沈偉藝

[摘 要]個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。通過個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開發(fā)與利用、主題案例的設(shè)計(jì)以及效果評價(jià)等方式，使學(xué)生通過探究活動(dòng)驗(yàn)證假設(shè)，培養(yǎng)探究能力，提升學(xué)科核心素養(yǎng)水平。

[關(guān)鍵詞]中化學(xué);核心素養(yǎng);個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

高一、問題的提出

普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）指出，學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)逐步形成的必備品格、關(guān)鍵能力和價(jià)值觀念，包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任五個(gè)維度。

目前在科學(xué)探究領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本照方抓藥，缺乏學(xué)生個(gè)性化的思維與質(zhì)疑，不利于內(nèi)化核心素養(yǎng)。為此，項(xiàng)目組老師提出探索個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)與培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的實(shí)踐研究。該項(xiàng)研究立足于個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開發(fā)與利用、主題案例的設(shè)計(jì)以及效果評價(jià)等方面，賦予了“個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的新內(nèi)涵。從本質(zhì)上說，個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)是通過創(chuàng)設(shè)條件給學(xué)生提供機(jī)會(huì)，使其通過探究活動(dòng)檢驗(yàn)假設(shè)，培養(yǎng)思考智能、探究能力以及創(chuàng)造力，最終實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)水平的全面提升。

二、個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開發(fā)與利用

（一）課本實(shí)驗(yàn)的挖掘與拓展

根據(jù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)以及維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)”，我們使用了三層階梯（綠色、藍(lán)色、黑色）幫助學(xué)生投入到不同挑戰(zhàn)水平的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中。綠色代表課本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，是所有學(xué)生應(yīng)達(dá)到的合格水平，反映課標(biāo)對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基本要求;藍(lán)色代表課本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的適當(dāng)拓展與延伸;黑色代表較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)問題。部分活動(dòng)內(nèi)容及水平如下表所示。

[內(nèi)容 水平 評價(jià) 質(zhì)量守恒定律、二氧化碳是否與水發(fā)生反應(yīng)、燃燒條件等探究 綠色 找出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的變量控制，體會(huì)如何選擇變量、如何調(diào)控變量 測定鈣片（主要成分為碳酸鈣）中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、燃燒條件再探究、甲烷燃燒產(chǎn)物檢驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 藍(lán)色 模仿課本實(shí)驗(yàn)原型進(jìn)行設(shè)計(jì)，能根據(jù)問題背景確定探究問題，選擇研究變量，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案 金屬活動(dòng)性的比較、氫氧化鈉與鹽酸是否發(fā)生反應(yīng)、氫氧化鈉與二氧化碳是否發(fā)生反應(yīng)等探究 黑色 能抓住實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵要素，改變其他相關(guān)要素，設(shè)計(jì)出針對同一探究問題的多種合理方案，并進(jìn)行優(yōu)化、評價(jià) ]

（二）生活實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與利用

從部分國內(nèi)外化學(xué)教材比較研究發(fā)現(xiàn)，普遍突出實(shí)驗(yàn)的生活化。生活化學(xué)實(shí)驗(yàn)，主要是以“從生活走進(jìn)化學(xué)，從化學(xué)走向社會(huì)”為理念，以化學(xué)學(xué)科知識為背景、以生活中的化學(xué)問題為內(nèi)容、以實(shí)驗(yàn)為載體，從化學(xué)和生活融合的視角實(shí)現(xiàn)化學(xué)教育功能的重要教學(xué)手段[1]。目前生活用品日新月異，使生活化學(xué)實(shí)驗(yàn)成為極大可能，為個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供有利條件。

比如，學(xué)完氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法，課外學(xué)生利用一瓶過氧化氫溶液（俗稱雙氧水）、一粒生的馬鈴薯、一只玻璃杯等材料，按以下步驟完成“馬鈴薯快速制備氧氣”的小實(shí)驗(yàn)：往玻璃杯里倒入半杯過氧化氫溶液→將馬鈴薯切成薄片，然后將一片馬鈴薯放入杯中→觀察、記錄、解釋現(xiàn)象。由于具備實(shí)踐性和知識性，生活實(shí)驗(yàn)對加強(qiáng)學(xué)生的思維訓(xùn)練和能力發(fā)展大有裨益。再如，利用一只帶蓋的玻璃瓶、一只新鮮的蛋、一瓶白醋等材料，按以下步驟完成“會(huì)自己剝殼的蛋”的小實(shí)驗(yàn)：將蛋輕放入瓶內(nèi)→將白醋倒進(jìn)瓶內(nèi)，將蛋完全淹沒→蓋緊蓋子，觀察瓶內(nèi)現(xiàn)象→24小時(shí)后，隔相同時(shí)間觀察幾次[2]。鼓勵(lì)學(xué)生積極觀察日常生活中的各種現(xiàn)象，將實(shí)用性、探究性和趣味性結(jié)合起來，加強(qiáng)學(xué)生的化學(xué)意識，提高學(xué)生的素養(yǎng)水平。

三、個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)主題案例的設(shè)計(jì)

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落地，離不開以具體教學(xué)內(nèi)容為載體，更需要依托教學(xué)活動(dòng)的展開得以具化。下面，以“燃燒和滅火”教學(xué)為例，探討如何進(jìn)行個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（一）知識功能與價(jià)值分析

本案例涉及的教學(xué)內(nèi)容為“義務(wù)教育教科書人教版上冊第七單元課題1燃燒和滅火”。其中，化學(xué)知識包括燃燒的條件和滅火原理，過程方法有預(yù)測、設(shè)計(jì)、評價(jià)等，STS內(nèi)容有安全知識。從核心概念的功能價(jià)值上看，燃燒與人類社會(huì)密切相關(guān)，燃燒是有條件的，借助實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，構(gòu)建燃燒反應(yīng)模型，達(dá)到對燃燒的可控可用。學(xué)生的認(rèn)識發(fā)展進(jìn)階包括宏觀現(xiàn)象分析→燃燒條件的假設(shè)、方案設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，建立燃燒反應(yīng)模型→運(yùn)用模型解決實(shí)際問題（滅火等）。

（二）教學(xué)與評價(jià)思路

（三）教學(xué)流程

Ⅰ宏觀現(xiàn)象

【學(xué)習(xí)任務(wù)1】認(rèn)識物質(zhì)的燃燒反應(yīng)

視頻展示：燃?xì)庠钆胝{(diào)食物。

問題1：物質(zhì)發(fā)生燃燒需要什么條件？

學(xué)生活動(dòng)1：討論，提出燃燒條件的猜想及依據(jù)。

學(xué)生活動(dòng)2：初步建立燃燒反應(yīng)模型。

評價(jià)：任務(wù)1的素養(yǎng)功能在于，通過對燃燒條件的猜想及初步建立反應(yīng)模型，發(fā)展學(xué)生基于化學(xué)反應(yīng)的視角進(jìn)行“宏觀辨識”、“模型認(rèn)知”的素養(yǎng)。學(xué)生已有的關(guān)于燃燒的知識是“燃燒是可燃物與氧氣發(fā)生的發(fā)熱發(fā)光劇烈的氧化反應(yīng)，屬于化學(xué)反應(yīng)”，猜想環(huán)節(jié)應(yīng)該打開的通道是把燃燒問題轉(zhuǎn)換成化學(xué)反應(yīng)問題。要使燃燒這類反應(yīng)進(jìn)行，一是要有反應(yīng)物，二是要有合適的反應(yīng)條件。那么反應(yīng)物是什么？條件又是什么？這樣，初步建立燃燒反應(yīng)模型：可燃物+氧氣[條件]生成物，幫助學(xué)生從反應(yīng)構(gòu)成要素的角度對燃燒條件進(jìn)行系統(tǒng)假設(shè)的思路。

Ⅱ?qū)嶒?yàn)探究

【學(xué)習(xí)任務(wù)2】設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明燃燒需要氧氣

實(shí)驗(yàn)用品：燒杯、鑷子、坩堝鉗、酒精燈、三腳架、薄銅片。酒精、棉花、乒乓球、濾紙、蠟燭。

問題2：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明燃燒需要氧氣？

學(xué)生活動(dòng)3：小組討論。

學(xué)生活動(dòng)4：展示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。

學(xué)生活動(dòng)5：初步評價(jià)，改善實(shí)驗(yàn)方案。

學(xué)生活動(dòng)6：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集證據(jù)，解釋現(xiàn)象。

評價(jià)：任務(wù)2的素養(yǎng)功能在于，通過對燃燒需要氧氣實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施，發(fā)展學(xué)生“科學(xué)探究”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的素養(yǎng)。先以證明可燃物燃燒需要氧氣為突破口，重點(diǎn)是利用變量控制的思想方法，變量是“氧氣”，“可燃物”和“反應(yīng)溫度”是控制變量。引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)任務(wù)分解為：選擇合適的可燃物（哪些是可燃物、初步選擇哪種可燃物）→控制溫度不變（采取什么加熱方式）→控制氧氣的變化（如何改變氧氣、還有哪些方法可使氧氣與可燃物不接觸），從而幫助學(xué)生搭建控制多變量系統(tǒng)的思維模型，運(yùn)用這些思路和方法，繼續(xù)完成燃燒需要可燃物和溫度達(dá)到著火點(diǎn)的探究任務(wù)。

【學(xué)習(xí)任務(wù)3】設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明燃燒需要可燃物

【學(xué)習(xí)任務(wù)4】設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明燃燒需要溫度達(dá)到著火點(diǎn)

評價(jià)：任務(wù)3、4的素養(yǎng)功能在于，通過對燃燒需要可燃物及溫度實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施，發(fā)展學(xué)生“科學(xué)探究”“證據(jù)推理”的素養(yǎng)。讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)方案，反復(fù)運(yùn)用控制變量法分析、評價(jià)實(shí)驗(yàn)方案，尋找證據(jù)進(jìn)行推理，最大限度發(fā)揮了學(xué)生的個(gè)性化水平。完成任務(wù)2、3、4后，學(xué)生找到“燃燒三條件是怎樣的關(guān)系”的突破點(diǎn)，進(jìn)一步提升了對燃燒反應(yīng)的模型認(rèn)知水平。

Ⅲ問題解決

【學(xué)習(xí)任務(wù)5】根據(jù)燃燒條件，歸納滅火的原理

點(diǎn)燃3支蠟燭。

問題3：你如何阻止蠟燭繼續(xù)燃燒？使用的方法主要利用了什么原理？生活中還有哪些常見的滅火方法？

學(xué)生活動(dòng)7：思考、表達(dá)、小結(jié)

評價(jià)：任務(wù)5的素養(yǎng)功能在于，診斷并發(fā)展學(xué)生關(guān)于“燃燒和滅火”的關(guān)系水平。完成任務(wù)5后，學(xué)生對于什么是燃燒、燃燒三條件、燃燒和滅火的關(guān)系都有了新的認(rèn)識，對于如何控制燃燒反應(yīng)的發(fā)生和停止，也有了一般的思路和方法。

【學(xué)習(xí)任務(wù)6】根據(jù)燃燒條件解決實(shí)際問題

資料1：在野外露營時(shí)，露營基地為你準(zhǔn)備了報(bào)紙、干樹枝和火柴等材料，你怎樣生火？為什么？

資料2：遇到火災(zāi)怎么辦？

資料3：據(jù)報(bào)道，一男子倒在出租房浴室內(nèi)，經(jīng)搶救無效身亡。警方初步調(diào)查發(fā)現(xiàn)浴室內(nèi)裝有燃?xì)鉄崴鳎巳丝赡芤谎趸贾卸?。為什么?huì)產(chǎn)生一氧化碳？

評價(jià)：任務(wù)6的素養(yǎng)功能在于，通過對實(shí)際問題的解決，發(fā)展學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的素養(yǎng)。幫助學(xué)生將所學(xué)的知識應(yīng)用于更加復(fù)雜、多樣的情景中，積極參與有關(guān)化學(xué)問題的社會(huì)決策，對與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題做出正確的價(jià)值判斷，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)思考、方法抉擇等高階思維力和創(chuàng)新能力。

（四）教學(xué)反思

“燃燒和滅火”在生產(chǎn)生活中具有廣泛的應(yīng)用，這一概念的建構(gòu)過程具有較為豐富的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展功能。首先，注重問題情景的創(chuàng)設(shè)。如激發(fā)學(xué)生探究興趣的“燃?xì)馊紵枰裁礂l件？”、體會(huì)學(xué)科價(jià)值的“遇到火災(zāi)怎么辦？”等問題。其次，注重學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)。共設(shè)計(jì)了6個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)并在素養(yǎng)導(dǎo)向下開展相應(yīng)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。再次，注重認(rèn)識思路的外顯。構(gòu)建燃燒反應(yīng)的模型，提煉出控制變量法的一般認(rèn)識思路，并用表格的形式對其顯性化。最后，注重“教、學(xué)、評”一致性。把評價(jià)任務(wù)作為學(xué)習(xí)任務(wù)，通過學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究、小組討論、方案設(shè)計(jì)等活動(dòng)中的反饋，診斷并發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)水平。

四、結(jié)語

個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。利用個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行科學(xué)探究，有助于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力以及綜合素養(yǎng)。

（一）個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視資源的開發(fā)和利用

以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展為目標(biāo)的化學(xué)教育，對化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了新的要求：大力開展化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革，積極開發(fā)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開發(fā)與利用上，可以從課本、核心期刊、中高考試題、課外實(shí)驗(yàn)等多維視角，結(jié)合生活實(shí)際，從學(xué)生熟悉、感興趣的方向出發(fā)，創(chuàng)設(shè)良好的問題情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，更好地服務(wù)于個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（二）個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新

發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展方面的功能和價(jià)值，改變化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)“照方抓藥”式的設(shè)計(jì)，倡導(dǎo)“探究式”設(shè)計(jì)，大力開發(fā)化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，形成主題式、探究式案例。

（三）個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視評價(jià)的功能

發(fā)揮評價(jià)對學(xué)生個(gè)性化實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用，開發(fā)多樣化的個(gè)性化實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)評價(jià)方式，比如活動(dòng)表現(xiàn)評價(jià)與檔案袋評價(jià)等。個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)強(qiáng)調(diào)動(dòng)手操作與動(dòng)腦思維相結(jié)合，不僅重視實(shí)驗(yàn)結(jié)論的獲得，更要重視獲得結(jié)論的過程，實(shí)現(xiàn)結(jié)果與過程的統(tǒng)一。

值得肯定的是：倡導(dǎo)以科學(xué)探究為主的個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在核心素養(yǎng)導(dǎo)向下規(guī)定了學(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)展的目標(biāo)要求，圍繞核心內(nèi)容設(shè)計(jì)并實(shí)施個(gè)性化探究活動(dòng)，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)了學(xué)生的主動(dòng)發(fā)展。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]鄭長龍.化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程與教學(xué)論[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2]詹妮絲.101個(gè)化學(xué)小實(shí)驗(yàn)[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2015.

（責(zé)任編輯：張華偉）