《普通高中化學(xué)課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課標”）倡導(dǎo)教學(xué)評一體化，有效開展課堂教學(xué)評價。但中學(xué)階段，不少教師仍偏重學(xué)生學(xué)業(yè)成績等結(jié)果性評價，對過程性評價不夠重視。如何提高教學(xué)效率，以學(xué)生為中心，不斷提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科能力？筆者以發(fā)展學(xué)生素養(yǎng)為導(dǎo)向，進行教學(xué)評一體化設(shè)計，開展數(shù)字化實驗系列活動，采取預(yù)測—觀察—解釋（POE）策略，評價學(xué)生創(chuàng)新意識與能力。以“過氧化鈉與水反應(yīng)”為例，筆者堅持教學(xué)評一體化理念，采取POE策略實施數(shù)字化教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生解釋化學(xué)實驗現(xiàn)象并深化認識。在活動過程中，筆者觀察評估學(xué)生變化觀念與平衡思想的建立情況，注重發(fā)展功能的評價，對學(xué)生進行形成性評價和終結(jié)性評價。教學(xué)評三要素相互配合相互作用，有利于學(xué)生高效實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標，提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、教學(xué)評一體化理念及數(shù)字化實驗教學(xué)構(gòu)想

20世紀90年代中期，日本專家水越敏行等人提出教學(xué)與評價一體化的思想。教學(xué)評是一個完整教學(xué)活動的三個方面，一體化是教學(xué)評三個方面的融合統(tǒng)一。課標倡導(dǎo)學(xué)生自評﹑同伴互評與教師評價相結(jié)合，充分發(fā)揮評價促進學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)全面發(fā)展的功能，強調(diào)“課堂提問的設(shè)計應(yīng)有意識地關(guān)注化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)達成情況的診斷；課堂點評應(yīng)有的放矢，增強促進學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的指導(dǎo)性”。

鄭長龍教授指出課標將輸入性要求和輸出性要求進行了一體化設(shè)計，強調(diào)評價目標與教學(xué)目標一致性，以及評價任務(wù)和學(xué)習(xí)任務(wù)一致性；不能只重視輸入性化學(xué)教學(xué)目標和學(xué)習(xí)任務(wù)，而忽視對輸出性化學(xué)評價目標和學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計^[1]。教學(xué)評貫穿教學(xué)活動過程，一體化就是要求教學(xué)評有機融合：教以目標為導(dǎo)向并指向核心素養(yǎng)提升，學(xué)是為了發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，評用以促進教與學(xué)。

筆者依據(jù)課標，從“教學(xué)目標”出發(fā)優(yōu)化“評價設(shè)計”，對教學(xué)活動進行“逆向設(shè)計”，堅持評價先于教學(xué)的理念，將評價任務(wù)嵌入后續(xù)的教學(xué)中。筆者按照上述構(gòu)想確定教學(xué)目標，設(shè)計數(shù)字化實驗案例，組織教學(xué)活動，收集學(xué)生學(xué)習(xí)成效信息及學(xué)生在復(fù)雜情境中解決問題能力的診斷數(shù)據(jù)。要發(fā)揮數(shù)字化實驗在提升核心素養(yǎng)的表現(xiàn)評價方面的作用，需要處理好教學(xué)評的關(guān)系，要做好數(shù)字化實驗的教學(xué)評一體化教學(xué)研究思路設(shè)計（如圖1）。

二、教學(xué)評一體化教學(xué)案例分析

（一）教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)課的核心內(nèi)容為探究“過氧化鈉與水反應(yīng)”的歷程，從元素守恒的視角判斷反應(yīng)的生成物，透過實驗現(xiàn)象認識化學(xué)本質(zhì)，并借助數(shù)字化實驗進行驗證。實驗過程中，酚酞堿溶液褪色，視覺效果明顯。筆者以此激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)他們探究：哪些因素使溶液顏色褪去？①思考氧氣是否使得氫氧化鈉的酚酞溶液紅色褪去；②驗證過氧化氫是否使氫氧化鈉的酚酞溶液紅色褪去；③驗證氫氧化鈉的酚酞溶液是否一定是紅色。筆者如此安排教學(xué)內(nèi)容旨在為后面探究“過氧化鈉與水反應(yīng)”的歷程做鋪墊；讓學(xué)生基于真實情境進行思考與探索，復(fù)習(xí)元素化合物知識，對物質(zhì)的分類轉(zhuǎn)化及離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等知識進行鞏固和提升。學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課知識內(nèi)容將展現(xiàn)他們運用已有知識及元素觀解決具體問題的能力水平。

（二）教學(xué)目標

基于對教材結(jié)構(gòu)和教學(xué)內(nèi)容的理解，結(jié)合課標要求，筆者確定“過氧化鈉與水反應(yīng)”教學(xué)目標如下：①學(xué)生觀察實驗過程中的異?，F(xiàn)象，了解基本的科學(xué)研究方法，培養(yǎng)實驗動手能力；②經(jīng)歷實驗﹑假設(shè)﹑推理等過程，提升觀察能力﹑創(chuàng)造思維能力；③層層遞進開展實驗驗證，根據(jù)研究目的設(shè)計探究方案，建立證據(jù)推理意識，養(yǎng)成認真和務(wù)實的科學(xué)態(tài)度。本課教學(xué)涉及的素養(yǎng)包括對學(xué)生思維﹑實踐﹑價值層面的要求。學(xué)生能力目標與表現(xiàn)性評價維度如下（見表1）。

（三）教學(xué)方法

筆者堅持教學(xué)評一體化理念，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)以實驗為基礎(chǔ)的研究方法，設(shè)置實驗活動旨在以教師演示，或邊講邊做，或?qū)W生自主實驗的方式，設(shè)置學(xué)生的探究任務(wù)和教師的評價任務(wù)，并通過全面觀測對學(xué)生的表現(xiàn)進行評價，引導(dǎo)學(xué)生實證獲得有關(guān)“過氧化鈉與水反應(yīng)”的事實性知識。

（四）教學(xué)過程

本節(jié)課的教學(xué)分5個環(huán)節(jié)進行。筆者播放視頻《水中生火》開啟教學(xué)，以教學(xué)評一體化的理念將實驗內(nèi)容嵌入目標任務(wù)和評價任務(wù)，促進教學(xué)目標與評價目標融合。在教學(xué)過程中，將教師的教、學(xué)生的學(xué)和對學(xué)習(xí)結(jié)果的評價緊密聯(lián)系在一起，并將評價目標貫穿教與學(xué)的整個過程^[2]。筆者圍繞教學(xué)目標設(shè)計了教學(xué)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1.探究“過氧化鈉與水反應(yīng)”產(chǎn)物

學(xué)生的探究任務(wù)：列舉﹑描述﹑辨識典型物質(zhì)重要的物理化學(xué)性質(zhì)。

教師的評價任務(wù)：診斷學(xué)生的變化觀念與平衡思想、邏輯推理能力與水平（見表2）。

筆者帶領(lǐng)學(xué)生利用數(shù)字化實驗平臺得到實驗圖像，讓學(xué)生在實驗過程中收集證據(jù)，分析圖像判斷物質(zhì)生成情況，理解圖像變化蘊含的意義。具體操作如下。將溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器與電腦相連；將傳感器探頭浸入水中，向裝有20 mL水的燒杯中添加過氧化鈉粉末（約2 g），并用logger Pro軟件采集數(shù)據(jù)，以時間為橫軸、以溫度為縱軸作圖。將上述操作中的以溫度為縱軸換成以pH為縱軸，生成圖像（如圖2）。

將氧氣傳感器、數(shù)據(jù)采集器與電腦相連；向三口圓底燒瓶內(nèi)加入過氧化鈉（約3 g），用氧氣傳感器檢測三口圓底燒瓶內(nèi)的含量；向三口圓燒瓶中加入20 mL水，裝上氧氣傳感器進行檢測。當產(chǎn)生氧氣含量不再變化時，打開夾子加入少量二氧化錳（約1 g），用logger Pro軟件采集數(shù)據(jù)利用平臺分析，并以時間為橫軸、以氧氣含量為縱軸作圖。學(xué)生分組匯報、展示預(yù)測圖和數(shù)字化實驗檢測真實圖（如圖3）。

設(shè)計意圖：激發(fā)學(xué)生興趣，設(shè)置真實情境引導(dǎo)學(xué)生建立正確的化學(xué)觀念，對遇到的問題會用化學(xué)思維思考與解決；運用POE策略，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力，以及實驗操作能力和創(chuàng)造思維能力，讓他們了解基本的科學(xué)研究方法。

2.探究氧氣是否能使得氫氧化鈉的酚酞溶液紅色褪去

學(xué)生的探究任務(wù)：預(yù)測物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和變化，設(shè)計實驗并初步驗證、分析和解釋。

教師的評價任務(wù)：診斷學(xué)生科學(xué)探究、創(chuàng)新思維與推理能力。觀測點1：以提問﹑交流的方式，讓學(xué)生回憶制備氧氣的知識，寫出實驗方案中的方程式，設(shè)計實驗制備氧氣，借此觀察學(xué)生能否正確書寫實驗中涉及的化學(xué)方程式。觀測點2：讓學(xué)生結(jié)合題設(shè)，向氫氧化鈉溶液通入氧氣，操作實驗，其后以提問﹑點評的方式測評學(xué)生能否正確描述實驗現(xiàn)象并知曉氧氣不能使得氫氧化鈉的酚酞溶液褪色。 設(shè)計意圖：利用直觀生動的實驗解答學(xué)生的困惑，讓學(xué)生親身實驗，加深對學(xué)科認識，了解研究問題的科學(xué)方法，逐步增強分析能力，學(xué)會運用對照實驗來研究問題。

3.探究過氧化氫是否使氫氧化鈉的酚酞溶液褪色

學(xué)生的探究任務(wù)：設(shè)計實驗驗證并解釋原因。

教師的評價任務(wù)：診斷學(xué)生宏觀辨識與微觀探析、對氧化還原反應(yīng)的分析與理解能力的水平。觀測點1：以提問﹑分組討論的方式，讓學(xué)生回憶過氧化氫的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用，借此測評學(xué)生能否正確描述過氧化氫在醫(yī)療上的應(yīng)用及原理。觀測點2：讓學(xué)生滴加過氧化氫，觀察氫氧化鈉酚酞溶液顏色變化情況，驗證實驗結(jié)論，在點撥﹑糾錯過程中測評學(xué)生能否正確解釋溶液中出現(xiàn)的現(xiàn)象。設(shè)計意圖：實驗現(xiàn)象是最直觀的證據(jù)，借助數(shù)字化實驗培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理能力，引導(dǎo)學(xué)生在對比中學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計連續(xù)多步實驗的思維能力，使其體會實驗的有序性和縝密性。

4.探究氫氧化鈉是否一定會使酚酞溶液變紅

學(xué)生的探究任務(wù)：深入探究，逐一設(shè)計實驗并加以驗證。

教師的評價任務(wù)：診斷并發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、分析與理解實驗?zāi)芰λ健Ｓ^測點1：以提問、補充的方式，讓學(xué)生回憶配制不同濃度溶液的方法，配制氫氧化鈉溶液，借此測評學(xué)生能否回憶溶液配制的實驗過程。觀測點2：以提問和討論的方式引導(dǎo)學(xué)生觀察不同濃度氫氧化鈉溶液里滴加酚酞溶液后的變化并解釋實驗現(xiàn)象，借此測評學(xué)生能否正確描述現(xiàn)象并認識到濃的氫氧化鈉溶液滴加酚酞溶液后也會褪色。

設(shè)計意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生了解不同濃度氫氧化鈉溶液對酚酞溶液的影響，用科學(xué)的實驗方法證明不同濃度的氫氧化鈉溶液對酚酞的影響是不同的，提升學(xué)生綜合運用學(xué)科知識解決問題的能力，完成復(fù)雜的科學(xué)探究任務(wù)。

查閱資料：借助網(wǎng)絡(luò)或者以其他方式了解本質(zhì)原因，分析不同濃度氫氧化鈉對酚酞溶液的影響（如圖4）。

解釋原因：酚酞溶液（內(nèi)酯式）遇到氫氧根先變成紅色的醌式結(jié)構(gòu)，如堿的濃度過高，就會變成無色的羧酸鹽式。這就是濃度較高的氫氧化鈉溶液滴加酚酞后會先變紅后褪色的原因^[3]。

在“過氧化鈉與水反應(yīng)”的實驗中，滴加酚酞溶液后出現(xiàn)異?，F(xiàn)象與多種因素有關(guān)：

（1）“過氧化鈉與水反應(yīng)”溶液滴加酚酞溶液后，產(chǎn)生異?，F(xiàn)象與反應(yīng)生成的HO（或HO^-）的漂白作用和所得堿溶液較濃有關(guān)。

（2）“褪色”可能是NaOH的濃度太高，反應(yīng)過程中生成的HO會破壞紅色醌式結(jié)構(gòu)，但過氧化鈉與少量水反應(yīng)時，所得溶液OH^-濃度較大 （OH^-）> 0.1 mol/L，生成的過氧化氫表現(xiàn)出很強的氧化性，使醌式酚酞氧化而褪色，此時生成無色的三鈉鹽很少。當固體 NaO與水反應(yīng)時，所得溶液OH^-濃度處于0.01 mol/L< （OH^-）< 0.1 mol/L， 生成的過氧化氫氧化性不強，使醌式酚酞部分氧化而變淺紅。當NaO與適量水反應(yīng)時，所得溶液 （OH^-）< 0.01 mol/L，生成的過氧化氫氧化性較弱，不能使醌式酚酞氧化，溶液顯紅色^[4]。

5.探究“過氧化鈉與水反應(yīng)”歷程

學(xué)生的探究任務(wù)：用化學(xué)方程式或離子方程式正確表示典型物質(zhì)的主要性質(zhì)。

教師的評價任務(wù)：診斷并發(fā)展學(xué)生歸納水平、書寫化學(xué)方程式的能力。觀測點1：以提問、啟發(fā)的方式引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗曲線，判斷有中間產(chǎn)物過氧化氫生成，進而得出第一步反應(yīng)生成物是氫氧化鈉與過氧化氫的結(jié)論。觀測點2：引導(dǎo)學(xué)生對加入二氧化錳后氧氣濃度再次上升和過氧化氫被分解的現(xiàn)象進行討論，進而得出第二步反應(yīng)過氧化氫被分解的結(jié)論。師生共同總結(jié)：第一步，與水發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)NaO+2HO=2NaOH+HO；第二步，過氧化氫發(fā)生分解反應(yīng)2HO=2HO+O↑；總反應(yīng)為2NaO+2HO=4NaOH+O↑。

設(shè)計意圖：深化學(xué)生對“過氧化鈉與水反應(yīng)”的理解，掌握研究方法為后續(xù)化合物的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。教師引導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)反應(yīng)歷程，提高學(xué)生書寫化學(xué)方程式的能力。

三、教學(xué)評一體化POE數(shù)字化教學(xué)優(yōu)勢明顯但需科學(xué)把控

（一）數(shù)字化實驗教學(xué)是傳統(tǒng)實驗教學(xué)的有益補充

實驗是學(xué)習(xí)化學(xué)知識的重要載體，筆者從多個維度將數(shù)字化實驗教學(xué)與以往的傳統(tǒng)實驗進行對比（見表3），明確了數(shù)字化實驗的作用和定位。

傳統(tǒng)實驗與數(shù)字化實驗各有特點。數(shù)字化實驗在實驗方案實施、可視化、定量研究、POE策略應(yīng)用等方面優(yōu)勢明顯，是傳統(tǒng)實驗的有益補充。需要注意的是，教師開展數(shù)字化教學(xué)需要具備相關(guān)的信息處理技能。學(xué)校應(yīng)加強對教師的培訓(xùn)，激發(fā)教師對實驗教學(xué)研究的熱愛和不斷更新知識的熱情。教師只有主動探究，才能掌握數(shù)字化實驗教學(xué)的主動權(quán)。有些傳感器（如電導(dǎo)率傳感器、氧氣傳感器等）有測定范圍的限制；有些傳感器（如pH傳感器等）使用前需要校準；有時傳感器會出現(xiàn)采集數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的情況，這就要求教師在課前不斷研究實驗，調(diào)試儀器最佳測試條件，優(yōu)化實驗設(shè)計，得到穩(wěn)定精確的實驗圖像。

（二）新模式下數(shù)字化教學(xué)效果良好

在本課教學(xué)中，筆者先帶領(lǐng)學(xué)生猜測“過氧化鈉與水反應(yīng)”生成物并用數(shù)字化實驗進行驗證，采取POE策略教學(xué)，揭示“過氧化鈉與水反應(yīng)”的生成物，再用數(shù)字化實驗探究酚酞溶液褪色的原因，收集學(xué)生成效信息，構(gòu)建形成性評價與終結(jié)性評價體系，踐行教學(xué)評一體化。在教學(xué)中，對實驗班采用上述方法教學(xué)，為比較教學(xué)效果對另一班級用常規(guī)教學(xué)方法教學(xué)。課后以相同測試題檢驗，從正確率比較結(jié)果來看數(shù)字化教學(xué)效果更好。例如，一道測試學(xué)生能否說明過氧化鈉的用途的題目，對照班學(xué)生作答正確率為76.4%，實驗班正確率為88.7%。

（三）發(fā)展學(xué)生素養(yǎng)要聯(lián)系實際、注重創(chuàng)新

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，實驗創(chuàng)新意識與能力是化學(xué)學(xué)科重要的素養(yǎng)之一，化學(xué)源于生活，生活中處處有化學(xué)。本節(jié)課的重點內(nèi)容在于借助數(shù)字化實驗探究反應(yīng)生成物，提升學(xué)生對實驗操作和實驗設(shè)計能力。教師認真分析學(xué)生對實驗的設(shè)計、基本操作、報告書寫等環(huán)節(jié)的反饋與評價信息，幫助學(xué)生發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。實驗探究過程中，教師不僅要關(guān)注學(xué)生的化學(xué)基本操作是否規(guī)范，而且要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。為了不斷引導(dǎo)學(xué)生理解化學(xué)與社會、生產(chǎn)、生活的密切關(guān)系，并激發(fā)學(xué)生參與的熱情。筆者從生活中水與火不相容的事例引出課題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性；將學(xué)科知識融入情境之中，引導(dǎo)學(xué)生將知識運用到情境中解決實際問題。教學(xué)諸環(huán)節(jié)設(shè)計的核心問題，邏輯性嚴密且層層遞進，讓學(xué)生探究“過氧化鈉與水反應(yīng)”生成物及異常現(xiàn)象使得情境有意義，在解決問題的過程中幫助學(xué)生系統(tǒng)建構(gòu)知識體系。實踐證明，合理運用數(shù)字技術(shù)，堅持教學(xué)評一體化理念設(shè)計教學(xué)活動提高學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，符合高中學(xué)生的思維認知水平，將評價與診斷學(xué)生能力發(fā)展水平貫穿教學(xué)始終，使得教學(xué)更加精準高效，更有利于提高學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

注：本文系2022年安徽省教育科學(xué)研究項目“基于‘教、學(xué)、評’一體化的高中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)實踐研究”（項目編號：JK22142）的研究成果。

參考文獻

[1] 鄭長龍．基于“教﹑學(xué)﹑評”一體化理念的化學(xué)學(xué)習(xí)評價設(shè)計[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（6）：3-5.

[2] 景崤壁，李杰，丁珣，等．“教﹑學(xué)﹑評”一體化“離子反應(yīng)”教學(xué)設(shè)計[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2023（1）：26-28.

[3] 劉懷樂．NaO與水反應(yīng)后的溶液使酚酞褪色的原理探究[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（4）：41-42.

[4] 王擁軍．過氧化鈉與水反應(yīng)異?，F(xiàn)象再探究[J].實驗教學(xué)與儀器，2008（1）：31-32.

（作者盛儉發(fā)系安徽省宣城市第二中學(xué)化學(xué)教師；徐泓系安徽省宣城市教體局教研室化學(xué)教研員；朱成東系安徽省教育科學(xué)研究院化學(xué)教研員）

責任編輯：祝元志