基于核心素养提升的学习进阶教学实践

林荣珊

摘要：基于学生核心素养提升的要求，在备课时找准学生素养目标的进阶起点和进阶终点，搭建教学阶梯，实现化学学科核心素养的进阶。本文以“碳的化学性质”为例，根据学生的最近发展区并且应用学习进阶理论的原理和内涵，阐述将学习进阶理论落地于实践能够促进学生高阶思维的发展、学科观念的形成和核心素养的提升。

关键词：核心素养; 学习进阶; 教学阶梯

1化学学科核心素养

2018年4月8日，教育部颁布《关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》，指出研究订制发展学生核心素养体系、修订课程方案和课程标准[1]。核心素养是“三维目标”的传承与提升，在终身学习和终身发展的时代下其对培养学生的关键能力和品格具有更具体的指导方向。化学学科的核心素养包括五个方面，分别是“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”、“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”[2]。“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”和“证据推理与模型认知”表明要注重培养学生化学学科思维，形成化学学科观念，它们共同指向“科学探究与创新意识”的发展，让学生学会从化学学科的角度看待、思考和解决实际问题。“科学探究与创新意识”强调化学是一门以实验为基础的科学，要培养学生严谨求实的科学态度并引导学生通过实验探究解决问题。这四个素养共同指向“科学态度与社会责任”的发展，它们促使学生理解学习化学应该对社会承担责任，帮助学生形成正确的价值观念。化学学科核心素养之间的关系如圖1所示。

2学习进阶理论概述

学习进阶理论（Learning Progression ，LPs）是描述学生在不同学段学习同一主题的概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径[3]。学习进阶基本要素包括进阶起点、进阶终点、进阶维度多个相互关联的成就水平和各水平预期表现及其评估[4]。学习进阶理论的原理即依据思维认知规律为学生搭建从学习起点到终点的阶梯。每一级阶梯的搭建需要从学生现有的认知水平出发，以学生能通过学习获得的能力为终点。搭建阶梯即设置学习任务，每当学生完成一个学习任务，就会达到一个新的进阶水平，因此学习任务的设计也是有梯度的。学生能够在分步骤完成学习任务中解决进阶障碍，实现进阶水平的跨越。2017年版课程标准将化学学科五大核心素养都划分为四个层次，每个层次的要求呈阶梯式上升，这与学习进阶理论的理念和方向不谋而合。它启示教师在教学中要两手抓，关注学生知识掌握程度的同时注重核心素养的层次性提升。教师在找准学生目前的素养水平以及学完本课时需要达到的素养水平后，设计学习任务，优化认知顺序，使学生生成知识的同时，素养提升也水到渠成。学习任务和素养目标的进阶关系如表1所示。

3基于核心素养提升的“碳的化学性质”学习进阶设计

3.1教学重难点

通过碳和氧化铜反应的实验现象，认识现象、结论和证据之间的逻辑关系，理解碳的还原性。

3.2进阶起点和终点

“碳的化学性质”是人教版初中化学九年级第六单元课题一金刚石、石墨和C60的第二课时，课本上从古代字画长时间不褪色引出碳的化学性质，再引导学生回忆碳与氧气的反应引出碳的可燃性，最后通过实验探究得出碳具有还原性。

3.2.1进阶起点

在知识层面上，学生在生活中知道木炭在常温下不和氧气发生化学反应，也知道木炭可以在氧气中反应生成二氧化碳，但是对碳的还原性和单质碳的化学性质是相似的知识一无所知，对碳的化学性质没有建立系统的认知框架。在素养层面上，学生已经初步形成结构决定性质、性质决定用途的观念，也能从宏微结合的角度分析化学问题，但是不够深刻。能够观察并描述简单的实验现象，但对现象与结果之间的逻辑关系不够清晰。

3.2.2进阶终点

在知识层面上，学生通过本课时的学习知道在常温下碳的化学性质较稳定，当温度升高，碳能够和氧气反应，能够写出碳在氧气充足和不足时的化学方程式，知道碳和氧化铜反应的实验现象和注意事项，并通过该实验理解和掌握碳的还原性。在素养层面上，学生通过本课时的学习，能够深化性质决定用途的观念，认识到反应条件对产物的影响，认识现象、结论和证据之间的逻辑关系，也能在实验探究中获得实验基本技能和培养严谨求真的科学态度。“碳的化学性质”进阶起点和进阶终点如表2所示。

3.3进阶设计

本课时主要通过四个学习任务突破进阶障碍，先重构已有知识，完善知识体系，再探究趣味实验，提高推理能力，接着设计实验装置，建构思维模型，最后表演趣味化剧，深化宏微观念。本课时的素养提升线索如图2所示。

3.3.1重构已有知识，完善知识体系

教师展示木炭在空气中燃烧的动图，引导学生回顾知识木炭在充满氧气的集气瓶中燃烧会生成二氧化碳，再提出问题“若将木炭直接放入集气瓶中，它会与氧气发生反应吗？”，让学生推测出碳在常温下化学性质稳定。教师再从碳原子的结构分析碳的稳定性，接着教师再展示一张漫画图，提出问题“为什么在门窗紧闭的家中烧烤会使人晕倒？”引导学生生成在氧气不足时碳会和其反应生成一氧化碳的知识。然后教师再提出问题“钻石和木炭都是碳单质的一种，木炭可以燃烧，那么钻石能燃烧吗？”。该环节通过三个问题，让学生体验回顾旧知、打破旧知和推断未知的过程，从熟悉的知识推断未知的知识，在重构已有知识，系统归纳新知识的过程中，学生深化物质的性质决定用途的观念，认识到反应条件对产物的影响，实现变化观念与平衡思想素养的进阶。漫画图和钻石燃烧视频的二维码视频如图3、图4所示。

3.3.2探究趣味实验，提高推理能力

学生学习碳的稳定性时，教师先让学生完成趣味小实验，再给学生提供资料“滤纸的主要成分是纤维素，在加热过程中纤维素脱水碳化，生成活性极高的的碳”，让学生灼烧包裹着氧化铜的滤纸，观察实验现象，猜测碳可能会和氧化铜发生反应，此时教师再提出问题“如果碳和氧化铜反应，会生成什么物质？依据是什么？”，引导学生应用质量守恒定律从化学变化前后元素或者原子不变的角度推测产物除了铜以外可能还有一氧化碳或二氧化碳。学生进行实验探究的过程中能加深认识现象、结论和证据之间的逻辑关系，树立证据意识，实现证据推理素养的进阶。趣味小实验的内容和学生实验的结果如图5、图6所示。

3.3.3设计实验装置，建构思维模型

完成趣味实验后，学生提出猜想“碳和氧化铜的反应产物为铜和二氧化碳”。教师先不展示课本上的实验装置图，而是引导学生迁移高锰酸钾制取氧气的实验装置，改进为碳和氧化铜反应的装置。

师：这是碳和氧化铜，同学们观察它们是什么状态？

生：它们都是固体。

师：它们反应的条件是高温，前面我们学过哪个反应的条件和状态和该反应类似？

生：高锰酸钾制取氧气。

此时教师展示高锰酸钾制取氧气发生装置的图片。

师：可是高锰酸钾制取氧气的反应条件是加热，而碳和氧化铜反应条件是高温，如何改进高锰酸钾制取氧气的实验装置？

生：用酒精喷灯或者加一个网罩。

教师在发生装置加上金属网罩，再呈现高锰酸钾制取氧气收集装置的图片。

师：该实验需要检验二氧化碳，那么使用哪种药品？

生：澄清石灰水。

师：用什么仪器装澄清石灰水？

生：试管。

此时教师呈现碳和氧化铜反应实验装置的图片。

教师通过提问和追问，激发学生思维，逐步完善实验装置的搭建，让学生学会从反应条件和反应物状态的角度选择实验装置，发现两个装置的不同之处。该过程可以培养学生的创新意识，比如如何从加热变为高温，学生的方法各式各样，也可以让学生初步学会设计实验装置的方法，建构设计实验装置的思维模型，实现模型认知素养的进阶。

3.3.4表演趣味化剧，深化宏微观念

教师演示课本上碳和氧化铜反应的实验后，学生得出结论碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳。此时教师讲解该反应的原理再让学生采用话剧的方式表演反应过程。话剧将各元素拟人化为人物，让学生借助发生碰撞加深对反应条件高温的记忆，通过抢夺氧元素加深对还原反应的理解。该话剧也可以从微观角度理解碳的还原性，每个碳原子和氧化铜反应时都会夺取两个氧原子生成一个二氧化碳分子。这种游戏化学习的方式，让本课时的难点碳的还原性迎刃而解，也引导学生从宏微结合的角度分析化学反应，理解化学反应的实质和内涵，实现宏观辨识与微观探析素养的进阶。话剧表演的内容如图7所示。

4思考与总结

与传统备课相比，基于学习进阶理论的教学设计需要教师课前准备的时间更长。“碳的化学性质”依据学生的认知发展规律，设计指向核心素养进阶的教学任务，循序渐进，逐步引导，促进学生高阶思维的发展。但是在教学阶梯的搭建、学科观念的建构等方面还需改进。下面将从四个方面进行反思。

4.1培养研究精神，提高教师素养

学习进阶理论的应用可以让学生紧跟教师的步伐，并随着教学任务的驱动逐步实现知识和素养的进阶。而将理论落地于实践，需要教师的不断探索，这要求教师具备教材的统筹意识和研究精神。教师在课余时间可以根据课程标准和教师用书，按照核心素养的发展线索对教材内容进行梳理，也可以多研究文献，学习理论知识和优秀的教学案例，将适合学情的内容再进行融合与创新，才能实现专业素养的提升。

4.2著眼最近发展区，搭建教学阶梯

教师在备课时，除了备常规的三维目标，还可以分析每节课素养层面的进阶起点和进阶终点，弄清楚在本课时前学生的起点和学完本课时后学生的终点，通过这样的分析，能够更清楚知道学生的思维应该如何发展，应该怎样设置教学任务才能帮助学生搭建合适的阶梯，确保学生在进行每个学习任务后，能够达到预期的进阶水平。

4.3形成整体性意识，发展学生思维

教师的整体性教学意识体现在教学时不仅关注知识发展逻辑，同时考虑学生的认知能力，并系统规划教学单元主题和教学内容。本课时学生需要掌握的基础知识为质量守恒定律和化学方程式的书写，因此在前面的学习中教师应该落实每节课的素养目标，做好各节课之间知识和素养目标的衔接，才能帮助学生搭建思维阶梯，培养高阶思维。

4.4重视观念建构，提升核心素养

教学中的重难点有时不在于知识本身，而在于生成知识过程中学生能否提高能力和素养。以本节课为例，如果仅教会学生碳具有还原性，可以冶炼金属，当学生未来的工作不再接触化学时，他可能会遗忘知识，但是如果学生形成的是物质决定用途的观念，那么他可以迁移到日常生活的实际应用中，永远不会遗忘。在课堂中可以通过举例的方式，让学生从实际迁移到理论，逐渐形成学科观念。重视观念建构，让学习真正发生。

参考文献：

[1]教育部.教育部关于印发《关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》的通知[Z].教基二[2014]4号，2014-04-08.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：3-4.

[3]林建芬，陈允任.基于学习进阶理论探讨“同分异构体”教学序列的跨学段设计[J].化学教学，2014（12）：38-41.

[4]梁荣君.基于“学习进阶”的初中化学教学设计——以浙教版《科学》“化学方程式”为例[J].化学教学，2019（06）：44-49+65.