基于驅動性任務情境發展學生核心素養的教學設計
——以“探究生活中的酒醋之美——乙醇”為例

于莉杰

（太和縣第五中學 安徽太和 236600）

《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》［1］中提出，培養學生化學核心素養既是課程的重要目標，也是衡量教學效果的重要標準。高中化學核心素養包括5 個維度，3 個層面，他們的關系如圖1 所示。探索基于核心素養的化學課堂教學，既發展學生科學探究能力形成認知，也為學生適應現代生活，承擔社會責任提供價值引導。以人教版化學必修第二冊“乙醇”的教學設計為例，落實教學目標，以發展學生核心素養為主線，研究基于驅動性任務情境的教學流程的教學設計，以分組實驗探究的方式認識乙醇的結構和性質，并在實驗探究中建構模型，在問題解決與活動探究中發展素養，提升遷移運用能力。

圖1 化學核心素養結構層次圖

一、落實核心素養的教學目標

根據課程標準必修課程主題4：簡單的有機化合物及其應用的內容要求，確定本課時教學目標。

（1）通過探究乙醇的結構、性質及應用，從乙醇的分子結構（化學鍵、官能團）分析其性質和變化，認識有機化合物中官能團與性質的關系。以乙醇的結構和性質為基本模型，認識含有羥基的有機化合物的結構和性質。

（2）通過探究乙醇的催化氧化反應實驗并分析其反應規律，認識一種有機反應類型——氧化反應的基本規律，知道乙醇在一定條件下可以轉化為乙醛、乙酸，了解有機化合物的轉化。

（3）通過乙醇在生產、生活中的實際應用，認識乙醇在能源、飲食、健康等方面的應用價值，知道如何合理使用常見有機化學品。

二、基于驅動性任務情境的教學流程

情境化的課堂教學以素養為主線，以任務為驅動，以實驗探究為載體，在活動中掌握知識，落實素養?；谏疃葘W習的基本教學模式為情境—問題/任務—知識—素養，本文建構了高中化學驅動性任務情境教學課堂，本課時教學流程如圖2。

圖2 教學流程

環節1：創設生活情境，引入課題，在情境中生成問題?；瘜W是與生活實踐緊密聯系的科學。在課堂教學中，教師要基于學生熟悉的問題創設情境，讓學生從化學視角對常見的生活現象、簡單的跨學科問題進行探討，能運用簡單的科學方法初步解決與化學有關的實際問題［2］。在真實的情境中培養學生的科學探究意識，增強實踐能力。

環節2：利用球棍模型，合作交流，在探究中解決問題。能從原子、分子水平分析常見物質及其反應的微觀特征，形成結構決定性質的化學觀念，是宏觀辨識與微觀探析水平的素養要求之一。學生通過課前閱讀資料，用橡皮泥、牙簽等材料制作和展示乙醇分子模型，從化學鍵視角探究物質的微觀特征，培養宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養。

環節3：基于實驗探究，建構模型，認識物質反應原理?；瘜W是以實驗為基礎的科學，教師應在現有的教學條件下，整體規劃實驗探究教學，發揮典型實驗探究活動的過程［3］。樹立“結構決定性質”的觀念，培養證據推理與模型認知的化學核心素養。

環節4：基于物質性質，建構整合，實現知識遷移應用。加強學生對化學結構和性質的認識，理解化學反應的微觀本質，引導學生積極參與到問題解決的實踐中，引發學生深度學習，自主建構、深度整合所學內容，形成知識體系，并將所學知識遷移應用，提高解決新情境中的問題的能力，落實和提升化學學科核心素養。

三、落實化學核心素養的教學設計過程

1.創設生活情境，引入課題，在情境中生成問題

問題1：聯系生活實際舉例說明乙醇在生活中有哪些實際應用，并思考討論以下問題。①為什么乙醇極易溶于水？②乙醇作燃料利用了什么性質？

活動1：在生活中處處可以看到含有乙醇的產品，75%的乙醇用來消毒，部分飲料中含有乙醇，乙醇可以用作燃料等等。通過觀察知道乙醇是無色有特殊香味的液體，密度比水小，與水以任意比例互溶，易揮發等。①乙醇極易溶于水是因為其分子結構中含有羥基，乙醇分子與水分子間能形成氫鍵。②乙醇作燃料利用了乙醇的可燃性，以及乙醇分子中碳的質量分數較小，燃燒時不易產生CO等污染物。

評價1：診斷學生對生活中常見有機物的了解情況，評估學生的心理期待和學習狀態。

設計意圖：培養學生信息收集能力及語言表達能力，同時了解乙醇在生活中的應用，根據實際用途總結乙醇的物理性質，引起學生探究新知的興趣。

問題2：通過課前查閱的資料，談一談乙醇的產生及作燃料的優勢是什么？

活動2：小組討論，得出結論。乙醇可通過生物發酵產生，屬于可再生能源，可減少化石能源的消耗，有利于可持續發展。

評價2：通過學生對任務活動的表現，了解學生對乙醇燃料的相關認知程度。

設計意圖：以常見的乙醇燃料為載體，既幫助學生了解乙醇的產生過程，又提升學生學習的興趣，還可以培養學生信息獲取和知識歸納的能力。

2.利用球棍模型，合作交流，在探究中解決問題

問題3：通過搭建的分子模型，討論以下問題，乙醇的官能團是羥基嗎？羥基結構簡式中的化學鍵是什么含義？

活動3：展示模型如圖3所示，討論并回答。羥基的結構簡式是—OH，除O—H外的另一個鍵表示一個未成對電子，因此羥基的存在是不穩定的，必須與其他原子或原子團結合才能形成穩定的物質。

圖3 學生自制乙醇球棍模型

評價3：根據學生回答情況，診斷學生從物質的微觀結構解釋物質宏觀性質的能力。

設計意圖：激發學生對乙醇分子結構的探究興趣，逐步培養學生宏、微觀念。

問題4：乙醇分子結構中存在怎樣的化學鍵？其中哪個化學鍵的極性最強？

活動4：思考回答，乙醇分子中含有4 類化學鍵C—C、C—H、C—O和O—H，其中O—H的極性最強。

評價4：教師根據學生回答情況，評價學生從微觀視角認識有機化合物的能力，診斷學生對化學鍵知識的掌握水平。

設計意圖：引導學生從化學鍵視角分析物質的微觀特征，提升學生認識物質的“孤立-系統”水平。

3.基于實驗探究，建構模型，認識物質反應原理

問題5：描述乙醇與鈉反應的實驗現象，并且對比水與鈉反應的現象，說明乙醇有怎樣的性質？

活動5：①實驗現象：向無水乙醇中加入一小塊鈉，鈉先沉入底部，說明乙醇密度小于鈉；有氣體放出，是因為鈉與乙醇反應生成氫氣；隨后鈉慢慢浮上來，是因為生成的氣體產生了浮力；最后鈉消失，反應結束。點燃氣體，生成淡藍色火焰，且干燥的小燒杯內壁有水珠產生，加入澄清石灰水，沒有變渾濁（如圖4）。②對比鈉和水的反應發現，相同條件下，鈉與水反應比鈉與乙醇反應更劇烈。結論：乙醇在該反應中斷開羥基中的O—H 鍵；乙醇分子中羥基上的氫原子不如水分子中的氫原子活潑?；瘜W方程式為

圖4 乙醇與鈉的反應

圖5 乙醇的催化氧化反應的探究

2CH3CH2OH+2Na ■■■■ 2CH3CH2ONa+H2↑。

評價5：通過對乙醇與鈉的實驗探究，評價學生對物質性質等知識的認知水平，通過對比鈉與水反應的實驗現象得到的相關結論，評價學生對物質中化學鍵極性強弱的分析能力。

設計意圖：通過實驗探究，對比總結，得出乙醇與鈉反應的實質，強化學生從宏觀現象到微觀實質的探究能力。

問題6：描述乙醇催化氧化反應的實驗現象，乙醇的催化氧化在有機物轉化中的意義是什么？

活動6：學生分組實驗，探究記錄?，F象如下：在酒精燈上灼燒銅絲，銅絲變黑，原因是加熱條件下銅被空氣中的氧氣氧化，生成黑色的氧化銅；將銅絲伸入無水乙醇中，可以看到銅絲表面又恢復為紅色的銅，說明氧化銅被乙醇還原為銅；反復操作幾次現象都相同，最后聞到刺激性氣味氣體，查閱資料后得知這是乙醛的氣味，說明乙醇被氧化生成了乙醛。乙醇轉化為乙醛的實驗，為羥基轉化為醛基提供了思路方法。

評價6：根據學生對實驗現象的描述及轉化意義的分析，評價學生的實驗動手能力及對官能團性質的歸納能力。

設計意圖：探究有機物中醇類物質轉化為醛類物質的條件，為有機物之間的相互轉化提供思路。

問題7：在乙醇的催化氧化實驗中，反應中的官能團、化學鍵、反應類別是如何變化的？請同學們寫出反應的化學方程式和反應類型。

活動7：思考討論，反應中的官能團由羥基（—OH）到醛基（—CHO）；斷裂O—H和C—H，形成了C====O；反應由醇類物質生成了醛類物質。在有機反應中，“加氧或去氫”的反應為氧化反應，反應的化學方程式如下：

評價7：結合學生對化學鍵的描述和化學方程式書寫角度，運用SOLO（可觀察的學習結果的結構）分類理論制定評價標準。

A（抽象拓展層次）：能從化學鍵斷裂的角度分析出乙醇形成的過程，書寫出正確的化學方程式，并且理解有機反應的實質是官能團性質決定。

B（關聯結構水平）：醛基的形成是由于碳氫鍵和氫氧鍵的斷裂，形成碳氧雙鍵，書寫出正確的化學方程式。

C（單點結構水平）：由乙醇到乙醛，屬于氧化反應。

設計意圖：引導學生從單一有機物的性質聯想到有機物的類別，使學生認識到有機物根本性質是由官能團決定的。

問題8：為什么說羥基是乙醇的官能團？研究乙醇的結構和性質的意義是什么？

活動8：乙醇的化學性質都與羥基密切相關，羥基是乙醇的官能團；乙醇是醇類物質的代表，羥基是醇類物質的官能團，據此來認識醇類物質的性質和反應規律，實現有機物的轉化。

評價8：根據學生的總結情況，診斷學生結合典型實例認識官能團與性質的關系的能力。

設計意圖：了解官能團在有機化合物中的特殊性質，樹立“結構決定性質”的觀念，培養證據推理與模型認知的化學核心素養。

4.基于物質性質，建構整合，實現知識遷移應用

問題9：閱讀課本第79 頁資料卡片，談一談乙醇在人體內發生哪些化學變化？

活動9：學生閱讀教材，結合圖6總結出乙醇在人體被氧化的全過程。酒精吸收后在體內的代謝主要分為三步：首先經肝代謝酶系統乙醇脫氫酶轉化為乙醛，再經乙醛脫氫酶催化氧化生成乙酸，最后代謝分解為二氧化碳和水。

圖6 乙醇在人體內的變化過程

評價9：根據學生回答情況，評價其對已有資料和信息的處理能力。

設計意圖：培養學生利用所學知識分析問題的能力。

問題10：酒后駕車的檢驗，運用乙醇的什么原理？還可以用什么方法檢測酒精？

活動10：乙醇具有還原性，可以將酸性K2Cr2O7（橙色）還原為Cr2（SO4）3（綠色），自身被氧化為乙酸（醋酸）。根據該原理，生活中用來制作酒精檢測儀。乙醇中羥基的還原性還可以使酸性高錳酸鉀的紫色褪去。說明乙醇遇到強氧化劑可以直接被氧化成乙酸（如圖7）。

圖7 乙醇的檢驗

評價10：根據前面知識的學習，體會乙醇被不同程度氧化劑氧化后得到的產物，并將該性質運用于生活實際，體會性質決定用途。診斷學生知識的遷移運用能力，并為后續學習乙酸提供知識儲備，深刻體會生活中的“酒”“醋”之間的轉化之美，深化“大概念”和“大單元”知識體系建構。

設計意圖：理解酒精檢測儀的原理，使學生認識到化學技術對于人類日常生活的重要性，培養STSE（科學、技術、社會、環境）觀念。

四、課程教學實踐反思

圍繞教學主題，基于學生熟悉的生活情境創設問題。引導學生利用化學學科知識積極參與到問題解決的實踐中，在解決問題的過程中，自主建構、深度整合所學內容，形成學科系統知識體系，提高解決新情境中的問題的能力，充分落實和提升化學學科核心素養［4］。設置情境化的課堂，以任務為驅動，以活動為載體，引導學生建構大概念，并深化對大概念的理解和應用，從而能夠以專業的化學視角深入實際問題的研究之中，并在問題解決過程中進一步提升知識運用水平［5］。

1.實施“教、學、評”一體化，靈活性的評價維度引發思維過程

本課時教學遵循教、學、評一致性理念，從四個環節、10 個問題引發學生活動的表現性評價可以看出，教學流程和具體設計圓滿地達成了預設的教學目標。問題指向的教學目標結構圖如下圖8：

圖8 目標-問題-環節示意圖

2.大單元、大概念的教學設計引發深度學習

本課時遵循“情境—問題—知識—素養”的深度學習基本教學模式，本文以生活情境為載體，任務為驅動，創設了10個復雜程度逐漸增加的進階性問題：分子結構的探析（創設生活情境）→性質實驗探究（實驗探究，任務驅動）→體會結構決定性質（設計實驗，解決問題）→總結性質決定用途（個人小結與實踐），問題的思維層次逐步提升，體現出大概念的社會意義——在學科內和真實世界的遷移［6］。由傳統教學的“具體—具體”的單一有機物低通道遷移，轉化為“具體—抽象—具體”的官能團決定有機物性質的高通道遷移，體現了深度學習的活動與體驗、聯想與結構、遷移與應用、價值與評價的特征。

3.關注真實情境，讓化學回歸生活

本課時從生活中常見的“酒”出發，立足真實的問題教學，讓科學回歸生活本源，教師聯系學生現實中遇到的與“酒”相關的困惑，以化學問題的視角融入課堂，讓學生以化學的視角去分析思考、積極探索，尋求解決方案，理解化學科學發展的社會意義和宏觀價值，培養學生的科學態度和社會責任。