黃鳴春 王建林 蘇鑫 牛麗亭 項今朝 王欣 劉聰 李丹陽

摘要： 校本專題課“玩轉(zhuǎn)沉淀”以發(fā)展學(xué)生的科學(xué)實踐能力為教學(xué)目標(biāo)，從研究的視角進行設(shè)計，在教學(xué)內(nèi)容的組織和實施上架構(gòu)知識、問題、活動、素材、學(xué)生發(fā)展等5方面的線索，將科學(xué)閱讀作為重要的教學(xué)策略，完整地呈現(xiàn)了一個校本專題課開發(fā)的進展過程。

關(guān)鍵詞： 校本專題課; 科學(xué)實踐; 沉淀溶解平衡; 校本課程開發(fā)

文章編號： 1005-6629（2018）11-0047-06中圖分類號： G633.8文獻標(biāo)識碼： B

1 問題提出

“玩轉(zhuǎn)沉淀”課的設(shè)計源于北京京源學(xué)?；瘜W(xué)校本選修課的需求，在“化學(xué)平衡”專題推進到“沉淀溶解平衡”部分時，為提升學(xué)習(xí)效果，授課教師希望“最好有一些有趣的實驗讓學(xué)生更多地參與進來，在沉淀溶解平衡的應(yīng)用價值驅(qū)動下學(xué)習(xí)沉淀溶解平衡”。于是，針對高一高二的化學(xué)學(xué)習(xí)優(yōu)等生設(shè)計了2課時的能力提升課程，這是對教師校本課程設(shè)計與開發(fā)能力的一次挑戰(zhàn)。

課程改革的不斷推進給“學(xué)校課程建設(shè)”帶來了重大的機遇和挑戰(zhàn)[1]。將國家課程校本化、系統(tǒng)規(guī)劃學(xué)校課程體系、綜合校本課程均成為“學(xué)校校本課程建設(shè)”要直面的問題。總體上看，化學(xué)校本課程已有的研究中實踐案例居多，基于課程視角從課程理念、目標(biāo)、內(nèi)容、實施、評價方面進行分析的研究亦有所涉及，但是整體有序架構(gòu)化學(xué)校本專題課的目標(biāo)、內(nèi)容組織和實施邏輯的案例仍然有待開發(fā)。本文將以“玩轉(zhuǎn)沉淀”課作為校本專題課的案例，分析筆者在課程目標(biāo)的確立，課程內(nèi)容的選取、組織與實施的一致和連貫性上所做的探索。

2 教學(xué)目標(biāo)的定位

“玩轉(zhuǎn)沉淀”校本專題課首先需要解決的是教學(xué)目標(biāo)的定位問題。一是需要在常規(guī)課時基礎(chǔ)上拓展“沉淀溶解平衡”的課時，這就需要考慮補充什么內(nèi)容;二是需要考慮加入學(xué)生能夠參與的實驗活動，學(xué)生在參與實驗中發(fā)展什么能力;三是需要更多挖掘“沉淀溶解平衡”的應(yīng)用價值，這就需要考慮以什么形式呈現(xiàn)課程內(nèi)容。

按照教學(xué)設(shè)計的一般思路，我們進行了普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[2]中關(guān)于沉淀溶解平衡的內(nèi)容要求、教學(xué)策略以及學(xué)習(xí)活動建議的分析，并從課程標(biāo)準(zhǔn)提出的學(xué)科核心素養(yǎng)的角度，分析本專題的知識與能力目標(biāo)，從而概括課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生能力發(fā)展目標(biāo)的要求。我們發(fā)現(xiàn)該目標(biāo)與《美國科學(xué)教育框架》中明確提出的“科學(xué)實踐”的八個方面[3]基本一致，由此將“培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實踐能力”作為本專題重要的能力發(fā)展目標(biāo)。結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于“資料分析”的要求以及科學(xué)實踐包含的“獲取評價并交流信息”，我們將“科學(xué)閱讀”作為本專題重要的教學(xué)策略。

綜上所述，專題課教學(xué)目標(biāo)定位為： 認(rèn)識難溶電解質(zhì)在水溶液中存在沉淀溶解平衡，了解沉淀的生成、溶解與轉(zhuǎn)化;結(jié)合沉淀溶解平衡培養(yǎng)學(xué)生“提出并定義問題、開發(fā)并使用模型、計劃并實施研究和設(shè)計解決方案、分析并解釋數(shù)據(jù)、運用數(shù)學(xué)和計算式思維、建立解釋和設(shè)計解決方案、獲取評價并交流信息”等科學(xué)實踐能力;認(rèn)識沉淀溶解平衡的生產(chǎn)生活應(yīng)用價值。

3 教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計、實施及反思

針對確定的教學(xué)目標(biāo)，我們從課的準(zhǔn)備到實施進行了系統(tǒng)設(shè)計。具體的教學(xué)設(shè)計和實施基于學(xué)生能力發(fā)展分為8個環(huán)節(jié)，其中前4個環(huán)節(jié)為第1課時的內(nèi)容，后4個環(huán)節(jié)為第2課時的內(nèi)容。各個環(huán)節(jié)均按照知識、問題、活動、素材、學(xué)生發(fā)展等5條線索進行橫向和縱向邏輯的組織和設(shè)計。

3.1 看“沉淀的生長”

作為引入和概念探查環(huán)節(jié)，教師在說明本次專題課的目標(biāo)及規(guī)劃后，探查了學(xué)生原有關(guān)于沉淀的認(rèn)識及轉(zhuǎn)變，并簡要補充講解了關(guān)于“水中花園”的生成和生長的知識（見表1）。

本環(huán)節(jié)可以明顯感受到學(xué)生對于“沉淀生長”過程的興趣，如認(rèn)識到本實驗“水中花園”中“沉淀不是瞬間生成的，相反有些沉淀是緩慢生長”、“沉淀還可以向上生長”，甚至注意到“帶有氣泡的地方會生長”。在學(xué)案記錄中，學(xué)生表示“了解了沉淀形成的過程和原理”，產(chǎn)生了“可以通過不同濃度改變沉淀生長”的想法。

3.2 做“沉淀的生長”

見識了美麗的“沉淀生長”的過程后，學(xué)生躍躍欲試。他們進行了“水中花園”制作實驗，通過教師關(guān)于“探究水中花園生長條件”的完整思路的展示，初步感受控制變量的實驗探究方法（見表2）。

通過這個環(huán)節(jié)，學(xué)生初步得出“水中花園”實驗成功的合適條件，也注意到“濃度太大可能導(dǎo)致沉淀不能快速生長”、“不同物質(zhì)生長速度不同”。并發(fā)展“變量控制”實驗的經(jīng)驗。

3.3 分析“沉淀的生成和轉(zhuǎn)化”

在學(xué)生經(jīng)歷了“沉淀的生長”教學(xué)過程后，我們引導(dǎo)學(xué)生進一步關(guān)注沉淀。此時學(xué)生分組閱讀前期準(zhǔn)備的由8篇文獻[4～11]轉(zhuǎn)化而來的“科學(xué)閱讀材料”，引發(fā)他們產(chǎn)生對沉淀新的關(guān)注角度;接著通過演示實驗（AgCl沉淀轉(zhuǎn)化為AgI沉淀）認(rèn)識到沉淀能發(fā)生轉(zhuǎn)化，通過實驗分析建立“沉淀溶解平衡”的概念模型（見表3）。

這一階段，學(xué)生通過各個閱讀素材發(fā)現(xiàn)“沉淀可以轉(zhuǎn)化為另一種沉淀”，通過遷移“化學(xué)平衡”的知識，再通過演示實驗進一步認(rèn)識到“沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)為沉淀溶解平衡的移動”。

3.4 發(fā)現(xiàn)“沉淀的生成和轉(zhuǎn)化”的規(guī)律

第1課時最后的環(huán)節(jié)是精讀科學(xué)閱讀材料，希望學(xué)生利用所建立的沉淀溶解平衡概念定性分析解讀科學(xué)閱讀素材（見表4）。

這個環(huán)節(jié)需要精致閱讀，能力較強的學(xué)生能夠直接提取科學(xué)閱讀素材的信息，認(rèn)識到沉淀溶解平衡遵循化學(xué)平衡移動的一般規(guī)律。如“納米氫氧化鎳的研制及其電化學(xué)性能”素材中，學(xué)生識別了“NiC2O4、 Ni（OH）2”兩種沉淀，并認(rèn)識到過程中發(fā)生了沉淀的轉(zhuǎn)化。

3.5 做“沉淀的生成和轉(zhuǎn)化”

在第2課時的第一個環(huán)節(jié)中，我們把演示實驗轉(zhuǎn)化為學(xué)生實驗，以進一步鞏固“沉淀溶解平衡”的概念模型（見表5）。

3.6 進行“沉淀溶解平衡的調(diào)控”

我們選取AgSCNAg++SCN-這一沉淀溶解平衡作為素材，進行下列研究活動（見表6）。

本環(huán)節(jié)學(xué)生通過改變離子濃度調(diào)控平衡的移動方向，從直接加入Ag+聯(lián)想到通過生成其他沉淀減少Ag+，可能加入Cl-、 S2-、 I-。其中只有S2-組的黑色沉淀生成這一現(xiàn)象明顯說明了平衡的移動，那么其他離子如Cl-、 I-，甚至Ag+都會面臨沒有明顯現(xiàn)象的問題，那么一方面此時基于實驗事實論證平衡的移動就成了關(guān)鍵問題，另一方面學(xué)生需要考慮是否只要生成新的含Ag+的沉淀就能夠使得平衡發(fā)生移動，進而調(diào)動由難溶生成更難溶的認(rèn)識，并思考如何定量判斷誰更難溶。

3.7 探究“沉淀溶解平衡的直觀外顯”

本環(huán)節(jié)凸顯讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題，建立解釋和設(shè)計解決方案，并進行基于事實的論證的能力培養(yǎng)。從上一環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)，沉淀溶解平衡電離出自由離子的濃度是很低的，因而需要找到平衡“顯示”劑，到通過科學(xué)閱讀獲取評價并交流信息對“Fe（SCN）3顯示劑”原理進行解釋和解讀文獻中的解決方案，然后再次進行實驗驗證（見表7）。

學(xué)生經(jīng)歷了一輪基于事實的論證，然后又發(fā)現(xiàn)和提出關(guān)于AgSCN沉淀溶解平衡是否移動了的問題，認(rèn)識了沉淀溶解平衡常數(shù)，從而將學(xué)生對沉淀溶解平衡的認(rèn)識提升到簡單的定量水平。

3.8 討論“沉淀溶解平衡的價值”

通過前面對沉淀溶解平衡的“可見”的調(diào)控，學(xué)生發(fā)現(xiàn)觀察到沉淀溶解平衡并非易事，由于沉淀溶解平衡體系中，離子的濃度均非常低，較難被直接檢測出來。那么這樣一個很“微量”的平衡在實際生產(chǎn)生活中，是否有應(yīng)用價值呢（見表8）？

學(xué)生認(rèn)識到沉淀溶解平衡可以用于處理金屬廢水，如果要知道金屬離子的去除程度時就需要用到分光光度等定量分析方法。

4 反思與討論

“玩轉(zhuǎn)沉淀”作為2課時的校本專題課，其目標(biāo)指向?qū)W生科學(xué)實踐能力的發(fā)展以及基于知識、問題、活動、素材、學(xué)生發(fā)展五大線索進行的系統(tǒng)設(shè)計與實施，對于“校本課程開發(fā)”及“教師校本專題課的設(shè)計開發(fā)能力”的研究都有十分有益的啟發(fā)。

4.1 需要清晰系統(tǒng)地設(shè)定課程目標(biāo)

首先，化學(xué)校本課程的開發(fā)應(yīng)該回歸認(rèn)識本源性問題，深入挖掘化學(xué)學(xué)科本體知識。對“玩轉(zhuǎn)沉淀”課而言，所謂的“認(rèn)識本源性問題”，一是對認(rèn)識對象“沉淀”本身的追問： 沉淀是什么樣子的？它們是如何生成、生長起來的？不同的沉淀生長狀況有什么不同？它有應(yīng)用價值么？二是對“平衡”這一概念的追問： 沉淀溶解平衡不同于其他化學(xué)平衡的地方在哪里？它有什么樣的應(yīng)用價值？正是對這些認(rèn)識本源性問題的追問，幫助我們確立了“玩轉(zhuǎn)沉淀”校本專題課的基本知識目標(biāo)。

其次，化學(xué)校本課程的開發(fā)需要考慮學(xué)生實際和培養(yǎng)需求，需要依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)定課程目標(biāo)?！巴孓D(zhuǎn)沉淀”課作為校本專題課針對的是高一、高二的化學(xué)選修學(xué)生，他們都屬于較高水平的化學(xué)選修生：高一學(xué)生幾乎沒有太牢固的關(guān)于“平衡”的認(rèn)識，高二學(xué)生則已經(jīng)學(xué)習(xí)過沉淀溶解平衡的知識。這就要求不能僅以知識為依據(jù)來確定課程內(nèi)容，還需要考慮學(xué)生應(yīng)該發(fā)展的共同能力和素養(yǎng)。于是我們將“科學(xué)實踐能力”和“學(xué)科核心素養(yǎng)”的培養(yǎng)作為課程的系統(tǒng)目標(biāo)定位。

4.2 課程內(nèi)容的選取、組織和實施需要全面架構(gòu)知識、問題、活動、素材、學(xué)生發(fā)展5方面線索的橫向和縱向邏輯

作為校本專題課“玩轉(zhuǎn)沉淀”，一方面需要深入認(rèn)識沉淀，另一方面需要深入認(rèn)識“平衡”。在此過程中，如前所述，通過教學(xué)環(huán)節(jié)的邏輯設(shè)置，即知識、問題、活動、素材之間橫向和縱向的推進，實現(xiàn)學(xué)生的認(rèn)識發(fā)展。而“科學(xué)實踐”的八個方面均在不同環(huán)節(jié)得到不同程度的發(fā)展，特別是凸顯了“計劃并實施研究和設(shè)計解決方案、參與基于事實的論證、獲取評價并交流信息”三項科學(xué)實踐能力的發(fā)展，并最終實現(xiàn)學(xué)生對具體對象的認(rèn)識發(fā)展?！巴孓D(zhuǎn)沉淀”課促進學(xué)生認(rèn)識發(fā)展的路徑為： 學(xué)生從認(rèn)識沉淀生成和生長開始、逐步認(rèn)識沉淀存在沉淀溶解平衡，并能依據(jù)平衡移動原理認(rèn)識平衡移動從而實現(xiàn)沉淀轉(zhuǎn)化;了解沉淀溶解平衡的反方向不僅能夠發(fā)生，而且有時有特殊的意義，進而認(rèn)識到沉淀溶解平衡一般電離出較微量的自由離子的特點，實現(xiàn)依據(jù)平衡移動原理來調(diào)控沉淀溶解平衡，并設(shè)計如何“顯示”沉淀溶解平衡;最后從沉淀溶解平衡常數(shù)的定量角度認(rèn)識沉淀溶解平衡。

4.3 課程內(nèi)容實施需要精致打造特色教學(xué)策略

將科學(xué)閱讀作為“玩轉(zhuǎn)沉淀”教學(xué)中一個重要策略，在四個教學(xué)環(huán)節(jié)中不斷交替運用，指向?qū)W生獲取、評價并交流信息的能力發(fā)展。它帶來的收獲在于對科技文獻的加工上，注意到直接將科技文獻給學(xué)生閱讀會造成較大的閱讀障礙，于是對文獻進行了格式的統(tǒng)一以及表達的簡化。“研究背景—實驗原理—實驗探究過程”的設(shè)計能夠有效幫助學(xué)生很快抓住文獻的重點而提高學(xué)習(xí)效率。

4.4 課程的自主設(shè)計需要有研究的視角

“玩轉(zhuǎn)沉淀”課的準(zhǔn)備階段，首先查閱了大量的沉淀溶解平衡應(yīng)用的相關(guān)科研文獻，選取了八篇文獻，并對其中內(nèi)容進行選擇和重新組織，按照“研究背景—實驗原理—實驗探究過程”的統(tǒng)一格式進行文獻加工，共得到八篇科學(xué)閱讀文獻。并根據(jù)文獻進行了“水中花園最佳生長條件”的實驗探究，梳理出作為“控制變量的實驗探究”案例為學(xué)生呈現(xiàn)。根據(jù)文獻“銀鹽沉淀溶解平衡的直觀性實驗研究”[12]，我們進行了“AgSCNAg++SCN-平衡發(fā)生移動”的實驗探究，并擬將之轉(zhuǎn)化為一個學(xué)生自主探究的實驗活動。

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