基于情境的问题导向式初中化学教学实践

摘要

以人教版初中化学（2024版）第六单元“碳和碳的氧化物”为教学基础，设计了以“绿色出行与碳足迹的探秘”为主题的单元教学活动，详细阐述了单元设计规划和教学实施过程，旨在通过基于情境的问题导向式教学，培养学生科学素养、化学观念、科学思维以及社会责任感。

Graphical abstract

关键词

绿色出行 / 碳足迹 / 问题导向式教学 / 情境教学

问题导向式教学是一种以问题为中心，通过解决实际问题来引导学生主动探究、发现和应用知识的教学方法。基于情境的问题导向式教学实践将学习内容与现实生活紧密结合，创建具有挑战性的学习环境，让学生在真实或模拟的生活情境中发现问题、分析问题和解决问题，从而更好地理解知识、应用知识和创新知识，使学生的学习更具有实践意义和应用价值。笔者以“绿色出行与碳足迹的探秘”单元教学为例，探讨基于情境的问题导向式教学实践，有效提升初中化学教育的质量。

1 单元设计规划

1.1 单元学习主题

本单元采用大任务解决的教学策略，属于教材章节单元。学习主题为“绿色出行与碳足迹的探索”。

1.2 单元设计背景

本单元围绕“碳和碳的氧化物”展开，旨在帮助学生理解物质的组成、性质和用途，发展学生“物质的性质决定用途”等化学观念、证据推理等思维能力以及问题解决能力，并形成合理使用化学品、保护和节约资源的可持续发展意识与社会责任感^［1-2］。本单元在大概念“物质多样性”统摄下，系统学习含碳元素物质的性质、用途以及它们之间的衍变关系；在大概念“物质的组成”总领下，以金刚石和石墨为例，探讨物质的组成、结构与物质性质的关系^［3］。本单元内容贴近学生生活实际，凸显高科技魅力，可以冲淡学生在学习物质构成以及元素符号、化学式、化学方程式等化学用语中产生的枯燥感^［4-5］。

本单元包括碳单质的多样性、碳的氧化物、二氧化碳的实验室制取等内容。笔者在设计时，以“绿色出行与碳足迹的探秘”为主题，把单元内容重组为“不同碳单质影响绿色出行材料的选择”“碳的氧化物在绿色出行中的产生及其影响”“实验室模拟绿色出行相关的CO₂产生过程”“绿色出行理念的实际行动与碳足迹计算”4大任务，尝试将问题导向式教学与情境教学相结合，通过创设一系列与学生生活紧密相连的情境，引导学生在解决问题的过程中主动探索、发现化学的奥秘。

1.3 单元教学结构

通过构建大任务统领的教学结构，明确核心知识、思路方法、重要态度、实践任务和学业要求，确保学生掌握并运用化学知识解决实际问题，形成对物质性质和用途的深刻理解。大任务统领的单元教学结构如图1所示。

1.4 单元情境创设

场景一：课堂学习讨论。教师利用多媒体设备展示碳单质的多样性及其在绿色出行材料中的应用案例，如石墨烯在电动汽车电池中的高效能表现、碳纤维在自行车车架中的轻量化优势等。学生分组讨论，积极发言，分享对绿色出行材料的认识。

场景二：实验室探索。在实验室中，学生制取CO₂，并观察其性质。在实验过程中，学生不仅掌握了CO₂的制取方法，还理解了绿色出行中减少碳排放的重要性。

场景三：户外实践活动。周末的清晨，阳光明媚，微风拂面。学生在街道上使用碳足迹计算器记录自己的出行距离和碳排放量，并与同伴分享绿色出行的乐趣和心得。通过展板展示学生在绿色出行与碳足迹探秘活动中的学习成果（如碳单质在绿色出行材料中的应用案例、户外实践活动的精彩瞬间和碳足迹计算结果等）。

1.5 单元目标分析

①实验探究金刚石、石墨、二氧化碳、一氧化碳的主要性质和用途，认识物质的性质与用途的关系；②能利用碳及其氧化物的基本知识解决一些简单实际问题；③了解CO₂的实验室制法，并归纳实验室制取气体的一般思路与方法；④由对温室效应及CO毒性等知识的进一步认识，培养环保意识及健康安全的意识。

1.6 单元主题规划

单元整体教学设计规划如表1所示。

2 教学实施过程

2.1 教学目标

①了解金刚石和石墨的物理性质和主要用途；②知道单质碳的化学性质；③知道不同的元素可以组成不同的物质，同一种元素也可以组成不同的物质；④以碳的单质为载体，引导学生形成观念：物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，科学发展是无止境的。

2.2 教学重难点

教学重点：不同碳单质的基本特性及其在绿色出行材料中的应用。

教学难点：理解碳单质特性如何影响绿色出行材料的选择及其环境性能。

2.3 教学主要过程

“碳单质的奇妙之旅——碳单质的多样性与绿色出行材料”教学主要过程如表2所示。

3 教学反思

情境创设与问题导向深度融合。情境创设贴近生活，有效降低化学知识的抽象感，学生体会到化学知识的实际应用价值；问题驱动，提高学生的参与度和学习动力，激发进一步探究的兴趣。问题链设计紧扣化学学科知识的本质和核心素养目标，注重问题的层次性和递进性，学生在解决问题的过程中，培养科学思维。

开展基于情境的问题导向式教学，让学生在真实情境中发现问题，引导学生像化学家一样认识、思考并解决生产生活的实际问题。然而，在实际操作中，部分学生对问题解决存在畏难情绪，在化学知识的理解和问题创新上存在困难，未来教学中应加强对基础知识的巩固和拓展，同时提供更多直观的教学资源，以帮助学生更好地理解和应用所学知识。

参考文献

[1] 王晶.《义务教育化学课程标准（2022年版）》解读：物质的性质与应用［J］.化学教育（中英文），2022，43（17）：19-23.

[2] 赖秋琳.基于深度学习的初中化学“碳和碳的氧化物”单元教学研究［D］.广州：广州大学，2024.

[3] 中华人民共和国教育部. 义务教育化学课程标准（2022年版） ［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

[4] 王佳宝.初中化学文化渗透教学的现状与对策研究［D］.重庆：西南大学，2024.

[5] 沈洁 ．浅议初中化学“碳和碳的氧化物”的地位［J］．读写算·素质教育论坛，2016（14）：73-73.

[6] 闫赫.电动汽车生命周期碳排放计算与碳效益评估［D］.北京：华北电力大学（北京），2023.

基金资助

第二届湖南省基础教育教学改革研究项目“基于情境的问题导向式初中化学教学研究”(Y2024189)

湖南省首届基础教育教学改革研究项目“基于核心素养发展的中学化学‘IT-双向驱动’课堂教学实践研究”(Y20230711)

湖南省首届基础教育教学改革研究项目“核心素养背景下初中学业水平考试命题理论与实践研究”(Y20230690)