“四线合一”教学模式下的教学设计

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　　摘要：“四线合一”教学模式是在知识线和任务线的教学基础上增加情景线和应用线组合而成的教学模式。在该教学模式之中，学生轻松愉悦地构建起知识，减轻认知负担。依托“四线合一”教学模式对“富集在海水中的元素——氯”一课展开的教学设计，是对2017年版化学课程标准的一次创新实践，可以给一线教师的教学活动带来启发。
　　关键词：“四线合一”;高中化学;教学设计;核心素养
　　中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：2095-5995（2019）02-0049-04
　　经过十余年的探索和实践，我国的课程改革取得了重要的阶段性成果，但仍不能满足中小学生核心素养发展的需要，知识本位的教学惯性和定式还没有被打破，以机械记忆和训练为主的课堂教学等问题依然存在。新型教学模式的开发与使用十分必要。
　　一、“四线合一”教学模式概述
　　（一）理论依据
　　建构主义认为，知识是学生在一定的情境下，借助于教师或同学的帮助，利用必要的学习材料，通过意义建构的方式获得的。“四线合一”教学模式从情境线人手锻炼学生的“证据推理与模型认知”素养，在实验过程中提升学生“科学探究与创新意识”，贯穿知识线又发展了学生“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”等核心素养，最后以应用线收尾提高学生“科学精神与社會责任”，符合新的课程标准培育学生核心素养的要求。
　　（二）操作程序
　　“四线合一”教学模式将情境线、任务线、知识线、应用线串联在一起讲解，起点是情境，经过实验探究或其他任务，终点落在应用。一般来说，“四线合一”教学模式按照图1的横向顺序进行，当然教师在实际教学过程中可以根据需要调换顺序，例如，知识先于任务呈现等。每个情境、知识具有一定的内在联系，可以是时间顺序，可以是发展顺序，也可以是逻辑顺序，并不是独立存在的。根据具体教材和学情可以建构不同数量的模型。
　　（三）实现条件
　　“四线合一”教学模式中四条线缺一不可，每一条线的设计都需要教师在充分把握学情和教学内容的基础上，考虑教学实际，精心安排情境来实现。如何用简单的情境素材帮助学生树立“证据推理与模型认知”素养，如何在任务安排上突出对学生“科学探究与创新意识”素养的培养等问题都是教师设计时需要仔细考虑的。
　　化学史的引入使得整堂课置身于历史的发展进程中。“任务线”中的活动，可以在真实情境中开展师生、生生、生本的多元互动的科学探究，充分体现学生的主体性，激发他们的创造性，让学生经历真实的探究历程。化学学习活动是完成化学学习任务的基本途径，它对于学生化学核心概念、化学学科思想与观念和化学科学思维方式的建构，对于学生化学核心素养的发展具有非常重要的作用。
　　二、“富集在海水中的元素——氯”教学设计
　　本节内容出自人教版高中《化学必修一》第四章“非金属及其化合物”的第二节“富集在海水中的元素——氯”。
　　（一）教学程序设计
　　教学设计搜集了从发现到认识Cl2本质的一系列史实，经过筛选和处理将其作为课堂情境;任务线设置跟化学史紧密相关，通过重复科学家的实验引导学生学习;知识线选取的内容基本上为所选教材内容，并对其进行了适当删减;应用线选取了生产生活中与之相关内容，具体设计见图2。
　　（二）教学实录
　　引入：氯气有一段曲折的发现史，我们跟随历史的脚步回到1774年回顾这段历史。
　　片段一
　　化学史情境线：“舍勒发现氯气”。1774年，瑞典科学家舍勒（Carl Wilhelm Scheele，1742-1786）在研究软锰矿（主要成分是MnO2）时，将浓盐酸和软锰矿混合在一起加热，意外地发现生成了一种黄绿色的气体。这种黄绿色的气体具有特殊的味道，立刻引起了舍勒的兴趣，并对它进行了更多的研究。
　　任务线：根据所提供的氯气样品，观察并总结出C12的物理性质。
　　知识线：氯气是一种黄绿色、密度比空气大、有刺激性气味的有毒气体，能溶解于水。在加压条件下转化液氯。
　　应用线：工业上氯气经过低温加压处理成液氯后再用钢瓶运输。
　　设计意图：化学史知识的第一次出现激起了学生的好奇心和求知欲，为本节课的教学做好了铺垫。氯气的发现是一次偶然，科学研究对新物质要有“敏锐的嗅觉”。这是对“科学态度”素养的最直观的教学，可以帮助学生树立严谨求实的科学态度。
　　片段二
　　化学史情境线：“贝托莱与氧化盐酸”。法国化学家贝托莱（Berthollet，1748-1822）在听说了舍勒的发现后，想要提纯氯气，但是在实验过程中发现了氯气会溶于水，光照一段时间后产生盐酸和氯气，于是他认为氯气一盐酸+氧气，确信氯是一种化合物，并含有氧。同时他也发现当氯气溶于水时会将燃料漂白，于是他又认为氯气具有漂白性，可应用于染料行业。
　　任务线：氯水的性质实验。
　　知识线：溶解在水中的部分氯气能与水发生反应，生成盐酸和次氯酸。次氯酸能使燃料等有机色素褪色，有漂白性，还能杀死水中的细菌，起消毒作用。次氯酸不稳定，容易分解放出氧气，光照下分解加快。
　　实验：C12与水的反应、次氯酸见光分解。
　　应用线：使用久置氯水进行实验有何影响？有氯水参与的实验应该注意什么？
　　设计意图：化学史知识的第二次出现是本节课的一个小高潮，在这里学生可以感受到科学研究的曲折。本环节教师可安排各类活动，包括查阅资料、小组讨论和实验探究等，丰富课堂内容。这一环节是对学生主体地位的肯定，能丰富学生的探究经历，发展学生的科学探究能力。
　　片段三
　　化学史情境线：“漂白粉的发展”。贝托莱是第一个认识到氯气可以漂白亚麻的。1785年，经过悉心钻研他探究出一种用次氯酸消毒液漂白的化学方法，这种方法在苏格兰地区开始被投入使用，但由于步骤烦琐、气味太重等问题让人产生不悦。1799年，英国化学家坦南特开动脑筋，对这种方法进行了改造，让氯气与石灰发生作用，发明了方便实用的漂白粉。这一发明在化学工业史上是一项重大成果。 　　任务线：“谁具有漂白性？”探究实验
　　知识线：氯气可以与氢氧化钙反应生成次氯酸钙、氯化钙和水。工业上以氯气和石灰乳为原料制造漂白粉，漂白粉的主要成分为次氯酸钙和氯化钙。实验室和工业上常用氢氧化钠溶液来吸收氯气尾气。
　　应用线：漂白粉需要密封保存，放在阴凉干燥的地方，避免太阳直射。
　　设计意图：漂白粉的发展历史符合唯物辩证主义思想，新事物取旧事物精华、去旧事物糟粕，进而取代旧事物。本环节旨在培养学生的“科学探究与创新意识”，树立“科学态度与社会责任”。
　　片段四
　　化学史情境线：“合成氯化氢”。法国化学家盖一吕萨克（Gay-Lussac，1778-1850）用氢气和氯气合成了氯化氢，可他对贝托莱“氧是成酸元素”这一观点深信不疑，于是他得出了结论，鹽酸一某种基+氧+氢。
　　任务线：Cl2的性质实验。
　　知识线：Cl2是一种活泼非金属单质，具有很强的氧化性。
　　应用线：工业制备盐酸的方法。
　　设计意图：化学史知识的第四次出现强化了学生对Cl2化学性质的理解，尤其是对其强氧化性的理解。设计实验探究既提高了学生的实验设计能力和动手能力，也锻炼了思维逻辑能力。盐酸的工艺流程是“化学走向生活”理念的体现，紧密结合了STSE教育理念。
　　片段五
　　化学史情境线：“戴维发现氯气本质”。汉弗莱·戴维（SirHumphry Davy，1778-1829）经过反复试验最终发现氯气和氢气确实能合成盐酸，氯气中并无氧的存在。他通过电解食盐水制得了氯气，并将它命名为“氯气”。国际社会确认氯是一种新元素，氯气是单质。
　　任务线：“电解饱和食盐水”实验。
　　知识线：氯气分子是由氯原子构成的，它是一种单质气体。电解饱和食盐水可以得到黄绿色的气体cl2，同时生成H2和NaOH溶液。
　　应用线：以电解水为基础制取氯气等产品的工业为氯碱工业。
　　设计意图：化学史知识的最后一次出现正式确认了氯气的本质，到此为止关于“氯气的发现”教学已经全部完成。学生跟随着历史的脚步完整体验了这一过程，仿佛徜徉在历史长河中学习知识，伴随着实验探究去发散思维，发展能力。
　　三、实施效果与教学建议
　　通过课堂教学的实践，“四线合一”教学模式取得了很好的教学效果：首先，教师把化学史引入每个板块，带给学生一种全新的体验，学生在听故事和做实验的过程中熟练地掌握了知识与技能，减轻了学生的认知负担。其次，探究任务与知识交织的设计凸显了学生的主体地位，把学习的主动权交给了学生，学生动手实践发现直接知识而不是听教师讲授获得间接知识。最后，“四线合一”教学模式将STSE教育思想融入教学中，不仅让学生掌握了知识，还教会他们如何运用知识，达到了新课程标准所要求的提高学生科学素养，发展素质教育，培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人的培养目标。
　　“四线合一”教学模式的应用要打乱教科书原有的知识编排顺序，应用过程中教师不能根据个人喜好随意编排。一节好的“四线合一”教学模式的教学设计要充分考虑学情和教学实际。在正式教学前，教师可以找个别学生进行实验教学或者是模拟上课，制订出较为完备的方案。在课堂实施过程中，教师要灵活应用，根据实际情况做出调整。
　　新课程标准、新教材、新高考的到来，势必对中学化学教学带来巨大冲击，广大化学教育者必须充分理解新课程标准对学生核心素养培养的要求，驾驭好即将投入使用的新教材，为新高考的顺利推行保驾护航。“四线合一”教学模式下教学设计仅为教师教学元素化合物性质部分提供了设计层面的参考，其他有关化学反应原理等方面的教学还有待广大化学教育者继续探索更好的模式，以实现中学化学教学质量的全面提升。
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