基于情境的高中化学习题设计

一、问题提出

落实立德树人根本任务,发展学生的化学学科核心素养,需要培养学生以学科知识为工具解决真实情境下实际问题的能力。普通高中化学课程标准2017年版中指出,化学专业水平考试命题框架必须坚持以化学学科核心素养为导向,准确把握素养、情境、问题、知识四个要素在命题中的定位与相互关系。

构建以化学学科核心素养为导向的命题框架,强调以真实情境为测试载体。新课标建议教材要重视化学习题设计的创新,发挥习题在学生的概念建构、知识迁移、问题解决等多方面的作用。强调习题设计应具情境性,应以学生已有的经验为基础,创设生动合理的问题情境,提高学生运用化学知识解决实际问题的能力。

习题是教材的重要组成部分。在完成习题的过程中,可以训练学生的解题技巧,促进学生理解、运用和迁移课堂中所学的化学学科知识,建立知识网络图,有助于培养和发展学生的化学学科核心素养。教材中的习题,一般难度不大,但却是巩固、诊断和评价学生知识与技能掌握及学科思维能力发展的重要方式。

学生在解答习题的过程中,总是从阅读和理解习题情境开始,从情境中领悟习题中问题的背景类型及解决问题的条件等。可见对习题情境的理解是解题的关键。因此本文基于新人教版化学必修教材中的习题情境探索,如何选择和创设情境素材,并应用情境素材来设计习题。

2.情境化习题的价值

2.1拓宽学生的认知

与去情境化习题相比,情境化习题在提问之前,会呈现一段资料,交代问题的背景信息。情境素材来源广泛通常是脱离教材来自化学史、生活、现象或工业生产等不同的领域。新颖的情境素材,特别是与学生实际生活或科技前沿相关的情境素材,对学生有较大的吸引力。在完成习题之后,既能加深学生对知识的理解,也会使学生对一些具有实用价值的新材料、新技术、传统文化和工艺,或医药、食品和环境问题等,产生浓厚兴趣。所以应用情境化习题有助于拓宽学生的认知,丰富学生的科学视野。

2.2加强理论知识与实践的联系

在完成学习任务之后通常要求学生设计并运用相关理论。但机械的记忆让学生认为化学知识枯燥无趣而去情景化习题又会让学生认为化学知识与生产生活相隔离,而情境化习题刚好可以弥补。真理在情境素材中设计与社会生活工业生产相关的内容,可以帮助学生建立化学理论知识与生产生活之间的联系。使抽象的知识具体化,促使学生认识到化学对推动经济发展、生存环境的改善以及科技进步的价值。

2.3提高学生解决问题的能力

情境化习题的价值不仅在于考察学生对知识的记忆和理解情况,更重要的是基于真实问题发展学生应用所学知识,解决实际问题的能力。

在情境化习题中通常会设计解决真实问题的题目。比如工业流程题中,尾气的回收和处理。实验探究题中,提高物质转化产率及以及有机推断题中,涉及物质的制备方案等,对于具有一定开放性的,探究性习题,可以让学生完成习题的过程中,学会分析情境素材,并基于所学化学知识、研究方法和思维方式解决实际问题,以此提高学生的问题解决能力,从而感受到化学学科的独特价值。

2.4培养学生正确的价值观念

科学技术的发展与应用,对人们日常生活产生了巨大的影响,也出现了一些具有社会争议性的科学问题情境化习题,通常会涉及一些与医药环境,农药,能源等相关的社会热点问题。相关情境素材的运用,能让学生对热点问题,产生一个客观的认识,进一步了解到现代科技。虽然科学技术发展迅速,但是由于科学技术和材料的不合理使用,对人类生存环境、健康以及未来发展产生了很多消极的影响。

在习题中融入与社会、现实事件有关的情境素材能潜移默化的影响学生,有助于学生树立可持续发展和绿色化学的观念,愿意为创造美好新时代而努力,进而培养学生正确的价值观念。

3.习题情境的选择和创设

3.1可选择的情境素材类型

化学作为一门基础的自然科学,与食品医药、环境、能源以及自然现象等领域都有密切的联系,所以编制习题时可选择的素材非常多。不同学者,按照不同分类标准,将试题情境分为不同的类型。如巩伟等,按照试题情境的来源,将化学试题情境氛围、化学与生活、化学科学知识、科学技术(含化学史)、学习方法、跨学科知识等类型。陆军选择新课标中的高频词语将化学试题情境氛围、STSE、化学学科知识、科学实验、化工生产等几种主要类型。武衍杰等将化学试题情境分为学科知识、社会生活、化学实验、学术前沿这四种类型。其中学习方法、跨学科知识和化学学科知识属于学科本体知识,在文本中不纳入情景素材的考虑范畴,而STSE和化工生产有相似的部分。本文综合已有研究。将可选择的习题情境素材划分为以下三种类型共命题者在遴选素材中参考。

3.1.1化学史情境素材

化学史记录了化学家们认识物质、探索规律以及运用实验验证的过程。以化学史为载体,设计化学问题能够发展学生从化学史中获取信息并利用信息来解决实际问题的能力。化学史料类型丰富,比如物质发现史、理论发展史以及我国古代科学技术发展中的化学史等,都可以纳入习题素材的选择范围。新人教版必修教材的习题中,就设计了我国古代科学发展史。如黑火药的爆炸原理,火法炼锌的工艺原理,“曾青得铁则化为铜”的工艺记载等。学生在完成基于化学史的情境化习题,理解了其中蕴含的化学知识,也加深了对我国古代科学技术的认识,有助于增强学生的自豪感和爱国之情。

3.1.2化学情境素材

化学是一门以实验为基础的学科。化学实验是人们认识世界、改造世界的重要途径,也是学生学习化学知识进行科学探究,培养学科学兴趣的重要方式。化学学科中可选择的实验非常多,比如物质的制备实验、性质验证实验以及数据测量实验等都可作为实验素材。而且依据不同的实验,可以考察不同方面的知识,社会类型也十分丰富。新人教版教材设计了较多基于化学实验的情境化习题,例如,探究碳酸钠性质的实验,浓硫酸与木炭反应的实验,利用数字化实验,制备探究镁与不同浓度盐酸反应速率的实验等。教材习题中涉及的实验情景与该章节所学的知识密切相关,主要是将学生容易忽视或不理解的知识融入其中,启发学生思考加深学生对知识的理解,并引导学生运用所学知识与方法,去探索和验证化学变化的规律培养学生分析问题证据推理解释预测的能力,进而提高学生的科学探究意识。

3.1.3实际应用情境素材

化学与日常生活息息相关,衣食住行都离不开化学知识。通过创设真实而富有意义的生活情境,能够让学生感受到化学学科的重要性以及其独特的学科魅力所以。在命制习题时,可以选择一些基于真实情境的真实应用的情境素材。新人教版化学必修教材的习题中涉及了大量的真实性、应用型情境素材。例如食品包装袋中的干燥,工业制氨,城镇的生产和生活区对水样进行抽样调查等生活情境。基于真实应用的情境化习题,能够让学生,从已有的社会生活经验出发,将课堂中所学的理论知识转化为认识事物和解决问题的工具,从中体会到化学对日常生活和社会发展的重要价值。并能够学会从化学的角度看待和解决化社会生活生产生活的问题,提高对化学学习的兴趣。

3.2情境素材的创设

情境化试题的三要素是立意、情境和设问。其中立意是试题考查的知识,体现在试题情境和设问当中。设问是建立在试题情境基础之上的,所以情境素材的筛选和创设与命制情境化试题的关键步骤。化学是非常贴近生活、工业生产和科学技术的一门实验学科。我们身边的现象,环境、医药、能源、材料和传统工艺等都可以纳入习题素材的选择范围。在确定我们要考察的知识点之后,面对如此丰富的化学情境资料,我们可以创设思路,从不同情境素材中筛选出符合条件的情境素材,并对其进行表达。并应用到习题中。

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