庞刚志 杨玉琴

摘要： 通过学案导学，将学与评任务贯穿在古人眼中的水、科学家眼中的水、我们眼中的水、我们眼中的水分子这一情境明线中。“教、学、评”一体化设计，充分利用学案串联学习任务，结合化学史，逐步深化对水的组成的认识，学生参与度高，促进了“素养为本”的教学目标的达成。

关键词： “教、学、评”一体化; 学案导学; 水的组成; 学科核心素养

文章编号： 1005-6629（2021）10-0053-07

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

实施“教、学、评”一体化，有效开展化学日常学习评价是通过评价促进“素养为本”教学的重要策略[1]。“教、学、评”一体化是指在教学目标引领下，将评价的过程持续地镶嵌在教与学的过程中，为教学目标的达成和教学策略的改进提供证据[2]。这就需要根据目标所要求的或暗含的学生表现性行为来设计学习任务与活动，以获得能够证明学生理解和掌握程度的评估证据。学案导学是以学案为载体，以教师的指导为主导，学生为主体，师生共同完成教学任务的一种教学模式[3]。学案中的学习任务分别要求学生在课堂教学前、教学中和教学后完成，从而形成一个围绕着教学目标的“学习任务系统”[4]。通过观察、分析学生在教学过程中完成任务的情况，判断目标的达成度，评估教学的有效性，及时调整教与学的策略或进程。因此，学案不仅是引导学生学习的“路线图”，更是实现“教、学、评”一体化的有效路径。

“水的组成”位于人教版九年级《化学》上册第四单元课题3，是初中化学对物质组成进行探究的代表性课题。这一课题不仅包含许多具体的事实性知识，如电解水的实验现象、文字表达式，氢气性质，水的元素组成、微粒构成等，还蕴含对学生学科核心素养发展具有丰富营养价值的学科观念、方法和价值。例如，元素观——物质由元素组成，元素在化学变化前后不变;科学探究与证据推理——通过实验探究获得水的组成的证据;宏观辨识与微观探析——水的分解现象与微观过程;学科价值——研究物质组成、性质是为了更好地利用物质等。在传统教学中，往往重视的是事实性知识的教学，评价也是围绕能否复述课本中的实验现象和结论展开。基于对本课题学科核心素养发展功能的挖掘，以素养导向设计教学目标，通过学案，将学与评的任务贯穿在古人眼中的水、科学家眼中的水、我们眼中的水、我们眼中的水分子

这一情境明线中。教师在教学过程中引导和指导学生完成学案任务，

通过学习任务的完成情况评估学生的目标达成度，从而将“教、学、评”活动有机结合，形成合力共同为达成目标服务，如图1所示。

1  课程标准要求和教材分析

《义务教育化学课程标准（2011年版）》对本课题的要求是“认识水的组成”，活动与探究建议是“通过氢气燃烧、水的电解等实验，根据实验现象推断水的组成”[5]。教材编排一般是先通过氢气燃烧实验引出氢气的化学性质及燃烧产物，后通过水的电解实验获得水的组成的结论。教师教学时往往利用前者讲授氢气的性质，利用后者讲授水的组成，忽略了其中内在的逻辑关联，即两者实质上都是研究水的组成的实验方法。再者，教材上附有的史料是希望学生了解历史上化学家们探究水的组成的历程和方法，但未详细介绍水的组成从定性到定量的科学探究和证据推理过程。因此，为了更好地挖掘史实背后的学科价值和教学价值，设计学案时，将“科学家眼中的水”作为重要的研读素材，引导学生从中寻找关键证据，体会科学家们研究物质组成的思路和方法，再迁移到“我们眼中的水”中探究水的组成，将氢气燃烧和水的电解实验都作为研究水的组成的强有力的证据。

2  学情分析

学生在学习本课题之前，已形成了元素、分子、原子等基本概念，能画出单质分子的简单模型图，但对于元素守恒、分子由原子构成等宏观及微观的认识都是相互孤立的。本节课则首先需要把这些孤立的认识进行系统整合，形成从宏观到微观、从定性到定量来研究物质组成的思维;其次，学生已学习了氧气，具备了气体收集、检验等基本实验技能，但还停留在实验操作、观察现象和得出结论的阶段，对于水的组成的探究设计，是茫然的，因而本节课需要发展学生基于理论推理的实验探究能力;再者，对于氢气在新能源汽车中的应用虽有所了解但还不明就里，因此氢气性质的学习能让学生感受到化学与科技的魅力。

3  教学目标

（1） 能根据化学史实认识和分析科学家们研究水的组成的证据及推理方法，归纳研究水的组成的方法思路。

（2） 能够描述氢气燃烧及水的电解实验的实验现象;依据现象及数据，推理生成物并写出文字表达式，从元素守恒的角度推理水的组成及分子构成。

（3） 能根据氢气能源的广泛应用分析研究水的组成的价值以及氢气作为新能源的应用前景。

4  教学流程

“教、学、评”一体化的学案导学教学流程设计如图2所示。

5  教学过程

5.1  学案导学1  课前测试

[自我回顾]学习任务1： 填空或选择。

（1） 将伸入集气瓶中，如果，则该瓶气体为氧气。

（2） 地壳中含量最多的元素是。

（3） 下图是气体微观粒子示意图，图中“○”和“●

”分别表示不同微粒，其中表示纯净物的是（）。

A.   B.

C.   D.

（4） 下列不可用于制取氧气的物质是（）。

A. KClO3B. NaClC. KMnO4D. H2O

[评价]第4題大部分同学选了正确的B项，同时也有少数选D或者BD。这说明大部分同学对氧气的实验室制法掌握较好，请陈述一下选B或D的理由。

[生1]氯化钠的组成中不含氧元素，所以选B。

[生2]制氧气的是双氧水，不是水，所以选D。

[生3]水中含有氧元素，可能产生氧气，所以不选D。

[评价、过渡]同学们都知道元素在化学变化前后不变，不含氧元素的物质是不能制得氧气的。那人们是怎么发现水中含有氧元素的呢？水究竟能不能制得氧气呢？今天我们重点来研究这些问题。

学习评价： 学生对学习任务1中的（1）、 （2）、 （3）回答准确率高，说明对氧气的检验、物质分类等知识原型掌握比较好。回答（4）时，约50%的学生不是第一时间举手，也有选D的，说明学生的元素守恒观并不牢固，也受过氧化氢制氧气的思维定势的影响。利用水能否制得氧气的认知冲突，自然过渡到水的组成的探讨中。

[情景引入]古人眼中的水。

[展示]水是生命中不可缺少的物质，在历史发展里，人们对水的探究与空气一样放在重要位置，古人眼中的水是什么样的呢？

[播放视频]古希腊人的“元素说”、中国古代《尚书》提出的“五行说”。

[提出问题]根据你现有的知识，水是一种元素这种说法对吗？

[生]不对，水不是一种元素。

[过渡]历史上，科学家们是如何认识水的组成的？

学习评价： 学生通过前面对水的化学式的学习已经知道水不是一种元素。

5.2  学案导学2  科学家眼中的水

[学案]学习任务2： 请同学们研读资料（见表1），并整理出科学家从哪些角度来证明水组成。

[学生汇报]

普利斯特里发现水的证据1： 点燃装有“可燃空气”的瓶子，听到“啪”的一声，发现瓶壁上有水珠;卡文迪许进一步发现氢气燃烧生成水的证据2： 用纯氧代替空气，确认2体积的“可燃气”与1体积的氧气恰好化合成水;拉瓦锡最后证明水的组成证据3： 做化合和分解实验，发现H2和O2的质量不变。

[教師评析]拉瓦锡的实验证据就是在化合实验中氢气与氧气的质量总和等于生成水的总质量;分解实验的结果也一致。

[师生归纳]科学家们研究水的组成的思路（见图3）：

学习评价： 学生汇报证据1、 2准确，说明寻找证据时，对实验现象的判断及气体体积比、反应类型等比较熟悉。但证据3关于质量守恒的表达不够准确，主要问题是不知道格令是质量单位且尚没学习质量守恒定律，这正常地反映了学生现有的知识水平。

[过渡]普利斯特里、卡文迪许通过氢气的燃烧得到了水，拉瓦锡也用氢气的燃烧证明了水的组成。可见，水不仅可制得氧气，还可制得氢气，这两种气体打开了人类认识水的窗口。下面我们用科学家们的研究方法来发现水。

5.3  学案导学3  我们眼中的水

[学案]学习任务3： 发现水。

（1） 自学氢气性质（阅读教材），并通过实验验证。

① 性质和验证方法整理;

② 师生合作，模仿普利斯特里发现水的实验（见图4）： 收集并点燃氢气与空气的混合气体。

[生]学案展示自学结果。

[师]氢气具有可燃性，会有哪些方面用途？

[生]可做燃料。

[师]播放视频《氢能源汽车，真的来了！》。

[提问]通过视频你能感受到哪些氢能源的优势与发展前景，请举例说明。

[生]氢燃料电池优点： （1）储能密度、续航里程等性能远超传统锂电池;（2）结构简单、噪音低;（3）几乎做到零污染，环保价值高，是未来的主要清洁能源。

[师]下面我们一起试着点燃氢气。请问，要注意什么吗？

[生]点燃氢气前一定要验纯！

[提问]如果不验纯，真的会发生爆炸吗？我们下面就来动手做一做。

[师生合作演示实验]制取并用一个底部钻了孔的塑料瓶通过向下排空气法收集一定量氢气，平放在桌面上，用燃着的木条在瓶底小孔处点燃，发出尖锐的爆鸣声（见图4）。

[过渡、设问]上述爆鸣实验，其实是氢气与氧气发生了反应，产物应有水，如何证明有水生成呢？

[学案]学习任务4： 检验水。

（1） 请设计实验方案并验证水的生成（见表2），再根据反应的表达式初步推断水的组成。

反应的文字表达式： ，属于反应类型。

结论： 水是由和两种元素组成。

[提示]在之前的学习中，有没有做过验证生成水的实验？

[生]回忆蜡烛燃烧实验，回答： 点燃氢气后，可在火焰上方罩上一个干冷烧杯。

[师生合作验证实验]用排水法收集一小试管氢气、进行验纯，验纯后点燃（见图5）。

[设问]为什么我们看到的是黄色火焰？是因为玻璃导管中含有钠元素，燃烧时显示黄色，把原来的蓝色掩盖了，所以看到的是黄色火焰。

[生]记录实验现象，书写表达式。

[师]从文字表达式你能够推导获得什么结论？请完成学案。

[生]学案展示： 氢气有氢元素，氧气有氧元素，根据元素守恒，可推知水中含有氢元素与氧元素。

[追问]刚才的燃烧实验中，请问氢气在空气中燃烧能推断出水一定是由氢、氧元素组成的吗？

[生]能。

[提示]提醒同学们，这是在空气中燃烧。

[生]不能，因为空气中不仅仅含有氧元素。

[评析、过渡]这就是卡文迪许用氧气来代替空气得出准确结果的原因。我们还可以像拉瓦锡一样尝试采用分解水的方法来进行下一步探究。

学习评价： 学生阅读课本后，先观察氢气的点燃与爆鸣实验，验证点燃前需验纯的课本知识;再联系蜡烛燃烧实验，设计出验证生成水的方案;最后正确写出反应的文字表达式，根据元素守恒观推断水的组成。但思维仍不严密，经提示后，加深对卡文迪许用纯氧代替空气的原因的理解，也加强了对反应前后元素必须守恒的认识。

[学案]学习任务5： 电解水。

（1） 观察电解水实验并记录实验现象，见表3。

[演示实验]开启电解水装置，观察现象。将两端产生气泡的实验视频放大40倍，如图6所示。

[生]观察、记录实验现象。

[师]装置中收集到的气体可能是什么？是同种气体吗？

[生]根据拉瓦锡的实验资料推断，可能是氢气与氧气。

[追问]如何检验它们？请完成学案。

（2） 请设计方案检验电解水生成的气体，再根据反应的表达式推断水的组成。

[提出问题]试管中的气体可能是氢气和氧气，如何检验？

[设计方案]提供以下药品及仪器： 酒精灯、小木条、火柴，见表4。

反应的文字表达式： ，属于反应类型。

结论： 水不是一种元素，而是由和两种元素组成的。

[生]用带火星的木条检验正极，复燃就是氧气。再用燃着的木条检验负极，燃烧就是氢气。

[追问]在未知的情况下，如何知道正极就一定是氧气？请再想一想。

[生]都用燃着的木条来检验，更旺的是氧气，被点燃有火焰产生的是氢气。

[评析]在未知的情况下，均用燃着的木条来检验。

[实验验证]正极气体使木条燃烧更旺，负极气体能燃烧。

[生]学案上记录现象，书写表达式，展示结论： 氢气只含有氢元素，氧气只含有氧元素，根据元素守恒，可推知水中含有氢元素与氧元素。

[评析、过渡]通过电解水实验，从宏观角度（实验现象）上确定水是由氢、氧元素组成的;换一个角度，在微观上一个水分子是由什么构成的？

学习评价： 学生观察电解水演示实验及放大后的电极表面现象视频能准确描述实验现象，写出反应文字表达式，推出水是由氢、氧两种元素组成的。但在气体检验环节，学生受惯性思维影响，站在已知气体的角度回答问题，经过引导后能及时调整角度，设计出用燃着的小木条来检验未知的正、负极气体。说明学生对检验气体的方法已经掌握，但推理的缜密性仍需加强。

5.4  學案导学4  我们眼中的水分子

[学案]学习任务6： 认识水分子。

（1） 请根据以下资料，从微观角度推理水分子的构成。

[已知]①已知水是由氢、氧两种元素组成的。②水电解后得到的氢气体积是氧气体积的2倍。

③同温同压下，同体积的气体所含分子个数相同。

[推理]水分子的化学式： 。

[结论]一个水分子是由和构成。

[师]请说出推理的证据。

[学生汇报]推理过程。

证据与推理1： 氢气体积是氧气体积的2倍，在同温同压下，同体积的气体分子个数相同。所以，氢分子个数是氧分子的2倍。

证据与推理2： 一个氢分子含有2个氢原子，一个氧分子也是含有2个氧原子。所以水分子中氢原子个数也是氧原子的2倍。

结论： 一个水分子中含有2个氢原子和一个氧原子。化学式： H2O。

[生]我们小组也同意这种说法。

[评析、过渡]各小组讨论推理的结果是正确的，在这个基础上如果提供氢分子与氧分子的结构示意图，你能画出水分子的微观结构图吗？

[生]学案展示，见图7。

[评析、播放动画]因化学反应前后的原子不可分，数量相等，所以反应前水分子个数应为4个;部分同学的氧原子与氢原子形成角度画得不标准，请观看视频，留意微观图形的准确性，并修正（见图8）。

学习评价： 学生能根据资料，推理出水分子中氢、氧原子的个数比为2： 1，写出水的化学式，证据推理过程描述清楚。在画水分子的微观构成示意图的过程中，让学生充分暴露认知错误，再通过视频直观感知及进行原子守恒分析自我修正，达到深度理解。

[引导归纳]从氢气燃烧及水的电解两个实验来研究水的宏观组成及水分子的微观构成，得出研究水的组成的思维模型（见图9）。

[总结]科学家们研究物质组成的一般思路： 从定性到定量，从宏观到微观。

学习评价： 首先，学生能把生成水和电解水两个实验按化合及分解的思维角度整理出来，对于定性、定量两个名词需要进一步加强表达。其次，能准确表达出水的宏观组成与微观结构，达到了预期的目标。

5.5  学案导学5  课后检测（略）

6  教学效果及反思

本节课教学围绕预设目标，充分利用学案串联学习任务，引导学生从已有经验出发，沿着历史上科学家们研究水的发展进程，逐步深化对水的组成的认知。通过课堂上学案展示、师生互动，对学生学习任务完成度及学习目标达成度进行即时评价与反馈。评价结果表明： 学生积极参与实验设计，完成实验操作，能从实验现象、数据分析中逐步找到证据并推理归纳出水的组成，过程中对物质的元素观以及水分子的微观构成的理解进一步提高。可见，通过学案导学及目标评价的及时反馈，学生课堂参与度和教学目标达成度都比较高。虽然学习中还存在对元素守恒观的理解深度还不够，验证实验的设计在表达上不够严谨以及在最后画微观结构图不够准确，但通过同学互评、教师引导、追问、评析及最后测评等，都得到了及时解决。可见，“教、学、评”一体化的学案导学把教学策略、学习任务、评价等有机地融合在一起，有效促进了素养导向的教学目标的达成。

（感谢无锡市江南中学为该教学设计提供的课堂展示机会）

参考文献：

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

[2]杨玉琴. “教、学、评一体化”下的目标设计与达成——基于2017版课标附录案例的批判性思考[J]. 化学教学， 2020， （9）： 3～9.

[3]高变英. “学案导学”教学模式的构建与实践[D]. 济南： 山东师范大学硕士学位论文， 2006.

[4]孙红保. 中学化学导学案“学习任务系统”设计现状探查[J]. 化学教学， 2017， （6）： 12～16.

[5]中华人民共和国教育部制定. 义务教育化学课程标准（2011年版）[S]. 北京： 北京师范大学出版社， 2012.