基于五构学习历程的真实问题情境型课例设计研究-以高中化学教材二氧化硫性质教学为例

  基于“五构”学习历程的真实问题情境型课例 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究-以高中化学教材“二氧化硫”性质教学为例  【Summary】文本知识的学习需要一个“构”历程，“建构-解构-异构-研构-重构”等五构可破解当前高中化学教学“三高三低”现状。必备知识的学习基于情境，把知识打开，科学“建”构，促进知识的内化。对难以理解的核心内容，采用“解”构策略把学习难点分散。提炼出真实问题链，考虑学情的差异性，以真实问题情境为基，“异”构适切的教学设计，“研”构易于理解学科知识的教学设计，在精彩课堂“重”构过程中实现了学生认知的顺应，注重情境衔接的育人功能，突出思辨性，让核心素养共育的课堂因“五构”学习历程而精彩生成。【Keys】真实问题情境；高中化学；五构课例设计；二氧化硫广西于2021年秋季学期在高中 一年级 小学一年级数学20以内加减练习题小学一年级数学20以内练习题小学一年级上册语文教学计划人教版一年级上册语文教学计划新人教版一年级上册语文教学计划 开始实施新课程、使用新教材。为确保新课改工作的顺利进行，更好地实现普通高中课程教学与高考综合改革的衔接，广西各市按照各级文件要求相继公布市本级《普通高中课程改革工作 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 》。为应对新高考，促进普通高中教育高质量发展，提出坚持“育人为本，注重实效”原则，遵循教育规律和学生成长规律，把科学的质量观落实到教育教学全过程，打牢学生成长的共同基础，满足学生不同学习需要，进一步提高学生综合素质，着力发展核心素养。《普通高中化学课程 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 （2017年版2020年修订）》在基本理念中强调：倡导真实问题情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动。现代化课程观和教学观认为学生只有在真实、有效的教学情境中不断体验、内化才能提高技能、掌握方法、形成良好的情感态度与价值观。一、基于真实问题情境的教学现状调查（一）真实问题情境教学的现状 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 笔者曾向一线教师发放调查问卷，经过数据分析，阻碍高中教师采用真实情境教学的主要原因是高考成绩，72.99%的教师表示没有升学的压力非常愿意运用情境教学。究其原因，一是考试评价体系与素质教学匹配度有差距；二是真实问题情境教学设计费时费力，难以融入课堂常态；三是无研究结论证明真实问题情境教学的效果。当前高中化学教学“三高三低”现状：知识起点高、接受效率低；拓展视野高，参与体验低；致用附值高，情感认同低。在教育变革的过渡期，做好过去与未来教育的接口，摆脱应试教育的束缚，教学的起点应是学生所需、教学生所需，教师应努力设计、创设有效情境，才能够让情境教学真正成为高中化学高效课堂的“助推器”。基于此，教师把学习历程用“五构”闭环体系去设计课例，让学科知识内化，自然养成学以致用意识，形成关键能力，在课堂教学中自然培育核心素养。（二）情境理论的缘由教学论认为：情境之于知识，犹如汤之于盐。盐溶入汤中，才容易下咽、吸收；知识要融入情境中才能显示活力和美感，因为抽象静态的文本知识在特定的情境被“激活”了。根据学生的年龄特点和思维特征、认知能力以及接受水平，需要找到一个从生活经验到概念学习转换的过渡“阶梯”。化学学科核心素养是学科实现育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的必备品格和关键能力。真实、具体的问题情境是学生化学核心素养形成和发展的重要平台，为学生提供了真实的表现机会。1.真实问题情境的界定早在1990年前后，美国加利福尼亚大学伯克利分校的让·莱夫（JeanLave）教授和独立研究者爱丁纳·温格（EtienneWenger）就提出了情境学习理论，认为学习的本质是学生参与真实的情境活动。教学情境是解决学生认知过程中的形象与抽象、感性与理性、理论与实践及旧知与新知的关系和矛盾的师生互动关系的载体，是教学的具体情境的认知逻辑、情感、行为、社会和发展历程等方面背景的具有文化属性的综合体。教师通过创设真实的情境，针对情境设计系列问题，将知识隐藏在情境中，引发学生在情境中积极探究、敢于质疑、发散思维、学会合作、提高兴趣、提升情感。运用真实问题情境教学，让学生在潜移默化中探索和吸收知识，提升学科核心素养、达到教学目的，这是较好的一种教学策略。情境是放飞思想的舞台，问题是打开思维的钥匙，教学情境的本质属性是蕴含学科问题，核心内涵是引导知识建构，深层价值是促进知识迁移，情感取向是弘扬学科价值。真实问题情境一般分为生活生产情境、化学（科技）史料情境、实验情境和实物、模型情境及问题情境。教师要依据教学内容设计具体可行的情境，将知识点简化融入情境中。通过提问引发学生思考，或鼓励学生从情境中提出问题，引导学生解决问题，再回归情境寻找知识本原及在人类社会发展中的价值。2.真实问题情境的意义真实问题情境提倡整体连贯性、课堂连续性。实际上，教学情境设计的功能在整个学习过程中起着激发、推动、维持、强化和调整学生的认知活动、情感活动和实践活动等，在教与学的全程中发挥作用。教学情境能否达到其预设的目的，可从“功能”“构成”和“过程”3个角度来讨论，情境教学的作用与心理学上的主观能动性有着异曲同工之妙。两者一定程度上均是促进学生发挥主观意识进而引发其积极学习，只是引起学生“悱愤”状态的着火点不同，前者从知识上点燃，后者从心理推动。真实问题情境的作用可以在个体、教学、学科、社会等方面，个体层面可引发思维的发散、促进知识迁移、激发主观能动性、提高学习兴趣、增强好奇心、增加探究欲望、提高化学素养、培养责任意识、提高学习效率；教学层面可立足教与学相辅相成理念、维护教师主导、学生主体及做中学理念、提高教学质量；学科层面可增加学科魅力、促进学科正面效果，实现学科价值；社会层面可建立正确科学观、提高全民科学素养、培养高素质人才。真实问题情境教学的一般教学设计思路为：展示情境-提出问题-小组讨论-提出假设-实验探究-解决问题-知识迁移-解决新情境问题。二、指向核心素养培育的“五构”学习历程教学从“以知识为本位的教学”转变“以学生发展为本”，这是落实核心素养的关键。学科知识都具有内在的结构，都具有三个不可分割的组成部分，一是符号表征，二是逻辑形式，三是知识的意义，把握住符号、意义之间的内在关联，才能从整体上理解和掌握知识。创设更多的人生体验机会，与文化基础知识课程结合起来，让学习者的学习动机更强和执着，这样的学习才会成为学生丰富和感知人生价值的生命过程。促进文本知识更好学习的“五构”历程图如下所示。    基于理论体系，以人教版高中化学必修二第五章第一节第二课时“二氧化硫”的性质认知与应用为例，通过“五构”学习历程体验知识的内化与致用。（一）学习内容的“建构”基础及素材问题设计1.教材分析本节内容属于化工生产过程中的重要非金属元素内容，在此之前，学生已经学习非金属化合物的知识，具备一定的学习方法。在学习元素周期表基础上，根据硫元素在周期表中的位置，结合氧化还原反应相关知识，从物质类别和元素价态的角度认识物质间的转化。采用创设情境、实验探究的方法学习物质的性质并实现物质间的转化。SO2作为大气污染物，酸雨形成的物质，生活中常见的杀菌、抗氧化、褪色剂，与其性质有着密切关系。学习本节内容是培养学生宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识，科学态度与社会责任的体现。2.教学目标（1）结合生活实例及实物展示，了解SO2的物理性质。（2）通过分类的角度，结合SO2的性质，知道SO2是酸性氧化物并具备酸性氧化物的通性。（3）通过葡萄酒中SO2成分的作用，结合氧化还原反应的知识，掌握SO2的还原性。（4）通过漂白的草帽，结合实验现象，知道SO2的漂白性。（5）了解生活中SO2的应用，学会用辩证思维看问题。3.关于SO2性质的情境素材归类课程标准中对SO2性质的教学中给予的情境建议是：食品中适量添加SO2的作用（去色、杀菌、抗氧化），酸雨的成因与防治，汽车尾气处理（新能源汽车）。人教版新教材中在硫及其化合物这一节内容中提到了11个情境素材，主要涉及生活、生产、医疗、农业这几个领域。与SO2的性质有关的情境素材大致有3个，具体的内容如表1所示。表1 硫及其重要化合物中新教材人教版的情境汇总内容知识情境素材数量硫元素在自然界中的转化火山爆发2硫元素在自然界的循环二氧化硫（SO2）漂白性工业上用来漂白纸浆、毛、丝等3漂白性、氧化性食品中用于漂白、抗氧化、防腐、杀菌等作用，如葡萄酒的制作等。还原性酸雨的形成与防治硫酸工业生产原料用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类1硫酸盐硫酸钙工业上用来调节水泥的硬化速率2用来制作各种模型和医疗用的石膏绷带硫酸钡医疗上用作消化系统X射线检查的内服药1硫酸铜检验酒精中是否含有少量的水2混合制成波尔多液（常用的农药）此外，SO2的性质教学的其它辅助素材及问题设计如表2所示。表2SO2的性质其它辅助情境素材及问题设计情境素材问题设计黑火药中国古代四大发明之一，那它的组成成分是什么呢？硫磺展示上海牌硫磺香皂，为什么香皂中要加入硫磺？结合性质思考火柴划着一根火柴，而后吹灭，让周围学生闻到了什么气味？它是什么物质？烟花爆竹爆竹声中一岁除，那烟花有什么成分呢？高烟囱人们为什么要设计高烟囱呢？葡萄酒葡萄酒中为什么要加入SO2呢？喝葡萄酒可醒酒的说法，有何依据？用SO2熏布匹4000年前，古埃及人就用硫燃烧产生的气体处理布匹，气体起到什么作用？草帽新买的草帽很白，但过一段时间就变黄了，为什么？酸雨展示酸雨腐蚀的雕塑对比图、被腐蚀的自行车，酸雨是怎么形成的？银耳展示银耳漂白前后的对比图，漂白过的银耳能吃吗？它是如何漂白的？脱皮蔬菜菜市场上的脱皮蔬菜久置后颜色保持不变，为什么？大气污染物每年排放污染大气会造成经济损失高达1100亿元，大气污染物有哪些？SO2泄漏事件展示2004年湖北集团SO2泄露事件，从中可发现SO2有哪些性质？黑火药、火柴、烟花爆竹可用于新课的情境导入；漂白过的银耳、变黄的草帽、古埃及人硫磺熏制布匹等可用于引出SO2的漂白性的情境素材；葡萄酒成分中含SO2、酸雨的形成、脱皮蔬菜等可用作探究SO2的还原性的情境素材。（二）基于知识内容学习的“解构”教学设计流程图【教师“异构”活动】请同学分享生活中所认识的SO2。【学生“重构”活动】SO2导致酸雨，给我们的生活带来破坏……。【情境1】春节是中国重要的传统节日，爆竹声中一岁除，人们常用烟花爆竹来庆祝这个阖家欢乐的日子，但是，燃放烟花爆竹过程中会产生SO2。【情境2】在除夕的年夜饭中，亲人们喜欢把酒迎欢，其中葡萄酒最适合女性，据说具有美容养颜的效果，但是仔细观察就会发现葡萄酒的成分中也有SO2。【问题1】燃烧烟花或者点燃火柴的时候，你闻到什么样的味道？生活中这么常见的SO2，你们能说出它的物理性质吗【实验情境】展示收集到的SO2，演示实验。【问题2】SO2是什么颜色的？加入水后瓶子为什么变瘪？SO2只是溶于水吗？有没有发生化学反应？反应后生成了什么物质？这是什么反应？如何证明？【师生“研构”活动】结合SO2的性质，从物质类别的角度思考问题。学生通过观察、思考、小组交流合作、提出可行的实验方法，再完成实验，记录现象，分析、讨论后得出结论。“解构”设计意图：春节是中国传统的重要节日，是学生再熟悉不过的生活场景。结合春节中的烟花爆竹、葡萄酒这两个真实情境，挖掘今天学习的主角，激发学生学习兴趣、使学生处于兴奋状态，激起探究欲望，感受生活与化学的联系。在学习性质时，让学生用眼、耳、鼻、手等多感官进行学习，了解SO2是无色、有刺激性气味的气体，有毒、与水反应生成H2SO3，是一个可逆反应，反应的方程式为SO2H2OH2SO3，充分挖掘学习的潜能，激发更大的能量，提高学习效率。【问题3】烟花如此美丽，且燃放烟花爆竹已有上千年的历史，但是为什么现在国家却限制燃放呢？【情境3】播放2022年1月14、15日汤加火山发生火山爆发的视频。【问题4】火山爆发产生了什么化学物质？这些物质会给我们的生活带来什么影响？为什么会产生这样的影响？“解构”设计意图：创造情感冲突，引起学生“悱愤”状态，牵动主观能动性，引导学生主动思考国家阻止燃放烟花的原因是什么。基于前学知识及教材内容，老师提示酸雨的主要成分是H2SO4，学生可以得出SO2是引起酸雨的罪魁祸首。反应过程是SO2形成H2SO3，H2SO3在空气中被氧化形成H2SO4，反应的方程式为SO2+H2OH2SO3、H2SO3+O2＝H2SO4。了解到SO2是一种空气污染物，过渡燃放会造成空气污染，还有可能形成酸雨，学生运用所学知识解答了生活中的问题，此时的学生心理上处于自我认可状态，感受到学习的收获。紧接着再呈现一个与酸雨有关的情境，学生跃跃欲试、迫不及待展示自己的学习成果。学生已经初步形成了SO2是导致酸雨形成的重要原因的意识，当提出一个火山爆发时，学生就会潜移默化的将问题与所学的知识相联系，迁移得出问题的答案，形成情境知识解答问题解决新情境问题的模式，提高应用迁移的能力。【情境4】展示工业制硫酸的原理示意图。【问题5】SO2作为形成酸雨的主要成分对我们生活造成了破坏，但是它却是工业生产硫酸的重要原料。工业制硫酸的原理是什么呢？（要求写出化学反应式）从氧化还原反应的角度分析，SO2具有什么样的性质？你对SO2有什么新的认识？【问题6】SO2是大气污染物，葡萄酒中为什么要加入SO2的作用是什么？为什么喝葡萄酒一般有醒酒、摇杯的说法？这其中的作用又是什么？【师生“研构”活动】教师通过展示资料卡片，学生通过收集信息总结得出工业制硫酸的原理，知道SO2具有还原性，并了解到葡萄酒中的SO2具有杀菌、调节酸碱度、抗氧化的作用。对于为什么要醒酒、摇杯学生未能解决。【教师“重构”活动】抗氧化也是运用了SO2具有较强的还原性的特点，这也是其在生活中还原性的体现。在葡萄酒酿制过程中会产生一股臭鸡蛋的味道，这个臭鸡蛋味道是H2S气体，通过醒酒、摇杯就是让SO2、H2S气体挥发，恢复果香味。“解构”设计意图：教师作为课堂的主导者，应起着推动课堂发展、推进知识学习的作用。通过真实的问题情境，引导学生运用氧化还原反应的知识去分析，自主的提出SO2具有还原性。SO2是造成酸雨的罪魁祸首，学生对SO2的印象是一个大气污染物、一个对人类生活有害的物质。就在SO2差点完全成为人类的罪人时，展示SO2是工业制硫酸的原料，让学生在情感上对SO2的恨少一点。情感上得到充实，教学上得到推进，巧妙的引入了SO2还原性的学习。了解到工业制硫酸发生的反应方程式为2SO2+O22SO3、SO3+H2O＝H2SO4。学生可能会提出疑问，在形成酸雨的过程中会不会也发生了这样的反应。创造可以发散学生思维的情境，还会形成新的问题情境。当学生了解到SO2的还原性后，再回到葡萄酒中含SO2的情境，结合资料就可以知道在其中的作用，此时，学生形成SO2有利有弊的意识，对SO2的认识更加深刻。教师再普及摇酒的相关酒的小知识，维持学生课堂注意力，营造良好的课堂氛围。【问题7】请从氧化还原反应的角度思考SO2和H2S能发生反应吗？反应的产物是什么？该反应体现了SO2的什么性质？为什么SO2具备这两个不同的性质呢？【学生“异构”活动】学生通过分析SO2的化合价，发现SO2中的硫元素为+4价，处于中间价态，既具有还原性、又具有弱氧化性。反应方程式为SO2+2H2S＝3S+2H2O。通过元素价态、氧化还原反应知识，了解到处于中间价态的硫元素极具有氧化性、又具有还原性。【情境5】展示被SO2漂白过新纸和旧纸，新的草帽和旧草帽实物。【问题8】说明SO2还具有什么性质？被漂白过的纸张、草帽过一段时间后为什么会变黄？如何证明你们的猜想？【师生“研构”活动】经过小组讨论、交流，通过查阅资料，了解到SO2具有漂白性，猜测SO2的漂白性具有不稳定性。教师引导学生利用桌面的实验药品和仪器进行实验验证，并提示通过加热可以加快反应的速率。在此环节，教师可以在选择药品上设计“小心机”，一些小组上放高锰酸钾溶液、一些小组上放品红溶液，初步观察到SO2均能使两者褪色，但是当加热时，发现高锰酸钾溶液不会恢复颜色，只有品红溶液恢复颜色。【问题9】为什么SO2能使品红溶液褪色加热后又能恢复颜色，而高锰酸钾却不能？SO2的漂白性和氯水、Na2O2有什么不同？“解构”设计意图：为节省课堂时间，教师需要在一些环节上巧设心思。通过实验，学生区别SO2使品红溶液褪色是应用其与有色物质结合的原理，与氯气等其它漂白剂的原理不同。使高锰酸钾褪色是利用还原性。【情境6】展示漂白过的银耳，食用SO2的用量规定资料卡片。【教师“异构”活动】SO2是生活用品的漂白剂，但是另一方面又成了危害我们健康的凶手。补充SO2在食品中的合格摄入量的资料图片。提问学生，经过本节课的学习，你觉得SO2在我们生活中扮演什么角色，以小组为单位阐明本小组的观点。听完学生不同的表达后，教师提出自己的观点，强调事情具有两面性，我们要学会用辩证思维去思考问题。结构决定性质、性质决定用途。同一个性质，但是在不同方面不同计量上，所起到的效果不同。学习知识，是为了更好的维护家园，提升生活质量。漂白过的银耳不能吃，但是不法商家却过渡滥用SO2。其实哪里是SO2有害，更多时候是我们自己造成的危害。人法地、地法天、天法道、道法自然。现在，我们国家越来越重视环境问题，提出可持续发展，我们可以看到，新能源汽车正在逐渐兴起、电子烟花代替了旧烟花，还有许多科学家为改进我们的生活正在不断地努力，希望同学们今后也能用自己所学的知识去创造美好的明天。处在唯一的地球，我们应该用我们所学的知识来保护自己的家园。【“重构”评价的作业】寻找身边关于减少SO2排放的措施，向身边的人普及SO2的性质及作用，完成价类二维图，总结归纳SO2的性质及应用。“解构”设计意图：通过情境，培养学生科学态度与社会责任意识，了解化学不是有毒、有害的唯一标签，关键在我们人类学会运用、改进和创新。【从“异构”到“重构”的反馈】本次教学设计展示了6个真实情境，提出9个系列问题，其中还穿插实验活动。以情境设计为明线、知识为暗线、问题为推动线、实验为活动线进行教学。在教学过程中引导学生用辩证思维看问题，过程中不提辩证、但是处处体现。在本文章，经过对情境素材的整理，选取了先后呈现一好一坏的素材，让学生不断地更新认知，明白很多事情不是非黑即白的道理。在课堂上，教师充分体现教师主导、学生主体的作用，将课堂还给学生。教师展示情境、提出问题，及时引导；学生小组合作、自主构建、实验探究等。转变以往讲、记、背的传统教学模式，激发学生学习兴趣，发散思维、学会迁移、学会应用。将知识与生活相联系，让学生觉得学有所用。化学是一门容易让人误会的学科，教学过程中除了绘制知识，广大教育工作者还应该维护化学的正确价值，减少谈“化”色变的情况出现，让学生真正觉得学有所获、学有所用、学会学习。注重基于真实问题情境素材的选择“异构”。笔者认为应注意情境素材具有思辨性、时效性，创设问题还应基于学生学情进行创设。真实问题情境应具有思辨性，化学是研究物质的组成、结构、性质、以及变化规律的科学。社会对化学有诸多的偏见，究其原因是化学知识的匮乏、道听途说的误区、思辨能力的缺失所导致的悲剧。不正确的运用、不清楚的认知、不合理的社会态度导致众多不法商家给化学扣上了有害物质的枷锁。因此，作为化学教育工作者，要注意利用生活事例，创设有思辨性的情境，找到解开化学清白的钥匙。切不可为夺学生眼球，一味的展示化学药品的负面消息，而忽视了学科的正面价值。对于到负面性较大的知识，运用情境时重在强调如何解决，让学生探究本质原因，锻炼思维，并提出如何预防，切不可反复强调其带来的不良影响。“研构”问题情境要基于学情。问题情境应遵循学生的最近发展区原则，让学生跳一跳能摘到果实。首先明确教学目标，教学目标是生成教学情境的依据，教学情境是实现教学目标的载体。针对教学目标，基于学生的基础进行教学设计，以学生已有经验为基础、设计阶梯式问题情境。真实情境也应避免过于繁琐，提倡设置情境易理解，问题有难度的情境，不颠倒主次。“重构”真实问题情境具有时效性。情境素材应及时更新，过时、过旧的情境达不到预期的效果。教师的情境素材库应不断更新和完善。受教育者成长环境不同，认知范围、经历实事也有所不同。我们需要不断地挖掘更多的情境素材，避免所用素材与学生的生活、经历脱节，难以引起学生的共鸣。对于高中化学学科而言，培养化学核心素养是至关重要，创设真实问题情境是实现素养为本教育的良好载体。情境弥补硬性条件下知识与实践脱轨的缺点，架起学生与社会联系的桥梁。纸上得来终须浅，只有将知识应用到实践当中，才能感悟真理，才能产生更多的有效问题，也才能更加有效的解决问题。期待课例设计遵循学习者的认识规律，以真实问题为土壤，栽种情境之树，激发学生参与欲望，开出核心素养之花，感受飘散着“五构”学习历程获知之香。【Reference】［1］李可锋.基于真实情境组织教学发展学生的核心素养——以“全球性的环境问题——酸雨”教学为例[J].化学教育(中英文),2019,40(03):45-51.DOI:10.13884/j.1003-3807hxjy.2018040042.［2］高小霞.“情境—问题—活动”模式在教学中的应用——以“探究氯水的成分和性质”为例[J].中学化学教学参考,2020(22):58-59.［3］姜蕊.创设有效问题情境打造生动活力课堂[J].中学化学教学参考,2021(08):9-10.［4］马士龙.高中化学课堂三种“情境”的设计思路及创设方法[J].中学化学,2017(01):15-16.【基金项目】广西教育科学“十四五”规划2022年度广西教育质量监测研究专项课题重点课题“基于高中学科核心素养监测结果促进教师集体备课质量提升的研究”（课题编号：2022ZJY241，课题负责人：陆卓纯）【  -全文完-