梅萬巧
摘 要:在我國教育改革持續(xù)深入的背景下,高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和新高考均提倡利用“真實情境”教學(xué),以提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)?;诖?,文章緊密結(jié)合高中化學(xué)教材,展開基于真實情境的化學(xué)教學(xué)實踐研究。文章先是分析了高中化學(xué)中應(yīng)用真實情境的意義,然后分析化學(xué)真實情境創(chuàng)設(shè)原則,包括針對性、啟發(fā)性、時代性、連貫性,在此基礎(chǔ)上提出了真實情境的化學(xué)教學(xué)策略,包括加強(qiáng)真實情境素材建設(shè)、創(chuàng)新多樣真實情境教學(xué)方法、以真實情境為載體展開評價。
關(guān)鍵詞:真實情境;高中;化學(xué)
《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版2020年修訂)提出了化學(xué)學(xué)科發(fā)展學(xué)生的五大核心素養(yǎng),倡導(dǎo)在發(fā)揮化學(xué)學(xué)科價值的同時,引導(dǎo)學(xué)生解決真實情境中的跨學(xué)科問題,應(yīng)對未來充滿不確定性的挑戰(zhàn)。而且我國高考化學(xué)命題根據(jù)學(xué)科特質(zhì),構(gòu)建了五種試題真實情境,分別是日常生活情境、生產(chǎn)環(huán)保情境、學(xué)術(shù)探索情境、實驗探究情境、化學(xué)史料情境,這些真實情境分類與核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)有著較強(qiáng)的匹配度?;谡鎸嵡榫痴归_實踐教學(xué),能夠幫助學(xué)生深入理解知識,形成完整的知識體系,進(jìn)而提升綜合素養(yǎng),更加從容應(yīng)對高考。
一、利用真實情境進(jìn)行化學(xué)教學(xué)的意義
在高中化學(xué)教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實情境的理論基礎(chǔ)包括建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和情境認(rèn)知理論。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在一定社會文化背景下,通過與環(huán)境互動并主動構(gòu)建知識體系的過程;而情境認(rèn)知理論則指出,知識是嵌入在特定情境中的,理解和運用知識應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體情境而非孤立對待。這兩種理論為真實情境在化學(xué)教學(xué)中的運用提供了堅實的理論支撐。
將真實情境融入高中化學(xué)教學(xué)中具有多重意義。首先,真實情境能有效激活學(xué)生的前概念和生活經(jīng)驗,促使學(xué)生在解決實際問題的過程中深化對抽象化學(xué)原理的理解,從而提升知識的內(nèi)化程度。其次,利用真實情境能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探究欲望,引導(dǎo)他們從被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿?,培養(yǎng)其創(chuàng)新思維與實踐能力。再次,利用真實情境教學(xué)能夠幫助學(xué)生建立起化學(xué)知識與現(xiàn)實生活之間的聯(lián)系,增強(qiáng)其學(xué)以致用的能力,進(jìn)一步提高化學(xué)教育的社會價值和現(xiàn)實意義。最后,真實情境還能夠在教學(xué)評價環(huán)節(jié)發(fā)揮積極作用,通過對學(xué)生在真實情境中解決問題的表現(xiàn)進(jìn)行觀察與評估,教師可以更全面、準(zhǔn)確地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,進(jìn)而實施個性化教學(xué)策略,促進(jìn)全體學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的均衡發(fā)展。
二、化學(xué)真實情境創(chuàng)設(shè)的原則
當(dāng)前,部分教師對真實情境教學(xué)的理解存在偏差,導(dǎo)致創(chuàng)設(shè)的情境未能準(zhǔn)確體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)要求和核心素養(yǎng)目標(biāo)。學(xué)生在面對高考時也有些力不從心。因此,教師應(yīng)該正確認(rèn)識真實情境教學(xué),遵循真實情境創(chuàng)設(shè)原則,糾正存在的誤區(qū),以更有效地利用真實情境進(jìn)行教學(xué),切實提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。
(一)針對性
在創(chuàng)設(shè)化學(xué)真實情境時,首要原則是“針對性”。針對性原則要求教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特性和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求精準(zhǔn)設(shè)計情境,確保情境設(shè)計與課程教學(xué)目標(biāo)緊密結(jié)合,為實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)提供有效支撐[1]。例如:在講解“物質(zhì)的分類及轉(zhuǎn)化”時,教師可以選取生活中的實例,如不同類型的食品防腐劑、家庭中各類清潔劑的作用原理等,使學(xué)生直觀理解物質(zhì)的性質(zhì)差異和轉(zhuǎn)化規(guī)律。對于“離子反應(yīng)”的教學(xué),教師可以引入工業(yè)生產(chǎn)中離子交換樹脂處理水質(zhì)的案例,或者實驗室中酸堿滴定實驗的場景,讓學(xué)生在解決實際問題的過程中深入領(lǐng)會離子反應(yīng)的本質(zhì)和應(yīng)用價值。
(二)啟發(fā)性
啟發(fā)性強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過程中通過創(chuàng)設(shè)情境、設(shè)置問題、引導(dǎo)探索等方式,激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲,促使他們主動思考、自主探究,從而深刻理解和靈活運用知識。在教學(xué)實踐中教師應(yīng)該設(shè)計開放性、挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù),并為學(xué)生提供適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)線索和資源,但不必過度指導(dǎo),要留給學(xué)生足夠的思考空間,鼓勵學(xué)生以多元視角審視問題,進(jìn)行發(fā)散性思考,從而在解決實際問題的過程中發(fā)現(xiàn)并提出新的問題[2]。例如:在講解“氧化還原反應(yīng)”相關(guān)知識點時,教師可以通過現(xiàn)代便攜設(shè)備中鋰離子電池的工作原理、生物體內(nèi)氧氣運輸和利用等情境,啟發(fā)學(xué)生思考電子轉(zhuǎn)移的本質(zhì),并通過設(shè)計一系列遞進(jìn)的問題鏈,使學(xué)生在逐步揭示氧化還原反應(yīng)奧秘的過程中,鍛煉科學(xué)探究能力。
(三)時代性
時代性原則是指真實情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)具有時代性,要與當(dāng)前社會發(fā)展、科技進(jìn)步建立緊密聯(lián)系,以此培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)對新時代復(fù)雜挑戰(zhàn)的能力。因此,教師應(yīng)當(dāng)主動追蹤學(xué)科發(fā)展前沿,結(jié)合社會熱點問題以及新興技術(shù)領(lǐng)域,更新教學(xué)素材,確保學(xué)生接觸的知識具有時效性和實用性。例如:在講解“物質(zhì)的分類及轉(zhuǎn)化”時,教師可以引入環(huán)保材料的研發(fā)進(jìn)展,如新型可降解塑料的研發(fā)過程及其對環(huán)境保護(hù)的意義,并意識到化學(xué)在解決現(xiàn)代環(huán)境問題中的重要作用;針對氧化還原反應(yīng),教師可以聯(lián)系到鋰離子電池的工作原理或太陽能電池中涉及的氧化還原反應(yīng)過程,使學(xué)生了解這些基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為推動科技發(fā)展的強(qiáng)大動力。
(四)連貫性
連貫性原則要求教師構(gòu)建的情境具有內(nèi)在的邏輯關(guān)聯(lián),確保學(xué)生圍繞某一中心主題展開系統(tǒng)、持續(xù)的學(xué)習(xí),從而幫助學(xué)生建立完整的知識結(jié)構(gòu),理解知識間的內(nèi)在聯(lián)系。以“氧化還原反應(yīng)”課程為例,教師應(yīng)將“鐵銹蝕”的生活實例貫穿于整個教學(xué)過程中。在引導(dǎo)學(xué)生初步認(rèn)識氧化還原反應(yīng)時,通過觀察和分析鐵銹蝕的現(xiàn)象,讓學(xué)生從宏觀層面認(rèn)識到物質(zhì)得失氧的變化;隨后逐步過渡到微觀層面,借助化合價變化這一橋梁,揭示電子轉(zhuǎn)移是氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。這樣,學(xué)生就能在實際情境中建構(gòu)起氧化還原反應(yīng)的概念模型。隨著課程深入,教師可以引導(dǎo)學(xué)生運用新習(xí)得的氧化還原反應(yīng)原理,對最初引入的鐵銹蝕現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)解讀,并進(jìn)一步提出基于該原理的防銹措施,實現(xiàn)學(xué)以致用。通過系統(tǒng)性的學(xué)習(xí),學(xué)生不但能夠掌握完整的氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識點,還能有效地鍛煉宏觀辨識與微觀探析能力,以及證據(jù)推理與模型認(rèn)知等核心
素養(yǎng)。
三、基于真實情境的化學(xué)教學(xué)策略
(一)加強(qiáng)真實情境素材建設(shè)
真實情境素材在化學(xué)教學(xué)中扮演著承載知識、問題、實踐活動和評價的重要角色,對學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò)、發(fā)展邏輯思維能力和形成科學(xué)觀念具有決定性作用。因此,在教學(xué)過程中精選高質(zhì)量的真實情境素材至關(guān)重要。又因不同類型的現(xiàn)實情境素材能從不同視角培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)認(rèn)知能力,幫助他們?nèi)胬斫饣瘜W(xué)世界的內(nèi)在聯(lián)系及價值[3]。所以教師應(yīng)為學(xué)生積累不同類型的真實情境素材,為學(xué)生提供不同的學(xué)習(xí)體驗,從而幫助學(xué)生多維度、多層次地發(fā)展核心素養(yǎng)。以人教版高中化學(xué)必修第一冊第一章《物質(zhì)及其變化》為例,教師可從以下四個方面積累素材。
1.應(yīng)用類真實情境素材
這一類素材涵蓋化工生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、新材料研發(fā)等多個領(lǐng)域,如分析處理工業(yè)廢水時離子交換技術(shù)背后的離子反應(yīng)原理,或是新能源汽車電池中氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用,以及納米材料的研發(fā)和使用過程中的化學(xué)原理等。通過利用這些實際案例能夠幫助學(xué)生理解抽象理論與現(xiàn)實世界之間的聯(lián)系,培養(yǎng)其運用化學(xué)知識解決實際問題的能力。
2.生活類真實情境素材
日常生活中的化學(xué)現(xiàn)象無處不在,教師可以從食品防腐劑的作用機(jī)制(如苯甲酸鈉如何抑制微生物生長)、家居清潔劑的有效成分及其作用原理(如表面活性劑如何降低水的表面張力以達(dá)到去污效果)、食物腐敗過程中的氧化還原反應(yīng)等方面入手,讓學(xué)生在生活中發(fā)現(xiàn)化學(xué),深入理解基本化學(xué)概念。
3.實驗類真實情境素材
設(shè)計并實施各類生動有趣的化學(xué)實驗,如通過鐵釘生銹的實驗揭示氧化還原反應(yīng)的過程,利用碘鐘實驗展示化學(xué)動力學(xué)現(xiàn)象,或者模擬大氣污染物檢測來探討環(huán)境化學(xué)問題等。
4.化學(xué)史類真實情境素材
深入挖掘化學(xué)史上具有里程碑意義的事件和科學(xué)家的事跡,例如拉瓦錫對燃燒現(xiàn)象的研究對現(xiàn)代氧化還原理論的貢獻(xiàn),門捷列夫元素周期表的創(chuàng)制歷程,以及居里夫人發(fā)現(xiàn)鐳元素背后的故事等。通過了解化學(xué)發(fā)展歷程,學(xué)生可以更好地領(lǐng)悟化學(xué)學(xué)科的精神內(nèi)涵,逐漸生成科學(xué)精神和社會責(zé)任感。
(二)創(chuàng)新多樣真實情境教學(xué)方法
真實情境素材是承載知識的載體,更是實現(xiàn)有效教學(xué)互動和學(xué)生深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵工具。教師不僅要精心選取具有代表性和教育價值的真實素材,更要巧妙將其轉(zhuǎn)化為生動、動態(tài)的教學(xué)情境。這就需要教師通過精心設(shè)計的問題鏈、案例分析或者實驗活動等形式激活靜態(tài)的知識點,使之成為能夠激發(fā)學(xué)生自主探索、合作研討的真實情境,從而幫助學(xué)生真正理解和辨析現(xiàn)實世界中的化學(xué)現(xiàn)象,并在此過程中逐步提升核心素養(yǎng)。
1.利用探究的方式創(chuàng)設(shè)真實情境
探究式情境是一種以學(xué)生為主體的教學(xué)方式,強(qiáng)調(diào)通過觀察、實驗、調(diào)查、討論等手段,引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)和解決問題的過程[4]。教師或?qū)W生根據(jù)教學(xué)內(nèi)容或現(xiàn)實生活中的情境提出一個具有探究價值的問題,激發(fā)學(xué)生的探索興趣和求知欲。在對問題進(jìn)行初步思考后,學(xué)生基于已有的知識儲備和理解,形成可能的解釋或預(yù)測(即假設(shè)),并在此基礎(chǔ)上設(shè)定探究目標(biāo)。圍繞假設(shè),學(xué)生需要設(shè)計并制定詳細(xì)的實驗方案或研究方法,明確所需材料、步驟以及預(yù)期結(jié)果。按照設(shè)計好的實驗或研究計劃進(jìn)行操作,收集相關(guān)數(shù)據(jù)和證據(jù),并記錄整個過程。對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析,結(jié)合理論知識,解讀現(xiàn)象背后的科學(xué)原理?;趯嵶C資料,學(xué)生得出最終結(jié)論,驗證或修正原來的假設(shè),并對探究過程和結(jié)果進(jìn)行深入反思,提煉所學(xué)知識。
以“氧化還原反應(yīng)”為例,教師可以設(shè)置“某個工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)不明原因的金屬腐蝕加速現(xiàn)象”這一懸念,并描述該廠在生產(chǎn)過程中的某種特殊工藝條件。接著,提出問題:“為何在這種特定條件下金屬材料腐蝕速度顯著加快?這與氧化還原反應(yīng)有何關(guān)聯(lián)?”然后要求學(xué)生基于所學(xué)的氧化還原反應(yīng)原理和影響金屬腐蝕的因素進(jìn)行分析,并設(shè)計實驗方案驗證自己的猜想。在這一案例中,學(xué)生需要結(jié)合實際生產(chǎn)工藝,深入理解氧化還原反應(yīng)的過程以及環(huán)境因素對金屬腐蝕的影響,從而形成全面、系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò),提高解決實際問題的能力。
2.通過項目式的方式創(chuàng)設(shè)真實情境
項目式學(xué)習(xí)是對傳統(tǒng)教學(xué)方式的一種創(chuàng)新拓展,鼓勵學(xué)生在教師引導(dǎo)下組成團(tuán)隊,將真實世界中的復(fù)雜問題分解為一系列具有探索價值的驅(qū)動性問題。通過共同探討和解決這些驅(qū)動問題,學(xué)生能夠逐步揭示并解決核心的實際問題,從而在實踐中深化對化學(xué)知識的理解,并有效提升化學(xué)思維能力和實踐操作技能。以“物質(zhì)的分類及轉(zhuǎn)化”為例,教師可以設(shè)計一個“校園垃圾分類處理與資源回收再利用”的項目。首先,提出項目目標(biāo):分析校園內(nèi)各類廢棄物的成分及其對環(huán)境的影響,并探討如何合理分類并有效轉(zhuǎn)化這些廢棄物。然后,指導(dǎo)學(xué)生分組研究不同類別垃圾的化學(xué)性質(zhì)和轉(zhuǎn)化過程,如廚余垃圾的堆肥化、塑料廢棄物的降解途徑等,并結(jié)合氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等原理,探索可行的資源回收方案。
在項目實施過程中,學(xué)生需要查閱資料、實地調(diào)查、動手實驗,甚至聯(lián)系環(huán)保企業(yè)了解最新技術(shù)。最終,各小組需提交項目報告,并通過課堂展示分享研究成果。
3.借助現(xiàn)代信息資源創(chuàng)設(shè)真實情境
在化學(xué)教學(xué)過程中,教師可以充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段,如互聯(lián)網(wǎng)、多媒體軟件、虛擬實驗室等,將抽象復(fù)雜的化學(xué)原理生動形象地展現(xiàn)出來,為學(xué)生構(gòu)建豐富多元的數(shù)字化真實情境,從而使學(xué)生能夠從不同維度感知和理解知識本質(zhì)。例如:在講解“離子反應(yīng)”時,教師可以利用動畫視頻模擬離子間的相互作用及形成化合物的過程,幫助學(xué)生直觀理解離子鍵的形成機(jī)制。同時,借助在線實驗平臺,設(shè)計互動性強(qiáng)的虛擬實驗,讓學(xué)生在模擬環(huán)境中進(jìn)行離子反應(yīng)實驗操作,觀察并分析實驗結(jié)果,從而加深對理論知識的理解和掌握。此外,教師還可以引導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)查找最新的科研報道或科普文章,探討實際生活中的化學(xué)問題,如環(huán)境污染治理、新材料研發(fā)等,將化學(xué)知識與社會現(xiàn)實緊密結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)解決實際問題的能力,同時確?;瘜W(xué)教育與時代發(fā)展接軌。
(三)以真實情境為載體展開評價
評價是教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié),其目的是全面衡量、分析與評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果,并以此為依據(jù)對教學(xué)策略進(jìn)行適時調(diào)整。在新課標(biāo)和新高考背景下,化學(xué)學(xué)科的教學(xué)評價應(yīng)以學(xué)生的核心素養(yǎng)為核心目標(biāo),注重培養(yǎng)學(xué)生在實際情境中運用化學(xué)知識和技能解決問題的能力。由于只有現(xiàn)實環(huán)境中學(xué)生的表現(xiàn)才能反映其真實水平,所以教師在展開評價時需要依托于真實情境,鼓勵學(xué)生自主挖掘并分析情境信息,然后通過學(xué)生的行為表現(xiàn)展開評價。首先,教師要明確評價的目標(biāo)指向,確保評價方向與核心素養(yǎng)要求相一致;其次,設(shè)計具有針對性的評價任務(wù),使學(xué)生的行為表現(xiàn)可觀察、可量化;最后,制定詳細(xì)的評價標(biāo)準(zhǔn),參照課程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定學(xué)業(yè)要求和質(zhì)量水平層次,清晰列舉出在真實情境活動中學(xué)生需達(dá)到的具體行為指標(biāo)。在教學(xué)過程中,教師根據(jù)預(yù)設(shè)的評價標(biāo)準(zhǔn),密切觀察學(xué)生在完成評價任務(wù)時的實際表現(xiàn),以此作為過程性評價的依據(jù),確保教學(xué)活動能夠有效促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)提升。
結(jié)束語
綜上所述,文章在遵循針對性、啟發(fā)性、時代性和連貫性原則的基礎(chǔ)上,通過真實情境建設(shè)、創(chuàng)新多樣化的教學(xué)方法、以真實情境為依托開展過程性評價等措施,充分證明了真實情境在高中化學(xué)教學(xué)中的有效性和必要性,為進(jìn)一步優(yōu)化化學(xué)教學(xué)模式、培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)提供了參考。未來,教師應(yīng)不斷豐富真實情境教學(xué)的方法與手段,讓化學(xué)教育從理論走向?qū)嵺`,從而更好地服務(wù)于學(xué)生的全面發(fā)展和終身學(xué)習(xí)需求。
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