趙揚

首都師范大學附屬中學 北京 100048

1 研究背景

“雙減”政策下，課堂教學需要提質(zhì)增效，并減輕學生學業(yè)負擔。為達成“雙減”的相關(guān)要求，教師需要改變傳統(tǒng)思維模式，從知識為本體的教學走向思維發(fā)展的教學和學生核心素養(yǎng)達成的教學。這樣的課堂能促進學生深度思考，提高學生課堂參與度，使學習真正地發(fā)生，從而實現(xiàn)提質(zhì)增效。

新時代背景下，網(wǎng)絡(luò)資源豐富，中小學生需要線上學習。當“雙減”遇到線上學習，一線教師應(yīng)該充分挖掘網(wǎng)絡(luò)中的各種教學資源，尤其是教學軟件的功能與價值，使資源服務(wù)于教學，提高線上教學質(zhì)量。“離子晶體”的學習內(nèi)容位于人教版選擇性必修2 第三章第三節(jié)，具有復(fù)雜性、抽象性等特點。在線上教學中合理運用教學軟件，全方位、多角度展示晶體結(jié)構(gòu)，能幫助學生突破認知難點。引導學生將結(jié)構(gòu)信息與性質(zhì)相關(guān)聯(lián)，體現(xiàn)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的學科大概念，從而發(fā)展化學學科“宏觀辨識與微觀探析”的化學學科核心素養(yǎng)。在學習方式上引導學生利用軟件對晶體進行自主研究，能培養(yǎng)學生多角度認知晶體結(jié)構(gòu)的能力，以培養(yǎng)學生思維的全面性。

2 單元學習內(nèi)容

課程標準對“離子晶體”的學習要求如下：借助離子晶體等模型認識晶體的結(jié)構(gòu)特點；制作離子晶體結(jié)構(gòu)模型；比較氯化鈉、氯化銫等離子晶體的結(jié)構(gòu)特征；能借助離子晶體等模型說明晶體中的微粒及其微粒間的相互作用[1]?！半x子晶體”屬于高二化學的教學內(nèi)容，教材以氯化鈉、氯化銫兩種典型的晶體為例，引導學生通過觀察晶胞結(jié)構(gòu)理解離子晶體的部分微觀結(jié)構(gòu)特征，歸納總結(jié)離子晶體的結(jié)構(gòu)特點和性質(zhì)規(guī)律，從而達成課標的要求。對學生來說，晶體屬于微觀概念，晶胞具有三維結(jié)構(gòu)，學生難以充分想象出其全部的形態(tài)。并且，晶體是晶胞在三維空間不斷重復(fù)的單元，呈現(xiàn)出來的結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性。晶體知識的抽象性和復(fù)雜性使很多學生望而生畏，為了突破學生的認知障礙，面對線上教學的要求，教師選擇使用虛擬實驗室，引導學生在虛擬實驗室中體驗晶體的制作過程、觀察晶胞的特點，在虛擬實驗室中學生能夠直觀地多角度觀察晶胞，實現(xiàn)對晶體結(jié)構(gòu)的深度認知，以提高思維的全面性。此時再關(guān)聯(lián)到宏觀的物質(zhì)性質(zhì)，體會晶體結(jié)構(gòu)對物質(zhì)性質(zhì)的影響，來發(fā)展“宏觀辨識與微觀探析”的學科核心素養(yǎng)。虛擬實驗室的軟件有很多，筆者所在學校線上教學使用的平臺是ClassIn，因此在課堂上選擇使用ClassIn 中嵌入的NB 虛擬實驗室輔助教師教學，并向?qū)W生推薦CrystalMaker 軟件，這個軟件比NB 虛擬實驗室包括更為豐富的晶胞信息，供學生課后自主探究，輔助學生完成作業(yè)。

多角度認知的學習過程，是不斷促進學生思考的思維活動，提高學生問題解決能力，發(fā)展核心素養(yǎng)[2]。為了培養(yǎng)學生“多角度認知”的能力，筆者對“離子晶體”的教學內(nèi)容進行了兩課時的單元重構(gòu)。第一課時由教師帶領(lǐng)學生共同探究離子晶體中的氯化鈉、氯化銫晶體，總結(jié)離子晶體晶胞的特點及對性質(zhì)的影響，形成研究晶體的認知角度。第二課時發(fā)展學生的遷移能力，由學生自主研究另外兩種晶體——硫化鋅、氟化鈣晶體的微觀結(jié)構(gòu)，并由學生自主匯報研究過程、研究結(jié)論，以及對結(jié)論進行分析解釋，檢測學生是否掌握了多角度認知晶體的能力。兩課時的學習過程通過學生多角度認知晶體結(jié)構(gòu)，來發(fā)展學生“宏觀辨識與微觀探析”的化學學科核心素養(yǎng)。

兩課時的關(guān)系如圖1所示。第一課時是第二課時的學習基礎(chǔ)，每個課時包括3 部分的學習環(huán)節(jié)，線上學習中軟件的合理運用能提質(zhì)增效，因此在圖中標明了每個環(huán)節(jié)中主要使用的軟件情況。

圖1 線上教學單元的學習內(nèi)容及軟件使用情況

3 單元學習目標

第一，通過氯化鈉、氯化銫晶胞的學習，建立離子晶體的認知角度，發(fā)展思維的全面性。

第二，通過氯化鈉、氯化銫晶胞特點與性質(zhì)的關(guān)聯(lián)學習，對大概念“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”形成深刻認知，發(fā)展“宏觀辨識與微觀探析”的化學學科核心素養(yǎng)。

第三，通過硫化鋅、氟化鈣晶胞的學習，檢測學生“多角度認知”能力的掌握情況，進一步發(fā)展其“宏觀辨識與微觀探析”的化學學科核心素養(yǎng)。

4 單元學習資源

線上教學中，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源、軟件的多樣性，為學生提供了豐富的學習資源。資源分為文本類、軟件類和視頻類，具體如表1所示。

表1 “離子晶體”單元教學資源

5 單元學習過程

第1 課時

環(huán)節(jié)一：探秘氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)（15 min）

關(guān)鍵問題1：氯化鈉晶胞是如何堆積形成的？如何理解配位數(shù)？

學生活動：觀看氯化鈉晶胞堆積視頻，理解其形成過程。能推理出配位數(shù)，并匯報給教師。

關(guān)鍵問題2：氯化鈉晶胞中氯離子和鈉離子的數(shù)量關(guān)系及位置是怎樣的？如何理解鈉離子（或氯離子）彼此之間的位置關(guān)系？

學生活動：觀看ClassIn 平臺NB 虛擬實驗室中的晶胞特點，推理出數(shù)量關(guān)系及位置關(guān)系。

關(guān)鍵問題3：氯化鈉晶胞邊長與陰陽離子半徑的關(guān)系是怎樣的？

學生活動：觀看教師在iPad 手寫板書上的推理過程，理解半徑與邊長的關(guān)系。

資源價值：第一，微課視頻提供了氯化鈉的堆積過程，ClassIn 平臺NB 虛擬實驗室提供了氯化鈉的晶胞信息，這些資源具有直觀性，能幫助學生理解復(fù)雜抽象的晶體結(jié)構(gòu)。第二，iPad 手寫板書的過程是教師思維外顯的過程，能促進學生邏輯思維的發(fā)展。

環(huán)節(jié)二：探秘氯化銫晶體結(jié)構(gòu)（15 min）

關(guān)鍵問題1：氯化銫晶胞是如何堆積形成的？如何理解配位數(shù)？

學生活動：觀看氯化銫晶胞堆積視頻，理解其形成過程。能推理出配位數(shù)，并匯報給教師。

關(guān)鍵問題2：氯化銫晶胞中氯離子和鈉離子的數(shù)量關(guān)系及位置是怎樣的？如何理解鈉離子（或銫離子）彼此之間的位置關(guān)系？

學生活動：觀看ClassIn 平臺NB 虛擬實驗室中的晶胞特點，推理出數(shù)量關(guān)系及位置關(guān)系。

關(guān)鍵問題3：氯化銫晶胞邊長與陰陽離子半徑的關(guān)系是怎樣的？

學生活動：根據(jù)堆積過程，模擬教師推理氯化鈉晶胞邊長和半徑關(guān)系的過程，獨立推斷氯化銫的相關(guān)內(nèi)容，并匯報給老師。

資源價值：第一，微課視頻提供了氯化銫的堆積過程，ClassIn 平臺NB 虛擬實驗室提供了氯化銫的晶胞信息，這些資源具有直觀性，能幫助學生理解復(fù)雜抽象的晶體結(jié)構(gòu)。第二，學生手寫推理過程并拍照上傳至ClassIn 小黑板，教師展示并邀請學生講解。

環(huán)節(jié)三：歸納總結(jié)離子晶體的結(jié)構(gòu)特點并探秘離子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系（15 min）

關(guān)鍵問題：1.構(gòu)成離子晶體的微粒是什么？微粒間的作用力是什么？2.離子晶體的結(jié)構(gòu)與其部分物理性質(zhì)之間的關(guān)系是什么？3.你能通過課堂小測嗎？

學生活動：學生思考，回答問題。并在ClassIn 在線測試中完成測試，測試后軟件立即呈現(xiàn)測試分數(shù)。

資源價值：在課堂小測環(huán)節(jié)，ClassIn 的課堂測試能即時出現(xiàn)學生成績，有助于教師精準判斷學生掌握情況，即時調(diào)整教學。

課后作業(yè)：小組合作，結(jié)合教師提供的資源庫，多角度對硫化鋅、氟化鈣兩種晶胞進行研究，完成學案或錄制視頻。

資源價值：運用CrystalMaker 晶體軟件和教師提供的視頻資源，完成另外兩種晶胞的學習，填寫學案或錄制視頻，發(fā)送到“每日交作業(yè)”小程序。教師遴選出優(yōu)秀作業(yè)，供第2 次課課堂展示。

第2 課時

環(huán)節(jié)一：學生自主匯報硫化鋅晶胞的研究過程（15 min）

關(guān)鍵問題：1.硫化鋅晶胞，需要研究哪些方面呢？2.你還能研究哪些方面呢？

學生活動：堆積過程、配位數(shù)、晶胞中粒子數(shù)量及位置關(guān)系、晶胞邊長和半徑的關(guān)系為學生必須匯報的角度，其他角度不限。

資源價值：學生運用CrystalMaker 晶體軟件展示晶體結(jié)構(gòu)特點，并展示錄制的視頻，由完成作業(yè)優(yōu)秀的學生在全班講解各個角度，給出推理過程。

環(huán)節(jié)二：學生自主匯報氟化鈣晶胞的研究過程（15 min）

關(guān)鍵問題：1.氟化鈣晶胞，需要研究哪些方面？2.你還能研究哪些方面？

學生活動：堆積過程、配位數(shù)、晶胞中粒子數(shù)量及位置關(guān)系、晶胞邊長和半徑的關(guān)系為學生必須匯報的角度，其他角度不限。

資源價值：學生運用CrystalMaker 晶體軟件展示晶體結(jié)構(gòu)特點，并展示錄制的視頻，由完成作業(yè)優(yōu)秀的學生在全班講解各個角度，給出推理過程。

環(huán)節(jié)三：教師點評、明確研究方法（15 min）

關(guān)鍵問題：1.離子晶體的結(jié)構(gòu)研究，我們需要研究哪些角度？2.離子晶體結(jié)構(gòu)和其他三種晶體有哪些共同點？3.晶體的研究方法是什么？

學生活動：學生思考回答問題。進行自我評價。

資源價值：因?qū)W生無法在線上教學中書寫板書，由學生采用口述的方式，教師運用iPad 手寫板書，外顯學生的分析思維，引導學生建立多種晶體之間的關(guān)系。

課后作業(yè)：在ClassIn 上完成單元測試。

資源價值：單元測試報告能即時生成，教師能評價自己的教學效果和學生的學習效果。

以上教學活動充分體現(xiàn)了線上教學的優(yōu)勢：資源豐富、反饋及時。豐富的軟件應(yīng)用于線上教學，輔助學生理解了復(fù)雜的、抽象的晶體結(jié)構(gòu)，達成了教學目標。線上測試能即時反饋結(jié)果，有助于教師精準找到學習薄弱人群，并在課后進行一對一輔導。此外，在本單元的線上教學中，充分實現(xiàn)了“以學生為主體”的課堂學習模式。通過第2 課時的交流展示，學生之間思維碰撞，激活了學生的思維，也檢測出學生思維是否具備“多角度”認知的全面性。整個教學過程，圍繞多角度認知離子晶體結(jié)構(gòu)的學習任務(wù)展開，環(huán)環(huán)相扣，從教師展示方法到學生運用方法研究新的晶體，形成了對晶體結(jié)構(gòu)的自主認知、全面認知，并建立了微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)的關(guān)系，發(fā)展了學生化學學科“宏觀辨識與微觀探析”的學科核心素養(yǎng)。

6 單元學習評價

單元學習評價分為過程性評價和終結(jié)性評價。過程性評價包括學生線上回答問題、線上測試及課后作業(yè)。終結(jié)性評價是指單元學習后的單元測試。本單元運用線上學習軟件，在評價方面有以下兩點創(chuàng)新。

第一，診斷效率提高，實現(xiàn)了提質(zhì)增效。在線測試具有即時性，這是目前線下學習中無法實現(xiàn)的功能。無論是過程性評價中的小測還是終結(jié)性評價中的單元測試，學生一旦完成，診斷報告立即生成，教師能夠快速鎖定學習薄弱人群，并在課后對其進行一對一輔導。同時，教師能在腦海中迅速調(diào)整教學策略，改進教學。

第二，作業(yè)形式創(chuàng)新。第1 課時的作業(yè)，屬于遷移型作業(yè)。課內(nèi)學習的是氯化鈉、氯化銫晶胞，課后作業(yè)研究的是硫化鋅和氟化鈣晶胞。作業(yè)考查了學生的遷移能力，遷移能力已是化學學科核心素養(yǎng)的要求[3]。教師考查遷移能力的方法有很多，比如本單元中的填寫學案或錄制視頻。學生可以根據(jù)自己的愛好和性格特點，選擇適合自己的作業(yè)，只要達成作業(yè)目標即可。

7 單元教學反思

從學習目標來看，本單元重點發(fā)展學生對晶體結(jié)構(gòu)“多角度認知”的能力，發(fā)展學生“宏觀辨識與微觀探析”的化學學科核心素養(yǎng)。第1 課時的作業(yè)中，有超過60%的同學能夠準確地研究出另外兩種陌生晶體的結(jié)構(gòu)信息，在第2 課時的課堂教學中，還有些同學給出了學案以外的認識角度，如晶胞內(nèi)的重復(fù)單元……這些情況都說明學生達成了“多角度認知”。單元診斷中，有95%的學生能夠取得90 分以上的好成績（滿分100 分），說明教學過程有效地達成了預(yù)設(shè)的目標，發(fā)展了學生化學學科核心素養(yǎng)。

此外，為落實“雙減”政策的要求，線上教學的核心是提質(zhì)增效。第一，達成“提質(zhì)”。“離子晶體”的單元教學，第1 課時的前半部分為教師主講，目的是傳授方法，教師在第1 課時的后半部分逐漸放手，讓學生去推理晶胞和半徑的關(guān)系。教師在第2 課時完全放手，讓學生來講解另外兩種復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，由教師做整體點評。這樣的學習過程，達成了教學目標，做到了“提質(zhì)”。第二，達成“增效”。“離子晶體”的單元教學，運用了多種軟件、多類資源，充分體現(xiàn)了線上教學的優(yōu)勢。信息時代下，技術(shù)的使用本身就可以吸引學生注意力，本單元運用了多種技術(shù)，學生覺得這樣的線上學習比教師對著PPT 講解有趣很多，做到了“增效”。