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基于化学学科核心素养的项目化学习案例设计

2025/4/15 17:29:22  阅读:61 发布者:

理论分析

化学学科核心素养是学科育人价值的集中体现,化学学科核心素养是一个人在解决化学问题时表现出来的“本事”,其“灵魂”是“能做什么”。

学生是学习的主体,任何学习活动要符合学生的学习特征、心理特征。同时,学生所处年龄阶段、学习环境等的不同,都会使得其认知能力、思维方式、心理状况存在一定的差异。在项目化学习中,教师要对学生进行针对性的分析,捕捉其心理、生理上的变化,找到项目化学习活动开展的原则和方向。

基于上述理论指导,在设计开展高中化学学科项目化学习教学设计的时候,以学生为主体,抓住学生的学习特征、心理特征展开教学设计。

模式构建

高中化学学科教学设计需融合化学学科核心素养和项目化学习。以“海洋中的硫循环”为例,“硫及其循环”是学生系统学习非金属元素及其化合物的重要章节,主要是在氧化还原反应、离子反应等理论知识的基础上,通过对硫及其化合物的学习,进一步认识元素及其化合物的基本思路和方法,从而培养通过硫以及不同价态“含硫化合物”的转化过程,形成“价态决定类别,类别决定结构,结构决定性质”这一化学观念,形成“元素是进行化学研究基础”的意识,培养学生“宏观辨识与微观探析”素养;通过学习海洋中的硫的相关转化的相关原理,结合氯气与水的反应,从本质上认识可逆反应,能够根据不同的标准对化学变化进行分类,并推断和掌握不同类别化学反应的特征和规律,提高“变化观念与平衡思想”素养;通过实验探究海洋中的硫循环原理,培养学生动手操作能力和实验探究能力,进一步培养变化观念与平衡思想,提高“科学探究与创新意识”素养;通过构建“自然界中的硫循环”“价-类”二维模型,提升“模型认知”素养,进而应用于“海洋中的硫循环”的模型搭建,用于指导元素及其化合物的学习,锻炼学生“证据推理与模型认知”的学科核心素养;发展绿色化学观念,提高学习兴趣,使其具备“科学态度与社会责任”素养。

根据吴弟斌等老师提出的跨学科实践单元设计流程图,可以结合项目化学习特点,设计大体的学习阶段和各个学习阶段相应的任务安排。通过问题或任务驱动,对本节课“海洋中的硫循环”设计相关活动,详见表1

教学实践

海洋沉积物化学组成研究显示,海洋中硫循环受控于一系列化学变化,如细菌硫酸盐还原反应。硫同位素对古气候和古海洋环境变化更加敏感,海洋生产力水平、海水缺氧程度等都直接影响着海洋硫同位素的周期变化。那么既然海洋中“硫”这么重要,那在海洋中硫是如何循环的呢?

板块1:认知海洋中的硫的“来龙去脉”。

之前已经学习了地球上硫最主要的储积库是岩石和海洋,而地球表面体系中硫的主要循环转化发生在海洋、大气、生物和人为活动之间。硫循环的基本过程是:陆地和海洋中的硫通过生物分解、火山喷发等进入大气;大气中的硫通过降水、沉降和表面吸收等作用,回到陆地和海洋;地表径流又带着硫进入河流,输往海洋,并沉积于海底。同学们,那海洋中的硫的“来龙去脉”呢?请大家来说一说。

设计说明:认识元素在物质中可以具有不同价态,可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化;结合真实情境中的应用实例,认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响,从而提高学生的化学核心素养。另外,学生可以了解到大海是超自然而又神奇的生命体,其中蕴藏着无数海洋资源,使学生强烈感受到海洋这一资源宝库对于物质转化的重要意义,不仅让学生感受到海洋之美,又为后续教学埋下了伏笔。

板块2:认知“海洋中的硫循环”的化学原理。

教师引导学生去探究海洋中的硫及其化合物之间的转化过程,如二氧化硫、三氧化硫与水的反应等,不断完善对海洋中的硫循环的化学原理的认知,并尝试通过实验模拟海洋中的硫循环的相关环节来加深认识。

设计说明:通过学习了解硫及其化合物之间的转化过程,从中也更加深入了解所涉及到的平衡,从而提高“变化观念与平衡思想”素养;不仅如此,还意在培养学生的探究性思维,从而培养学生动手操作能力和实验探究能力,提高“科学探究与创新意识”素养。另外,本校学生通过实验探究让学生更深入了解海洋中蕴藏的秘密,进一步关心海洋、认识海洋,培养学生人海和谐的海洋精神。

板块3:构建“海洋中的硫循环”模型。

让学生们将之前所学的知识点连起来,尝试构建海洋中的硫循环,而人类活动有时过度干涉了海洋中的硫循环,导致了海洋酸化等问题,海洋中的硫循环失衡问题其实也映射了社会发展也需要良性循环。

设计说明:用化学知识联系生活,领悟人生真理,提高学习兴趣,使其具备“科学态度与社会责任”素养。另外,本校学生通过学习海洋生态体系,采取形式多样的探究方式深度思考,有效激发了爱海、知海、探海的热情。

板块4:做海洋硫循环的维护者。

通过以上的学习,能举例说明海洋硫循环和人类活动的平衡关系,从“价-类”二维图角度提出解决海洋酸化的问题方案,继而,通过小组实验探究验证防治方案的可行性。

设计说明:结合相关防治措施、工业制硫酸和尾气中二氧化硫处理等实例,描述化学在生产生活中的应用,提升发展绿色化学观念,以生活中的化学为指引增加学习兴趣,使其具备“科学态度与社会责任”素养。另外,使本校学生关注海洋污染和生态破坏问题,增强学生的环保意识,正确认识海洋与人类的关系。

板块5:小组合作撰写本次项目的学习报告并互评。

通过观察和实验方式认识硫及其化合物的相关性质,诊断并发展学生实验探究物质水平(基于经验水平、基于概念原理水平),并且通过运用“价-类”二维图构建硫及其化合物相关知识,诊断并发展学生基于物质分类与氧化还原对物质及其转化思路的认识水平(孤立水平、系统水平)

设计说明:通过撰写本次项目的学习报告并互评的活动,帮助学生更加深入了解本次项目化学习的相关成果,并通过互评的方式进而加深学生的学习深度和广度。另外,通过学习海洋中的硫循环的相关知识,让学生们认识到自身行为的重要性。

结语

高中化学学科教学既要以课标为基,以学科核心素养为指引,也要充分考虑学生的基本学情,以及学生的生活经历和学习环境,突出学习的趣味性、实践性,发展学生的高阶思维、实践技能、团队协作等核心能力与素养。本文基于化学学科核心素养的项目化教学模式,通过“海洋中的硫循环”案例,为落实高中化学的项目化学习、促进学生化学学科核心素养的发展提供了有益参考。

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