【摘要】堅(jiān)持“立德樹人”,立足核心素養(yǎng),在STEM教育的視域下,倡導(dǎo)和落實(shí)“讓‘原點(diǎn)與‘未來對話”的教學(xué)主張。從知識、方法、思維、主體四個維度創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì),以教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐為進(jìn)路實(shí)現(xiàn)教學(xué)原點(diǎn)與創(chuàng)造未來的聯(lián)結(jié)。
【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計(jì);高中化學(xué)
【中圖分類號】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1005-6009(2020)59-0069-03
【作者簡介】陳懿,南京外國語學(xué)校(南京,210008)教師,正高級教師,江蘇省特級教師,“江蘇人民教育家培養(yǎng)工程:”培養(yǎng)對象。
好的教育,始于今日之啟蒙,成于未來之創(chuàng)造。化學(xué),作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代自然科學(xué)和中心科學(xué),其對人類社會發(fā)展的巨大意義已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了學(xué)科本身。南京外國語學(xué)校的化學(xué)教育,在STEM教育的視域下,立足教學(xué)原點(diǎn),培育核心素養(yǎng),以優(yōu)質(zhì)的化學(xué)啟蒙和生長教育為進(jìn)路,彰顯“讓原點(diǎn)與未來對話”的教學(xué)主張。這里所謂“原點(diǎn)”,即學(xué)生的前認(rèn)知狀態(tài),這一狀態(tài)是隨著學(xué)習(xí)的發(fā)生和發(fā)展而不斷前移的。所謂“未來”,即知識創(chuàng)新和學(xué)生的終身發(fā)展,是教學(xué)的終極目標(biāo)。“原點(diǎn)”與“未來”的有效聯(lián)結(jié)則必須通過相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)及其行為——“對話”才能得以實(shí)現(xiàn)。
一、強(qiáng)調(diào)知識的生長
知識及其聯(lián)結(jié)是教學(xué)設(shè)計(jì)的基線。夯實(shí)基礎(chǔ)知識并使其具有簡明的結(jié)構(gòu),完成由靜態(tài)知識的積累到動態(tài)知識結(jié)構(gòu)的生長,是學(xué)習(xí)化學(xué)的基本功,也是化學(xué)教學(xué)的初始任務(wù)。教科書的舊知雖然相對陳舊固化,但卻給我們提供了知識的雛形和原型,這種雛形和原型是學(xué)生進(jìn)入科學(xué)之門的基石。盡管現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展一日千里,但初始認(rèn)知的啟蒙對于學(xué)習(xí)的意義仍舊十分重大。從知識教學(xué)設(shè)計(jì)的視角來看,這里的“原點(diǎn)”,一般可以理解為學(xué)生在教科書中已經(jīng)學(xué)過的知識。上化學(xué)課,至關(guān)重要的一點(diǎn)是必須把握好學(xué)生的化學(xué)知識是如何發(fā)生的,立足原點(diǎn),弄清知識的來龍去脈?!白屧c(diǎn)與未來對話”,其首要的前提就是以教學(xué)評的一致性為路徑,立足課程標(biāo)準(zhǔn)和教科書,守好教學(xué)基線,追求核心素養(yǎng)。
以人教版高中化學(xué)教材必修1“物質(zhì)的量”教學(xué)為例,原有摩爾概念是以碳=12的相對原子質(zhì)量為基礎(chǔ)定義的,化學(xué)教科書中沿用至今。但由于該定義又受到千克定義的制約,第26屆國際計(jì)量大會通過決議,將摩爾的定義改由常數(shù)定義,重新定義為:摩爾,符號mol,SI的物質(zhì)的量單位。1mol精確包含6.022 140 76×1023個基本粒子。在新的摩爾定義下,摩爾質(zhì)量與相對原子質(zhì)量(相對分子質(zhì)量)在數(shù)值上不再完全相等,知識的邊界正在發(fā)生變更,教師原有的慣性教學(xué)思維將發(fā)生變化,對未來的教學(xué)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。面對知識的生長,不僅今后使用的新教材的知識框架會做相應(yīng)的調(diào)整,我們當(dāng)下的教學(xué)設(shè)計(jì)也必須發(fā)生改變,更好地適應(yīng)未來知識的創(chuàng)新。
此外,“大概念”(big idea)在教學(xué)設(shè)計(jì)中也可以成為知識生長的原點(diǎn)。例如,教材《化學(xué)反應(yīng)原理》中的“水溶液中的離子平衡”單元包括了弱電解質(zhì)的電離、水的電離和溶液的酸堿性、鹽類的水解、難溶電解質(zhì)的溶解平衡等,教學(xué)時(shí)將其視為“化學(xué)平衡”情境衍生的平衡狀態(tài),不僅可降低知識的陌生度,也非常有利于新知識的生長。
二、注重方法的生長
化學(xué)知識的生長關(guān)鍵是兩個方面:一是認(rèn)識和描述化學(xué)事實(shí),二是學(xué)會用相關(guān)的理論(假說)解釋事實(shí)??茖W(xué)知識生長的過程伴隨著科學(xué)方法的生長,學(xué)習(xí)化學(xué)知識的過程也是不斷學(xué)習(xí)和運(yùn)用化學(xué)方法的過程。從初三到高中必修、選修三個階段的“元素周期表”教學(xué)中,以具體元素知識的積累為起點(diǎn),經(jīng)歷逐步系統(tǒng)化的歸納,形成假說,獲得規(guī)律,從而達(dá)到理論的演繹,從而形成比較完整的“歸納—演繹”邏輯方法體系。因此,教學(xué)設(shè)計(jì)中,科學(xué)方法教育的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
化學(xué)問題的解決依賴科學(xué)方法,除了數(shù)理方法之外,實(shí)驗(yàn)方法是化學(xué)最具有學(xué)科特質(zhì)、最重要的方法?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)方法在本質(zhì)上是技術(shù)的,現(xiàn)代化學(xué)的每一次重大發(fā)現(xiàn)幾乎都與技術(shù)進(jìn)步對實(shí)驗(yàn)方法的推動密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的基石,也是化學(xué)教學(xué)的捷徑,而實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)化正是我們團(tuán)隊(duì)化學(xué)教學(xué)優(yōu)化的重要支點(diǎn)。基于STEM的化學(xué)教學(xué),使得現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)與傳統(tǒng)的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合,由表及里,探究本質(zhì)。在這里,空氣的組成、鐵生銹、酸堿中和、次氯酸的分解……這些看似簡單的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)得到了現(xiàn)代技術(shù)的支撐,實(shí)現(xiàn)了知識本質(zhì)的闡釋,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的直觀與現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)的升華實(shí)現(xiàn)了交相輝映。
例如,筆者在“離子反應(yīng)”專題復(fù)習(xí)課中設(shè)計(jì)了“碳酸鋇和硫酸鋇能否相互轉(zhuǎn)化?”這一問題討論環(huán)節(jié),利用手持技術(shù),對“1mol硫酸鈉中加碳酸鋇”“蒸餾水中加碳酸鋇”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較,并在此基礎(chǔ)上討論能否通過理論計(jì)算預(yù)測反應(yīng)的可能性,從而揭示知識和問題的本質(zhì),“變化觀念與平衡思想”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”等學(xué)科核心素養(yǎng)要求得以落實(shí)。正是因?yàn)榉椒ǖ纳L,才有了對知識的深層理解,從而使深度學(xué)習(xí)真正發(fā)生。同時(shí),深度學(xué)習(xí)則促進(jìn)了新知識、新方法的生長。
三、優(yōu)化思維的生長
科學(xué)思維是以探索和發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)及其規(guī)律為目標(biāo)的認(rèn)知性思維,其成果通常以科學(xué)概念、科學(xué)理論、科學(xué)定律、科學(xué)規(guī)律等方式體現(xiàn)??茖W(xué)思維的基礎(chǔ)是邏輯思維,創(chuàng)造性思維則是形象思維、抽象思維和直覺思維的綜合體,是科學(xué)思維發(fā)展的最高階段。從比較與分類、歸納與演繹、分析與綜合、抽象與概括等常規(guī)的邏輯思維到獨(dú)立的質(zhì)疑、求證、判斷和反思的批判性思維,再到以好奇、想象、靈感和頓悟?yàn)樘卣鞯膭?chuàng)造性思維,思維的生長與化學(xué)的深度學(xué)習(xí)總是相伴相生,形影不離。
以“氯化鈉的組成與結(jié)構(gòu)”教學(xué)為例,從九年級化學(xué)的“氯化鈉由鈉離子和氯離子構(gòu)成”到高一必修的“鈉離子和氯離子通過離子鍵構(gòu)成氯化鈉”(堿金屬與鹵素形成化合物的一般規(guī)律),再到高二選修內(nèi)容的“氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)”,隨著各學(xué)段新授課的推進(jìn),從離子到離子鍵再到離子晶體(晶胞),知識層次不斷提升,科學(xué)思維不斷生長,深度學(xué)習(xí)不斷發(fā)生,核心素養(yǎng)不斷發(fā)展。到了高考復(fù)習(xí)課層面,遷移解決新情境下類似氯化鈉型體心晶胞的一類問題,空間想象和微觀計(jì)算,結(jié)構(gòu)分析和符號表征,科學(xué)思維的品質(zhì)進(jìn)一步得以彰顯。通過從微觀層面理解物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系,并能預(yù)測類似物質(zhì)可能的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),分析相關(guān)證據(jù),逐步建立模型,從而使“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等核心素養(yǎng)有效積淀。每一階段的教學(xué)設(shè)計(jì),都不能忽視科學(xué)思維的教學(xué)指向,看似簡單的知識點(diǎn)教學(xué),其背后是看不見的科學(xué)思維的深刻。從教學(xué)的原點(diǎn)到未來的創(chuàng)造,見證思維生長的力量。
四、激勵主體的生長
學(xué)生是教育的主體。促進(jìn)學(xué)生的終身發(fā)展是學(xué)校教育的“未來”使命?;瘜W(xué)教學(xué)的目的就是要讓學(xué)生從生活走進(jìn)化學(xué),具備化學(xué)的核心素養(yǎng),進(jìn)而從化學(xué)走向社會,走向世界,走向未來。教學(xué)的“原點(diǎn)”是基礎(chǔ)課程的支點(diǎn),是知識啟蒙的支點(diǎn),更是學(xué)生身心成長的出發(fā)點(diǎn)。一節(jié)課,每一點(diǎn)知識積累,每一次問題解決,每一個探究活動,“原點(diǎn)”與“未來”的“對話”無處不在。教學(xué)的“未來”是為每一個學(xué)生積蓄創(chuàng)造的力量,仰望遙遠(yuǎn)的星空,成就生命的光輝。未來的科技人才不僅要會理論上學(xué)出來,更要會在物化的層面做出來。
筆者的團(tuán)隊(duì)組織學(xué)生成立了STEM+化學(xué)學(xué)習(xí)小組,以兩個“PBL”(基于問題的學(xué)習(xí)Problem-Based Learning和基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)Project-Based Learning)學(xué)習(xí)方式為教學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),設(shè)計(jì)在各種不同的學(xué)習(xí)情境下的體驗(yàn)式、多形式的學(xué)習(xí)活動,十分有利于深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。PBL學(xué)習(xí)不是空泛地提出問題、分析問題和解決問題,而是一種系統(tǒng)思維和實(shí)踐過程,STEM的多學(xué)科、多視角“問題群”,必然使學(xué)習(xí)過程更富有探索性和創(chuàng)造性。尤其是STEM學(xué)習(xí)有了物化空間的承載,而物化的學(xué)習(xí)則為技術(shù)素養(yǎng)和工程素養(yǎng)的形成提供了保障。在STEM的學(xué)習(xí)活動中,學(xué)生可以像科學(xué)家一樣去研究、去發(fā)現(xiàn);像工程師一樣去設(shè)計(jì)、去創(chuàng)造。當(dāng)STEM學(xué)習(xí)進(jìn)入“物化”層面后,一個項(xiàng)目的實(shí)施,更需要團(tuán)隊(duì)合作和許多實(shí)際發(fā)生的實(shí)踐過程才能實(shí)現(xiàn),真實(shí)而又豐富多元。
例如,化學(xué)學(xué)習(xí)小組的學(xué)生用紫外分光光度法開展“測定鹽水鴨中亞硝酸鹽的含量”“測定火腿腸中亞硝酸鹽的含量”“探究隔夜菜是否可以食用——繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線”等實(shí)驗(yàn)研究學(xué)習(xí),體現(xiàn)了“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)精神與社會責(zé)任”學(xué)科核心素養(yǎng)。
當(dāng)今化學(xué)及其教學(xué),有的是已知的已知(即舊知),有的是已知的未知(即新知),還有的是未知的未知。我們不能只用習(xí)慣的思維去固化教學(xué),而應(yīng)以創(chuàng)新的視角去活化教學(xué)。簡單的知識與高難的創(chuàng)造之間似乎遙不可及,教學(xué)原點(diǎn)與創(chuàng)造未來之間顯然存在著“最遙遠(yuǎn)的距離”。然而,“讓原點(diǎn)與未來對話”卻可以縮短這一遙遠(yuǎn)的距離。