断裂的位置不同，同时，这些情境也能培养学生科学态度与社会责任素养[7]。

三、注重教学评一体化，检测素养达成情况

在以素养为教学重点的过程中，我们需要制定教学评目标，制定素养目标、设计学习活动、制定评价目标，换言之，我们需要搞清楚，通过这样一个教学单元的完成，学生最终应该达成的素养水平、如何达到这个水平、以及最终教学后的实际达成程度。

教师在设计教学评目标时，应该清晰地考虑到，这个单元的教学重点是培养哪一方面哪一层次的素养水平，又可以通过设计哪些具体可操作的学习活动使学生能够高效愉悦学习，最后再通过设计随堂练习或者活动评价或者课后作业等方法来判断素养达成情况，注重教学评的整体性、一致性。

以学科核心素养为导向进行教学不是一句空话，而是切切实实可以落实的，可教、可学、可监测。

如在第二点中提到的乙醇的教学，每个学习任务都有不同的小目标，对于每个学习任务通过设置情境提出问题引发思考，再创设具体的学习活动来学习具体的知识点，在这个过程中也不同程度发展了核心素养，最后通过每个问题的解决程度来诊断学生最终的素养发展水平。

第三章化学学科核心素养导向的教学设计思路

教师在以学科核心素养为导向进行化学教学设计时，应该具有明确清晰的思路。

首先根据最新版本的普通高中化学课程标准的要求分析教科书中此部分知识的编写意图、思路，发现此部分教学内容中所蕴含的对提升学生学科核心素养的价值。

其次，围绕已经发现的这些价值，再结合实际学情学习条件等，制定科学合理的教学目标与评价目标，同时要注重教学评一体化。

接着，围绕已确定好的教学目标和教学任务，科学地选择多种教学方法、运用教学策略，来实现我们的目标。

最后，不能被忽略的是，要及时进行教学反思，反思课堂教学效果如何，是否达到了我们课前制定的教学目标，分析好在哪里，需要改进的地方又在哪里，又该如何改进，只有不断反思，不断完善，不断学习，才能成为一个合格且优秀的教师。

图3.1化学学科核心素养导向的教学设计思路

一、教学内容所蕴含的学科核心素养

在进行正式的教学设计前，教师应该首先分析这部分的教学内容蕴含了哪些学科核心素养，是五大素养皆包含了，还是重点体现了某一方面的核心素养。

“氧化还原反应”是高中化学课程中十分重要的一个概念，甚至可以称之为核心概念，因为在中学化学教学中，它对学习之后的元素化合物、电化学等等理论的基础，具有非常重要的作用。

在认真查阅课程标准及教科书之后，就“氧化还原反应”的教学内容所蕴含的学科核心素养做出了如下分析：

（1）对于全方位多角度认识氧化还原反应，可以培养学生的分类思想。

（2）对于氧化还原反应本质的探究，可以培养学生的宏观辨识与微观探析以及证据推理。

（3）对于氧化还原反应中多个概念以成对的方式出现，可以培养学生形成对立统一的辩证思想。

（4）对于氧化还原理论探究的史实，可以培养学生的科学态度与社会责任。

（5）对于在化学反应方程式中如何表现电子转移情况，可以培养学生的由宏观到微观再到符号的表征方法[8]。

二、制定教学目标与评价目标，注重教学评一体化

根据对教学内容所蕴含的学科素养的分析，确定教学目标与评价目标。

不能片面地只关注自己的教授策略，还要关注学生是如何学习的、关注一堂课结束后是否达成了课前定下的教学目标，如何确定教学目标的达成度呢？

就要设计合理的评价方法，不仅评价学习结果，还要评价学习过程；不仅有教师评价，还有同学评价及学生自评，要注意教学评一体化。

三、设计与选择教学策略，实现教学目标

制定合理的教学策略是实现教学目标的关键步骤，在完成以上的步骤后，根据实际情况，选择最优化的过程，实现所制定的目标。

如何设计与选择教学策略呢？

例如：

（1）对于实验探究方面的教学策略：

需要整体设计探究实验及教学，从实验背景到实验结果的交流与讨论，每一实验步骤都要精心设计，发挥出探究实验的作用；同时要选择真实的能够引起学生兴趣的探究实验，不是空洞的离学生学习生活十分遥远的实验，注意教师要提出有价值的思考问题，让学生带着问题开始探究实验，高效汲取知识；教师不仅要重视学生动手操作能力更要重视实验过程中的具体思考过程，做到行与思并重[9]。

（2）对于常见无机物及有机物的教学策略：

教师依然要重视探究实验的作用，这些物质的性质总能通过各种各样的实验反映出来，实验使学生记忆深刻；当然，也要与社会生活实际联系紧密，注意通过真实情境的创设对学生产生多样影响；发挥一些核心的、典型的理论概念的作用，之前学过的某些理论、概念是可以实际运用到正在学的知识里面的，注意培养学生的分类意识，学会归纳总结知识；注意多媒体、教具模型的配合使用，化抽象为具体，帮助学生理解知识、记忆知识、运用知识；注意结构、性质、用途三者间的关系，培养学生结构决定性质，性质反应用途的化学思想。

（3）对于物质结构基础与化学反应规律的教学策略：

同样要注意结合实验事实，转变学生的认知偏差，学会概括、分析、论证等学习方法，注意逻辑推理。

（4）对于化学与社会发展方面的教学策略：

要选择合适的教学情境与真实案例，激发学生学习兴趣，同时促使学生体会到化学的重要作用；开展多种实践活动，培养学生的辩证思维与解决实际问题的能力[10]。

通过以上一些例子，我们不难发现，化学教学策略不是一成不变的，而是根据教学内容的不同特点，实施多样化的教学策略。

但不管是何种教学策略，都是符合学科核心素养的培养标准的，都是科学而有效的。

第四章化学学科核心素养导向的“氧化还原反应”教学设计案例

一、教学分析

《氧化还原反应》是人教版高中化学必修第一册第一章第三节的内容，它是高中化学十分重要的一个内容，具有承前启后的作用，承前表现在学生在初中时已经学习过什么叫氧化反应，什么叫还原反应，对于氧化还原反应的知识有一定的基础，启后表现在氧化还原反应的知识贯穿于其后几乎所有的化学学习中，不论是元素化合物还是电化学，亦或是工业化学中常见的一些反应，都与氧化还原反应知识息息相关。

可以说，如果学不好氧化还原反应，高中化学的学习将变得异常困难。

因此，在教学此节内容时，要结合学科核心素养，采用恰当的策略教学，让学生在牢牢掌握知识的过程中养成核心素养。

二、教学目标设计

（一）宏观辨识与微观探析：

通过对其微观结构的探究分析解释为什么会发生氧化还原反应，培养宏观与微观相互结合的能力；通过对多个化学反应的分析，了解到氧化还原反应的本质特征是化合价在反应前后发生了变化，能够对常见的化学反应分类[11]。

（二）变化观念与平衡思想：

通过分析钠与氯气的反应，以及氢气与氯气的反应，使学生知道导致氧化还原反应发生的原因是电子对得失或者共用电子对偏移。

（三）证据推理与模型认知：

通过对氧化还原反应本质的探讨，逐渐建立认知模型；通过对单线桥双线桥的学习，理解相应化学符号的表示与含义，能用化学符号对常见氧化还原反应进行表示。

（四）科学探究与创新意识：

通过原电池装置中电流表的变化，探究氧化还原反应实质。

（五）科学态度与社会责任：

通过学习氧化还原反应概念的发展史实，认识到化学发展的不容易，以及古代化学家们孜孜不倦锲而不舍的探究精神；通过对日常生活中氧化还原反应的作用的普及，认识其在社会生产生活中的重要作用。

三、教学策略的制定与教学资源的选择

结合具体设想的教学过程，基于教学评一体化的理念，制定了以下教学策略：

（一）“教”的策略：

以教学目标为基础，创设恰当的教学情境，同时设立一定的教学任务，促使学生积极学习。

（二）“学”的策略：

提出问题，让学生积极探究问题解决方法，与同学合作学习，交流展示探究结果，自主建构相应知识体系。

多元学习，体验过程，提升素养。

（三）“评”的策略：

通过探究过程中的表现，教师对学生的反应作出及时恰当的评价，同时，评价主体多元化，不仅有教师评价，还有同学评价以及学生自评。

评价方式多样化，可以是随堂口头问答或是书面测试、或是布置课后习题等。

通过多元化、多角度的评价诊断和激励学生，调控学习行为，促使学生全方面多方位成长。

那么，对于教学资源的选择，课标与教科书是最基本的，再结合多媒体的使用，教师相应的演示实验等，达成教学目标。

四、教学过程设计

教学环节

学生活动

教学评测

素养意图

环节一：

创设情境引入新课

【教师】同学们，大家在生活中有没有发现这样的现象，当你削好了一个苹果，并没有马上吃完，过一会再去看，就会发现苹果变黄了，这是为什么呢？

【教师】没错。

苹果被空气中的氧气氧化了，那么，有没有同学知道，为什么苹果会被氧化呢？

氧化的过程实质上又是什么呢？

生活中还有那些常见的氧化现象呢？

同学们可以相互之间讨论一下。

【教师】（笑着说）看来同学们都有在积极地思考，很好，其实大家说的有一定道理，但是还不够准确，那么，接下来，我们就来学习一下，氧化还原反应，一起来揭开谜底。

【板书】1.3.1氧化还原反应

思考，回答：

因为苹果被氧化了。

讨论后回答：

应该是苹果中含有的某些物质具有还原性，所以与氧气发生了化学反应，生活中比如锈蚀的铁钉，应该也是被氧化了。

通过学生回答积极程度与讨论情况，评价学生是否进入学习状态。

从常见的日常生活现象中提问，将情境与知识相连接，激发学生学习兴趣。

环节二：

新课传授

【提问】请同学们根据初中学过的有关氧化反应和还原反应的知识，列举一些氧化反应和还原反应的实例，想一下分类标准是什么？

【教师】没错。

初中的我们是这样判断的，但是请同学们仔细思考一下，这些反应是只发生了氧化反应或者只发生了还原反应吗？

【教师小结】没错。

一个反应不仅仅只是发生了氧化过程或是还原过程，有得氧就必定有失氧，因此，我们把这类反应称为氧化还原反应。

【板书】1.定义：

在化学反应中，一种物质得到氧发生氧化反应，必然有一种物质失去氧发生还原反应，这样的反应称为氧化还原反应。

【过渡】那么大家想一下，氧化还原反应有哪些特点呢？

大家思考后回答教材上20页思考与讨论的问题。

【教师】那么大家有发现氧化还原反应的特点是什么了吗？

【板书】2.特点：

化合价升降

【教师】借助这一特点，我们能够判断一个反应是否属于氧化还原反应，只要有化合价的升降，就是氧化还原反应，如果只要化合价升高，或者只有化合价降低，便不能称之为氧化还原反应。

这是我们从化学反应方程式上能够看出来的，那么，氧化还原反应的实质又是什么呢？

【多媒体展示】钠与氯气反应、氢气与氯气反应的示意图。

【教师分析】根据示意图，我们从微观角度来分析一下，它们为什么会发生氧化还原反应。

钠原子最外层只有1个电子，它要形成8电子稳定结构就要失去1个电子形成带一个单位正电荷的钠离子，氯原子最外层有7个电子，它要形成8电子稳定结构就要得到1个电子形成带一个单位负电荷的氯离子，双方发生反应形成氯化钠，在这个过程中，钠元素失去电子，化合价升高，发生氧化反应，氯元素得到电子，化合价降低，发生还原反应，总体来讲，发生了氧化还原反应。

同理，我们从微观角度来分析氢气与氯气的反应，氢原子最外层只有1个电子，它需要再获得一个电子形成2电子稳定结构，而氯原子最外层有7个电子，它也需要再获得1个电子形成8电子稳定结构。

但在它们彼此相遇发生反应时，氢原子与氯原子都没能将对方的电子抢夺过来纳为己用，于是呢，它们相互协商了一下，我们相互借用一个电子吧，这样我们都能形成稳定结构。

但是呢，由