摘 要:實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的特征之一,化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑?;瘜W(xué)教師可以在結(jié)構(gòu)化教學(xué)與SOLO分類評(píng)價(jià)理論的指導(dǎo)下,通過精心設(shè)計(jì)問題鏈實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化教學(xué),利用SOLO分類評(píng)價(jià)理論量化評(píng)價(jià)學(xué)生的思維水平,從而有效發(fā)展學(xué)生的高級(jí)思維能力,培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)化教學(xué);SOLO分類評(píng)價(jià)理論;高中化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);高級(jí)思維
中圖分類號(hào):G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0450-9889(2024)26-0115-06
以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)是化學(xué)學(xué)科的重要特征,化學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》)提出:改變在實(shí)驗(yàn)中注重動(dòng)手但缺少思考的現(xiàn)狀,強(qiáng)調(diào)高級(jí)思維過程。然而,傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往局限于傳授基礎(chǔ)知識(shí)和技能,忽視深度挖掘與評(píng)估學(xué)生的高級(jí)思維,這種教學(xué)模式不僅難以保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量,而且難以實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科知識(shí)向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的有效轉(zhuǎn)化。因此,本研究探索運(yùn)用結(jié)構(gòu)化教學(xué)與SOLO分類評(píng)價(jià)理論開展高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生高級(jí)思維能力的路徑,并以“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”為例進(jìn)行具體論述。
一、在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用結(jié)構(gòu)化教學(xué)與SOLO分類評(píng)價(jià)理論的理論基礎(chǔ)
《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的組織,應(yīng)有利于促進(jìn)學(xué)生從化學(xué)學(xué)科知識(shí)向化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化,而內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化則是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵?!墩n程標(biāo)準(zhǔn)》提出了四種教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化的方式:基于知識(shí)關(guān)聯(lián)、認(rèn)識(shí)視角、認(rèn)識(shí)思路和核心觀念的結(jié)構(gòu)化。
SOLO即Structure of Observed Learning Outcomes,是澳大利亞學(xué)者約翰·比格斯(J.B.Biggs)所創(chuàng),意為可觀察的學(xué)習(xí)成果的結(jié)構(gòu)。面對(duì)學(xué)生思維水平與認(rèn)知水平的不同,SOLO理論提供了一個(gè)系統(tǒng)的量化評(píng)價(jià)體系,它將學(xué)習(xí)成果劃分為五個(gè)由低到高的層次:從前結(jié)構(gòu)水平(P)到單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平(U),再從多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平(M)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平(R),最終邁向抽象拓展結(jié)構(gòu)水平(E)(如下頁圖1所示)。劉英琦著眼于學(xué)習(xí)深入與拓展的過程,依據(jù)SOLO分類評(píng)價(jià)理論提出了“四個(gè)理解層次理論”,其中一個(gè)理解層次就是結(jié)構(gòu)化理解[1]。通過結(jié)構(gòu)化教學(xué),能厘清相關(guān)內(nèi)容的內(nèi)在邏輯聯(lián)系,構(gòu)建多元認(rèn)知視角與有序思維路徑,形成綜合性學(xué)科認(rèn)知框架,不僅提升課程內(nèi)容認(rèn)知價(jià)值,還促進(jìn)學(xué)科思維發(fā)展,深化學(xué)科觀念構(gòu)建,有效培育學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。這一教學(xué)模式不僅符合化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn),而且彰顯了“素養(yǎng)為本”的教育理念,為在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的高級(jí)思維能力提供了有力的理論支撐與實(shí)踐指導(dǎo)。
二、在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用結(jié)構(gòu)化教學(xué)與SOLO分類評(píng)價(jià)理論的教學(xué)路徑
高級(jí)思維是一種涵蓋比較、分類、歸納、推理、概括、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等較高層次的心智活動(dòng),體現(xiàn)深度理解與創(chuàng)新能力[2]?;诮Y(jié)構(gòu)化教學(xué)和SOLO分類評(píng)價(jià)理論,筆者制訂出如圖2所示的在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生高級(jí)思維能力的教學(xué)路徑,它按時(shí)間順序分為三部分:課前準(zhǔn)備階段、教學(xué)實(shí)施階段與教學(xué)評(píng)價(jià)階段。在課前準(zhǔn)備階段,教師應(yīng)精準(zhǔn)把握化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)內(nèi)涵,融合學(xué)科邏輯與學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律,精心策劃學(xué)習(xí)進(jìn)階策略。聚焦實(shí)驗(yàn)思維與方法的精髓,確保教學(xué)流程條理分明,引領(lǐng)學(xué)生循序漸進(jìn)地構(gòu)建系統(tǒng)且扎實(shí)的化學(xué)知識(shí)體系。在教學(xué)實(shí)施階段,教師基于知識(shí)關(guān)聯(lián)、認(rèn)識(shí)視角、認(rèn)識(shí)思路和核心觀念設(shè)計(jì)不同類型的問題鏈,構(gòu)建教學(xué)主線,有效驅(qū)動(dòng)學(xué)生高級(jí)思維能力的發(fā)展。在教學(xué)評(píng)價(jià)階段,SOLO分類理論過程性評(píng)價(jià)為教學(xué)評(píng)價(jià)關(guān)鍵,它不僅關(guān)注學(xué)習(xí)活動(dòng)本身,還從多個(gè)角度和水平對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估。為了暴露學(xué)生的相異構(gòu)想,教師需要通過追問使學(xué)生的思維過程外顯,讓學(xué)生陳述作答的理由,甚至讓學(xué)生在黑板上演示解題步驟。這樣的評(píng)價(jià)方式有助于揭示學(xué)生的真實(shí)理解程度和思維過程,優(yōu)化他們的認(rèn)知結(jié)構(gòu),發(fā)展高級(jí)思維能力。
三、結(jié)構(gòu)化教學(xué)與SOLO分類評(píng)價(jià)理論指導(dǎo)下的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)例
下面以“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”教學(xué)為例,具體闡述在結(jié)構(gòu)化教學(xué)與SOLO分類評(píng)價(jià)理論的指導(dǎo)下,通過高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展學(xué)生高級(jí)思維能力的途徑。
(一)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)情分析
本節(jié)課內(nèi)容選自人教版高中化學(xué)教材必修第一冊實(shí)驗(yàn)活動(dòng)1“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”,《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)本教學(xué)內(nèi)容的要求主要如下:了解物質(zhì)的量濃度的概念及其應(yīng)用,體會(huì)定量研究對(duì)化學(xué)科學(xué)的重要作用;認(rèn)識(shí)容量瓶,并初步學(xué)會(huì)溶液配置的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能。作為高中化學(xué)第一個(gè)定量實(shí)驗(yàn),此課不僅能夠讓學(xué)生掌握溶液概念的具體應(yīng)用,而且是學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)定量實(shí)驗(yàn)(如中和滴定)的基礎(chǔ),對(duì)學(xué)生構(gòu)建化學(xué)計(jì)量體系至關(guān)重要。此次課的教學(xué)對(duì)象是重點(diǎn)中學(xué)的學(xué)生,他們基礎(chǔ)扎實(shí),求知欲強(qiáng),思維活躍,社會(huì)責(zé)任感強(qiáng),對(duì)化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用充滿好奇;雖對(duì)濃度有初步認(rèn)識(shí),具有一定實(shí)驗(yàn)探究能力,但定量實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)有限,實(shí)驗(yàn)操作精準(zhǔn)度不足,分析問題能力和解決問題能力有待提升。
(二)現(xiàn)有教學(xué)設(shè)計(jì)分析
通過文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)多關(guān)注教學(xué)方式(如體驗(yàn)式學(xué)習(xí)[3]、問題解決[4])、實(shí)驗(yàn)體系及教育價(jià)值[5]以及“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)[6],對(duì)基于結(jié)構(gòu)化教學(xué)與SOLO分類評(píng)價(jià)理論實(shí)現(xiàn)高級(jí)思維能力培養(yǎng)的挖掘尚有不足。
(三)教學(xué)流程
教學(xué)流程如圖3所示,共有四大環(huán)節(jié),情境線、問題線、活動(dòng)線、知識(shí)線、SOLO評(píng)價(jià)線以及素養(yǎng)線等六線交織,構(gòu)成了一節(jié)流程明確、內(nèi)容豐富的實(shí)驗(yàn)課。
(四)基于結(jié)構(gòu)化教學(xué)與SOLO評(píng)價(jià)理論的教學(xué)目標(biāo)
通過對(duì)比不同的濃度的表達(dá)形式,構(gòu)建濃度表達(dá)的知識(shí)體系,促進(jìn)知識(shí)關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化,讓學(xué)生意識(shí)到物質(zhì)的量濃度對(duì)生產(chǎn)和科學(xué)研究也有重要意義。(單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平)
通過討論關(guān)鍵問題,形成定量分析的思維模式,實(shí)現(xiàn)認(rèn)知視角的結(jié)構(gòu)化。(多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平)
通過設(shè)計(jì)容量瓶,掌握其特點(diǎn);學(xué)會(huì)一種實(shí)驗(yàn)技能——一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制;能夠熟練掌握誤差分析的方法,構(gòu)建實(shí)驗(yàn)體系的認(rèn)知模型,實(shí)現(xiàn)認(rèn)知思路的結(jié)構(gòu)化。(關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平)
根據(jù)認(rèn)知模型,解決實(shí)際問題,實(shí)現(xiàn)核心觀念的結(jié)構(gòu)化。(抽象拓展結(jié)構(gòu)水平)
(五)教學(xué)過程
環(huán)節(jié)1:創(chuàng)設(shè)情境,建構(gòu)意義。
學(xué)習(xí)任務(wù)1:了解不同濃度的表達(dá)形式,并建構(gòu)引入“物質(zhì)的量濃度”的意義。
評(píng)價(jià)任務(wù)1:診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)溶液濃度表示方法的認(rèn)識(shí)水平(單角度);診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)物質(zhì)的量濃度概念在生活中的實(shí)際應(yīng)用認(rèn)知水平(學(xué)科價(jià)值和社會(huì)價(jià)值二者綜合視角);判斷學(xué)生是否達(dá)到較低能力的單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平。
問題情境1:教師展示一組圖表(如圖4、圖5、圖6、下頁表1所示),要求學(xué)生回答以下兩個(gè)問題。
問題鏈1:(1)你能發(fā)現(xiàn)溶液濃度表示方法的異同嗎?
(2)為何要引入物質(zhì)的量濃度?
【設(shè)計(jì)意圖】通過直觀的圖表,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用比較與分類的高級(jí)思維,深入剖析濃度的多種表達(dá)形式,闡明它們的類似之處和不同之處。在這一過程中,學(xué)生不僅建立了知識(shí)間的邏輯關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)了濃度知識(shí)結(jié)構(gòu)化,而且初步領(lǐng)悟物質(zhì)的量濃度在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值,從而激發(fā)了配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的欲望。此階段,學(xué)生表現(xiàn)出單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平的思維特征,但有著向更高層次思維發(fā)展的巨大潛力。
環(huán)節(jié)2:理論分析,明確方法。
學(xué)習(xí)任務(wù)2:抓住關(guān)鍵問題,儀器精度體現(xiàn)“精準(zhǔn)”。
評(píng)價(jià)任務(wù)2:診斷并發(fā)展學(xué)生基于物質(zhì)的量濃度表達(dá)式對(duì)體現(xiàn)“精準(zhǔn)”關(guān)鍵問題的認(rèn)識(shí)視角水平(多角度水平);通過課堂互動(dòng)與交流分析,診斷并發(fā)展學(xué)生的知識(shí)類推和遷移能力;基于經(jīng)驗(yàn)水平、概念理解水平、推理和實(shí)驗(yàn)水平診斷并發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)思維水平。診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)容量瓶是一種容積精確儀器的認(rèn)識(shí)水平(多角度水平)。判斷學(xué)生是否達(dá)到高階能力的多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平。
問題情境2:要精確配制100 mL物質(zhì)的量濃度為1.00 mol/L的NaCl溶液,根據(jù)物質(zhì)的量濃度的數(shù)學(xué)表達(dá)式,應(yīng)解決哪些關(guān)鍵問題?
生1:根據(jù)c=n/V來思考,在配制的過程中,要做到濃度精確,必須要保證溶質(zhì)的物質(zhì)的量和溶液的體積準(zhǔn)確。
師:根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛿?shù)據(jù),計(jì)算出需要多少NaCl固體?
生2:mNaCl=nNaCl·MNaCl=C·V·M=1.00 mol/L×0.1 L×58.5 g/mol=5.85 g。
問題鏈2:(1)根據(jù)表2,若要準(zhǔn)確稱量5.85 g NaCl固體,應(yīng)選擇什么儀器?
(2)如何準(zhǔn)確確定溶液的體積為100 mL?請?jiān)u價(jià)以下三個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。方案1,稱量5.85 g NaCl于燒杯中,加入100 mL蒸餾水溶解。方案2,稱量5.85 g NaCl于燒杯中,加入蒸餾水配成100 mL溶液。方案3,稱量5.85 g NaCl于量筒中,加入蒸餾水配成100 mL溶液。
(3)如果取燒杯和量筒的優(yōu)勢進(jìn)行組合(如圖7所示),能否設(shè)計(jì)出一種大肚、細(xì)頸的實(shí)驗(yàn)儀器保證溶液體積精確呢?
(4)閱讀教材第54頁上的內(nèi)容,結(jié)合教材上的圖片和“資料卡片”,回答下列問題。
①思考容量瓶的結(jié)構(gòu)、標(biāo)志、規(guī)格、選用原則、用途分別是什么。
②使用容量瓶有哪些注意事項(xiàng)?
【設(shè)計(jì)意圖】通過回憶物質(zhì)的量濃度的數(shù)學(xué)表達(dá)式,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)解決精確配制一定物質(zhì)的量濃度的關(guān)鍵問題——如何精確確定溶質(zhì)的物質(zhì)的量和溶液的體積,從而實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)視角的結(jié)構(gòu)化。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求選擇、設(shè)計(jì)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器,體驗(yàn)創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)儀器的過程,真正認(rèn)識(shí)到容量瓶“精準(zhǔn)”的特點(diǎn),體會(huì)儀器精度更高是本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。學(xué)生初步體會(huì)定量研究的思路,發(fā)展定量分析思維。
i/BSsVeyYSzZT4WgA7XmWg==環(huán)節(jié)3:實(shí)驗(yàn)實(shí)踐,建立模型。
學(xué)習(xí)任務(wù)3:實(shí)驗(yàn)操作準(zhǔn)確,實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)”。
評(píng)價(jià)任務(wù)3:通過交流和點(diǎn)評(píng)操作步驟要點(diǎn),診斷并發(fā)展學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中的設(shè)計(jì)能力水平(綜合水平)。通過實(shí)驗(yàn)操作,診斷并發(fā)展學(xué)生配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的動(dòng)手能力和使用儀器的技能水平(定性水平、定量水平、定性與定量水平)。判斷學(xué)生的思維水平是否從多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。
問題鏈3:為了準(zhǔn)確配制此溶液,請閱讀教材第55頁和學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告(如圖8所示),思考下列六個(gè)問題,掌握操作步驟要點(diǎn)。(要求:限時(shí)3分鐘完成)
[配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液 學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
配制100 mL 1.00 mol/L NaCl溶液
二、實(shí)驗(yàn)原理
c=n/V
三、實(shí)驗(yàn)儀器及試劑
固體氯化鈉、蒸餾水、100 mL容量瓶、膠頭滴管、托盤天平、燒杯、量筒、玻璃棒、藥匙、試劑瓶、標(biāo)簽紙
四、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及實(shí)施
[實(shí)驗(yàn)步驟 所用儀器及具體操作 1.確定溶質(zhì)的質(zhì)量 2.溶解 3.將溶質(zhì)全部轉(zhuǎn)移到容量瓶中 4.添加溶劑到容量瓶的刻度線 ]
五、誤差分析
六、實(shí)驗(yàn)反思
(1)怎樣溶解NaCl?可能用到的儀器有哪些?
(2)如何向容量瓶中轉(zhuǎn)移溶解后的溶液?怎樣才能使溶液不灑出來?
(3)怎樣保證溶質(zhì)被全部轉(zhuǎn)移到容量瓶中?
(4)如何確保容量瓶中液體體積不超過刻度線,恰好為100 mL?
(5)如何使得溶液中的溶質(zhì)均勻分布?
(6)容量瓶能否長期保存溶液?
教師活動(dòng):運(yùn)用有效的思維評(píng)價(jià)策略,采用以下追問方式。首先詢問“你是怎樣形成結(jié)論的?”,引導(dǎo)學(xué)生反思推理過程。接著,運(yùn)用問題“是什么促使你這樣思考?”鼓勵(lì)學(xué)生探索思維起點(diǎn)與路徑。隨后,運(yùn)用問題“你能提供哪些證據(jù)支持你的觀點(diǎn)?”要求學(xué)生提供具體例證支持觀點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證精神。最后,通過問題“你還需要補(bǔ)充完善你的結(jié)論嗎?”促使學(xué)生自我審視,提升學(xué)生的批判性思維。
學(xué)生實(shí)驗(yàn):觀看演示實(shí)驗(yàn)視頻,以精煉語言總結(jié)實(shí)驗(yàn)步驟,并參照圖9完成實(shí)驗(yàn)。(要求:限時(shí)6分鐘完成。各組做好分工,明確操作人、記錄人、匯報(bào)人)
學(xué)習(xí)任務(wù)4:誤差分析。
評(píng)價(jià)任務(wù)4:分析探討實(shí)驗(yàn)誤差,診斷并發(fā)展學(xué)生的分析推斷能力與定量實(shí)驗(yàn)研究能力。明確學(xué)生的思維水平是否從多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。
問題鏈4:(1)在實(shí)驗(yàn)中有任何的操作不當(dāng)都會(huì)產(chǎn)生誤差,由物質(zhì)的量濃度表達(dá)式可知,導(dǎo)致溶液濃度誤差的根本原因有哪些?
(2)請分析視頻中的這些操作對(duì)結(jié)果造成怎樣的影響。視頻1:溶解過程中有液體濺出;轉(zhuǎn)移過程中燒杯和玻璃棒都未洗滌。視頻2:定容過程加水超過刻度線;定容讀數(shù)時(shí),俯視刻度線或仰視刻度線。
【設(shè)計(jì)意圖】以問題鏈為引導(dǎo),結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告,使學(xué)生掌握配制溶液的關(guān)鍵步驟與技能,體會(huì)操作更準(zhǔn)確是本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。通過誤差分析,培養(yǎng)學(xué)生分析推斷能力,明確嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的重要性。這一環(huán)節(jié)不僅強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力與儀器使用技能,而且引導(dǎo)學(xué)生深度思考,培養(yǎng)高級(jí)思維。注重思維過程暴露與相異構(gòu)想糾正,促進(jìn)學(xué)生的思維水平從多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。
學(xué)習(xí)任務(wù)5:梳理與歸納,并構(gòu)建實(shí)驗(yàn)體系原理的認(rèn)知模型。
評(píng)價(jià)任務(wù)5:診斷并發(fā)展學(xué)生構(gòu)建實(shí)驗(yàn)體系原理的認(rèn)知模型,從而實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化。診斷學(xué)生的歸納總結(jié)能力是否達(dá)到舉一反三的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。
問題鏈5:(1)用可溶性固體來配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液的實(shí)驗(yàn)步驟有哪些?
(2)誤差分析的方法有哪些?
(3)請構(gòu)建實(shí)驗(yàn)體系原理的認(rèn)知模型。
【設(shè)計(jì)意圖】通過構(gòu)建“確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理—選擇實(shí)驗(yàn)試劑與儀器—設(shè)計(jì)與實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案—表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果”實(shí)驗(yàn)認(rèn)知模型,實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)思路的結(jié)構(gòu)化,引導(dǎo)學(xué)生抽提核心觀念,發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理和模型認(rèn)知的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。學(xué)生的思維水平達(dá)到舉一反三的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平。
環(huán)節(jié)4:拓展應(yīng)用,聚焦素養(yǎng)。
學(xué)習(xí)任務(wù)6:掌握溶液稀釋的相關(guān)知識(shí),提升解決問題的關(guān)鍵能力,突出思維品質(zhì)與思維過程。
評(píng)價(jià)任務(wù)6:診斷并發(fā)展學(xué)生解決綜合實(shí)際問題的能力,促進(jìn)學(xué)生對(duì)溶液配制的深層次認(rèn)識(shí),實(shí)現(xiàn)核心觀念的結(jié)構(gòu)化。判斷學(xué)生的思維水平是否達(dá)到抽象拓展結(jié)構(gòu)水平。
問題情境3:假如你是一名質(zhì)檢員,需要配制100 mL 1.0 mol/L的稀硫酸來檢驗(yàn)?zāi)橙橹破分腥矍璋返暮?,請完成?shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。(已知市售濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%,密度為1.84 g/cm3)
問題鏈6:(1)配制1.0 mol/L稀硫酸100 mL,原理是什么?需要量取市售的濃硫酸溶液體積是多少?
(2)濃溶液稀釋有哪些實(shí)驗(yàn)步驟?與配制一定物質(zhì)的量濃度的NaCl溶液對(duì)比,有什么不同?
(3)用量筒量取濃硫酸時(shí),俯視或仰視讀數(shù),對(duì)配制的稀硫酸濃度有什么影響?與定容時(shí)俯視或仰視刻度線讀數(shù)對(duì)結(jié)果造成影響是否相同?
教師活動(dòng):針對(duì)學(xué)生的匯報(bào)展示,教師通過追問深入了解學(xué)生的思維路徑,通過板書解答直觀展現(xiàn)解題過程,暴露學(xué)生的相異構(gòu)想。基于學(xué)生相異構(gòu)想設(shè)計(jì)針對(duì)性教學(xué),旨在精準(zhǔn)對(duì)接教學(xué)目標(biāo)。強(qiáng)化交互反饋,質(zhì)疑創(chuàng)新,優(yōu)化思維,共筑高效課堂。
【設(shè)計(jì)意圖】通過質(zhì)檢員用濃硫酸配制稀硫酸的情境,深化學(xué)生對(duì)溶液配制的認(rèn)識(shí),促進(jìn)學(xué)生深度理解配制原理及操作細(xì)節(jié),從而提升解決復(fù)雜化學(xué)問題的能力,最終實(shí)現(xiàn)“定量實(shí)驗(yàn)思維”核心觀念結(jié)構(gòu)化。通過問題鏈引導(dǎo),聚焦學(xué)生思維與知識(shí)進(jìn)階發(fā)展,暴露并糾正學(xué)生的誤解,提升學(xué)生的思維品質(zhì),使學(xué)生的思維水平發(fā)展到抽象拓展結(jié)構(gòu)水平。
四、結(jié)構(gòu)化教學(xué)與SOLO分類評(píng)價(jià)理論指導(dǎo)下開展高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟示
(一)SOLO分類評(píng)價(jià)理論融入結(jié)構(gòu)化教學(xué),構(gòu)建“教—學(xué)—評(píng)”一體化的教學(xué)模式
本研究將SOLO分類評(píng)價(jià)理論融入結(jié)構(gòu)化教學(xué)的全過程,建構(gòu)了“教—學(xué)—評(píng)”深度融合的教學(xué)新模式。這不僅使教師能夠精確識(shí)別并解決學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的困難,制訂明確的教學(xué)目標(biāo),而且為開展具有針對(duì)性的結(jié)構(gòu)化教學(xué)提供支撐,還能更準(zhǔn)確地掌握教學(xué)進(jìn)展和評(píng)估教學(xué)效果,直觀分析學(xué)生的思維發(fā)展水平,提升學(xué)生的自我認(rèn)知與判斷能力。
(二)通過問題鏈引導(dǎo),實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化教學(xué),提升思維能力和品質(zhì)
問題鏈策略在化學(xué)教學(xué)中,作為引導(dǎo)學(xué)生深化理解、啟迪思維、評(píng)估成效及導(dǎo)向目標(biāo)的控制手段,顯著提高了課堂效率,是優(yōu)化教學(xué)策略、促進(jìn)高效學(xué)習(xí)的重要途徑[7]。基于化學(xué)學(xué)科思維方式和方法,對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理,精心設(shè)計(jì)體現(xiàn)化學(xué)核心觀念的主干問題。通過分解或延展主干問題形成問題鏈,驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考,使學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)活動(dòng);問題鏈背后反映的化學(xué)核心思維為設(shè)計(jì)觸發(fā)深度思考的活動(dòng)提供了依據(jù);問題之間的適當(dāng)跨度為學(xué)生提供了適宜的思考空間,確保了深度思考的可行性;而表達(dá)與交流則為激活和優(yōu)化學(xué)習(xí)者的心智模式,提升思維能力和思維品質(zhì)提供了載體。
在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入結(jié)構(gòu)化教學(xué)與SOLO分類評(píng)價(jià)理論,不僅能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的高級(jí)思維能力,還能夠在“教—學(xué)—評(píng)”一體化的視角下,實(shí)現(xiàn)由掌握化學(xué)學(xué)科知識(shí)向發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)轉(zhuǎn)變。這一過程不僅提高了學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)驗(yàn)操作技能,還在潛移默化中提升了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和問題解決能力。
參考文獻(xiàn)
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[6]朱成東,楊香菊,徐泓.凸顯科學(xué)態(tài)度與探究意識(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)施:配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液[J].化學(xué)教育(中英文),2023,44(11):38-43.
[7]王后雄.“問題鏈”的類型及教學(xué)功能:以化學(xué)教學(xué)為例[J].教育科學(xué)研究,2010(05):50-54.
注:本文系柳州市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度立項(xiàng)課題“教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化視域下的高中化學(xué)公開課有效性的實(shí)踐研究”(2021C-347)的研究成果。
(責(zé)編 林 劍)