1.作业设计的重要意义
《普通高中化学课程标准(2020年版)》以发展学生的化学学科核心素养为改革的方向和目标。依据化学学业质量标准,积极倡导“教、学、评”一体化,发挥课堂练习和课后作业对于学生化学学科核心素养的诊断与发展功能,精心编制课堂练习和课后作业题,使“教、学、评”活动有机结合,同步实施,形成合力,有效促进学生化学学科核心素养的形成与发展。从课程标准对学业质量的要求可知,评价不仅发生在课堂教学中,还通过课后作业对学生的掌握程度进行评价。作业作为评价方式之一,是教学过程中的重要环节,是学生获取知识、形成能力的重要方式,是教师调整教学的重要依据。在作业设计环节, 教师可以根据学生的认知特点,根据学生对化学知识实际掌握程度,为不同学情的学生安排不同的化学作业,帮助学生巩固所学知识,提高教学的针对性。“双减”政策实施后,教师的课堂教学理念逐渐发生变化。为构建高效课堂,减轻学业压力,同时实现对知识的深度学习,教师对课堂作业的设计有了更多的思考。设计多种形式的作业来满足学生的学习需求,已成为教师迫切需要解决的事情。为此,笔者就以高中化学必修1第四章第一节“原子结构与元素的性质中碱金属元素”为例,基于深度学习理念进行以下作业设计。
2.深度学习理念下作业设计的具体策略
2.1明确作业目标,形成作业框架
本节内容的学业要求主要体现和发展的素养有宏观辨识与微观探析和证据推理与模型认知,以及碱金属元素与氧气、水反应的变化观念,也体现了科学探究与创新意识的发展与培养。将以上内容归纳于如下:
1.内容要求:结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律,建构元素周期律。
2.学业要求:能用原子结构解释元素性质及其递变规律,并能结合实验及事实进行说明。能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构,分析、预测比较元素及其化合物的性质。
3.素养发展期望:能运用化学符号描述常见简单物质。能根据实验现象辨识物质及其反应,能运用化学符号描述常见简单物质及其变化。能运用微粒结构图式描述物质及其变化的过程;能依据结构预测性质;能分析物质性质与用途的关系。
通过梳理分析学习内容和学业要求,确定所学知识的内容逻辑关系和学业要求中的重难点,形成基本的作业内容框架。
2.2依据教学过程,合理设置题型
2.2.1教学环节一:真实情境导入
教师投影图1[5]并提出问题:手机、电脑的电池使用的基本都是锂电池,导致锂电池的需求量很大,但是现在科研工作者又在研发钠电池,这是为什么呢?
作业一,由图表提取信息:钠离子电池的成本 、原材料储量 是锂离子电池的理想替代者,适于大规模储能。
设计意图:以科研中的困惑创设情境,激发学生的兴趣,为引入新课做铺垫。利用图表培养学生提取信息的能力以及由信息推测物质性质的能力。培养学生的化学思维:性质决定用途、用途反映性质。
2.2.2教学环节二:认识碱金属元素原子结构的异同
充分利用课本93页表格【思考与讨论】,让学生分析碱金属元素原子结构的相同点和不同点。
作业二,碱金属元素结构的异同点:
结构相同点:最外层 。
结构不同点:从锂到铯,核电荷数逐渐 ,电子层数逐渐 ,原子半径逐渐 。
根据结构,预测他们的性质,碱金属元素表现 ,且从锂到铯,单质的还原性逐渐 。
设计意图:通过阅读表格,培养学生准确提取信息的能力,提高语言表达和归纳总结的能力;填空题可以让学生掌握基本概念和重点知识;运用元素周期表的编排依据解决问题;培养学生根据已有的知识对物质性质进行预测的能力;逐步形成“预测—观察—解释”(POE模型)的认知模型。
2.2.3教学环节三:实验探究碱金属元素化学性质的异同
同学们预测的性质是否正确,要通过实验加以验证。在碱金属元素中,须从熟悉的物质单质钠和钾开始实验验证。
钠可与氧气、水、盐酸、硫酸铜溶液均发生反应。
教师直播实验钠、钾分别与氧气反应。请同学们注意观察,对比钠、钾燃烧时的现象,并用方程式表示。
学生仔细观察现象并做好记录。
作业三,钠、钾与氧气反应的异同。
相同点:都能在空气中 。
不同点:钠与氧气燃烧的火焰呈 ;钾与氧气燃烧的火焰呈 。钾燃烧更 。
化学方程式:
教师直播钠、钾分别与水反应。请同学们注意观察,钾在水面的浮、熔、游,以及溶液颜色的变化、反应的剧烈程度等现象,并用方程式表示。
学生仔细观察现象并做好记录。
作业四,钠、钾与水反应异同。
相同点:钠、钾都 在水面上;钠、钾都 成闪亮的小球;小球四处 ,发出“嘶嘶”的 声;反应后的溶液滴入酚酞后呈 。
不同点:钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧。
化学方程式:
至此作业二、三、四的难度逐渐加深。由结构到性质、由预测到验证,最终得出结论:Li→Cs,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,元素的金属性逐渐增强,金属单质的还原性也逐渐增强。整个碱金属元素继续向下到铯,都易失一个电子表现金属性,且金属性越来越强。
教师继续加大难度,请学生总结:比较元素金属性的实验方法。
作业五,总结比较元素金属性的实验方法,
(1) (易反应则强)
(2) (强能置换弱)
(3) (碱性强则强)
设计意图:此环节的作业设计层层递进,逐渐加深。通过理论探究,培养学生的类比分析和预测能力。利用实验,维持学生的兴趣,培养学生的观察、对比分析、语言表达和符号表征能力。由预测到解释,解决学生心中的疑惑,巩固POE模型。利用实验让学生认识锂、钠、钾化学性质的相似性和递变性,并能做出正确的解释。运用具体到一般的归纳方法,总结碱金属化学性质的相似性和递变性。
2.2.4教学环节四:归纳碱金属单质物理性质的异同
利用表4-2总结规律。
作业六,碱金属单质的物理性质。
相似性:Li→Cs,都具有 色金属光泽(铯略带 色),密度都 ,熔、沸点都 ,导电、导热性 。
递变性:密度逐渐 ( 反常),熔点、沸点逐渐 。
设计意图:通过归纳总结,让学生了解碱金属元素物理性质的递变规律,并清楚普遍与特殊的关系。
2.2.5教学环节五:碱金属的用途
展示图片,归纳常见用途。
2.2.6教学环节六:引向深度思考,激发知识迁移
作业七,习题巩固。
1.已知铷(Rb)是37号元素,其相对原子质量是85.5,与钠同主族,回答下列问题:
(1)铷位于第___周期,其原子半径比钠元素的原子半径____(填“大”或“小”)。
(2)铷单质性质活泼,写出它与氯气反应的化学方程式__________________。
铷单质易与水反应,反应的离子方程式为____________________________,实验表明,铷与水反应比钠与水反应_____(填“剧烈”或“缓慢”)。
2.[2019·北京卷]2019年是元素周期表发表150周年。期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。铟与铷(49Rb )同周期。下列说法不正确的是( )
A.In是第五周期第ⅢA族元素 B.的中子数与电子数的差值为 17
C.原子半径:In>A1 D.碱性:In(OH)3>RbOH
设计意图:通过创设情境,迁移知识,增强应用能力,既源于教材又略高于教材。从同主族元素性质的相似性和递变性进行知识的迁移应用,判断学生是否形成了通过最外层电子数和电子层数判断元素的位置和性质的思维模型,为后续建立“位-构-性”之间的联系做好铺垫。通过高考题,诊断学生能否进行知识的迁移应用,激发学生的挑战欲望,强化对同主族元素性质的理解。
3.结束语
以上是基于深度学习理念的作业设计案例,在明确学业要求的基础上,设计合适的作业题型和逐层深入的问题,在情境中深入思考和知识迁移,开发合适的实验探究活动以丰富作业形式,让学生在完成作业过程中增强体验感,提升学习兴趣,形成化学学科思维。同时,也为教师提供可借鉴的实施策略,有效促进学生化学核心素养的发展。
参考文献
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[5]冯利利,于天水,程东浩,等.钠电池失效研究进展[J].中国科学:化学,2020,50(12):1801-1815.