基于SOLO分类理论及学科核心素养的初中化学课堂教学

李雪燕

【摘要】本文以SOLO分类理论及化学学科核心素养为指导，探讨初中化学“二氧化碳制取的研究”的课堂教学设计：学生通过合作探究，自行推导出二氧化碳的反应原理、实验装置、实验步骤和检验方法，小结出反应原理、实验装置选择的原则，最终形成气体制取的思路和一般规律，即气体制备模型，并用于解决陌生气体制备的问题。学生的思维发展由低到高递进，实验探究、证据推理、小组合作、归纳总结等方面的“科学思维”能力都得到了锻炼和提升。

【关键词】SOLO分类理论;核心素养;气体制备模型;  科学思维;实验能力

2016年9月《中国学生发展核心素养》发布，标志着以核心素养为导向的新一轮基础教育课程改革已经启幕，其中化学学科核心素养包括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、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任等五个方面 。化学学科核心素养的提出，对化学课堂教学有了更高的要求，在教给学生知识的同时，更应该注重学生“科学思维”的培养。化学科学思维主要包括：在解决化学问题过程中所运用的比较、分类、分析、综合、归纳等科学方法，基于实验事实的证据推理、构建模型并推测物质的性质及其变化，在解决与化学相关的真实问题中形成的质疑、批判能力和创新意识。

一、SOLO分类理论

“SOLO”是英文“Structure of the Observed Learning Outcome”缩写，意为“可观察的学习成果结构”。是在皮亚杰的发展阶段学说的基础上，由香港大学教育心理学教授比格斯（J.B.Biggs）首创的一种以等级描述为特征的质性评价方法。它关注学生在解决具体问题过程中，思维表现的阶段性。按照思维发展水平从低到高划分为以下五个层级：（1）前结构层次（Prestructural），學生基本上没办法理解和解决问题，只形成一些逻辑凌乱、无信息支撑的答案。（2）单点结构层次（Unistructural），学生找到了一个解决问题的思路，只凭一点信息思维就收止，直接跳出答案。（3）多点结构层次（Multistructural），学生找到多个解决问题的思路，但却不能把这些思路进行整合。（4）关联结构层次（Relational），学生找到了多个解决问题的思路，并能够把这些思路整合起来思索。（5）抽象拓展层次（Extend abstract），学生能够对问题进行抽象的概括，站在理论的高度对问题进行深入的剖析，并且能够把问题升华，让问题自身的意义得到广泛拓展，有时候很难确切地将学生的回答归为上述五种类型中的任何一类，当学生正迈向一个新层次，但尚未做到时，就会出现过渡性回答。

SOLO分类理论的五个层次体现了学生思维水平由低到高的变化，从上图也可以看出，学生在学习过程中，思维遵循一种复杂的增长规律，教师可以循着规律调整教学目标和设计课堂教学。

二、SOLO分类理论、核心素养导向下的课堂教学设计

1.教学内容分析

“二氧化碳制取的研究”是人教版九年级化学上册第六单元课题2的内容。“二氧化碳制取的研究”安排在学生学习了碳的单质和化学性质之后，有由浅入深的作用，在整个初三化学学习过程中，占有很重要的地位。通过本节课的学习，结合第二单元氧气的实验室制法，学生能学会在实验室中制取某种气体的一般思路和方法，如反应原理的探究、实验装置的设计、制取气体的步骤、气体的检验和验满的方法等，二氧化碳制取的研究对学生今后学习元素化合物知识、提高化学基本实验操作能力及实验探究能力都有深远的影响。

2.学情分析

学生在第二单元已经学习了氧气的实验室制法，对于气体制备应考虑的几个主要问题如反应原理、实验装置、气体收集等有了一定的基础。在课堂教学中以学生作为主体，让学生通过小组合作探究，根据已有的经验，自行推导出二氧化碳的反应原理、实验装置、实验步骤和检验方法，同时小结出一般气体制备的反应原理、实验装置选择的基本原则，从而形成气体制取的一般思路即气体制备模型。

根据SOLO分类理论的思想，在展开本节课的教学之前，教师通过课前检测了解到学生对于气体制取的知识处于单一结构思维层次，具有相应学习基础，可以进行以学生为主体的自行探究活动。

3.评价目标

现代课程之父泰勒（Ralph W﹒Tyler） 认为，制定任何课程及教学计划时，都必须回答4个基本问题： 要达到何种目标？ 要为学生提供怎样的经验，才能达到这些目标？如何有效地组织好这些经验？如何才能确定这些目标正在得以实现？ 不难看出，问题（2）与（3）是内容的选择与组织，即“课程和教学”问题，问题（4）则为“评价”问题。教学与评价皆服务于“目标”的达成，显然，二者必须保证与目标的一致性。所以，教学、学习与评价不仅具有一致性关系，且是三位一体的关系，评价持续地镶嵌在教与学的过程之中，为教学目标的达成和教学策略的改进提供证据。用评价目标来统领教、学、评，引导教师进行教学设计和课堂评价，引导学生自我检视学习效果。

根据课程标准要求，教师要注重学生核心素养的发展，包括了化学观念、科学思维、探究实践和科学态度与社会责任。在制定评价目标时，要将学业水平达标要求和对应的核心素养发展要求以及评价目标结合起来，既确保落实课标要求的一致性，强调基础知识、基本方法的过关，也提醒教师要足够关注学生的素养发展目标达成。同时将SOLO分类理论思维层次在教学目标中体现，有利于教师理解每一目标下该核心素养达到的认知水平，有利于了解学生在学习后是否达到了各目标要求的认知水平。综上所述，本课评价目标制定如下：

4.教学过程

【环节一】教学引入

（新课导入）教师展示一瓶可乐，并介绍到：今天给同学们带来了一位“朋友”，当摇动可乐瓶时，它总是迫不及待的想冲出来，大家想必已经知道它是谁了吧。介绍CO2的用途和过量排放造成的环境问题，为了实现碳达峰和碳中和的目标，国家提出了绿色低碳等许多新举措，所以人类对CO2的研究之路还很长，那么要认真研究它就要先把它制取出来，我们今天这节课的任务就是大家共同合作制取出一瓶纯净的CO2气体，下面就让我们开启制取CO2探究之旅吧。

【设计意图】教师利用生活中熟悉的物质以及碳中和等环保新理念，吸引学生的注意力，引入本节课要学习的知识点，明确本节课的任务目标。同时让学生了解化学学科在促进人类文明和社会可持续发展有积极作用，让学生树立低碳环保理念，使学生的思维层次从前结构向单一结构过渡。

【环节二】实验药品的探究

（学生活动1：讨论、分析）学生根据已有的知识说出可以产生CO2的反应，并通过小组讨论，分析这些反应是否适用于实验室制取CO2。

主要有几类的反应：①动植物的呼吸作用产生CO2;②含碳元素可燃物的燃烧产生CO2;③碳、一氧化碳还原氧化物产生CO2。

学生通过小组讨论分析，由于制得的气体不纯净，或反应条件难达到等原因对上述的反应做出了否定。

（教师问题驱动1）非常可惜，以上的反应都不适合实验室制取CO2，那由老师提供一份资料给大家，这些反应都能克服以上同学们说的几个不足之处，教师展示大理石、碳酸钠与稀盐酸或稀硫酸能反应生成纯净的CO2气体的资料信息，请同学们通过小组实验来选取最适合的反应。

（学生活动2：小组实验）学生通过小组实验，根据反应速率的快慢情况，药品的成本及来源等，通过分析讨论，找出了最佳方案是大理石与稀盐酸。

（教师问题驱动2）通过实验大家找出了实验室制取二氧化碳的反应药品，请同学们归纳选取制备气体药品的原则。

（学生活动3：归纳总结）学生积极思考，总结出实验药品选择的一般原则：制得的气体要纯净;反应速率适中，气体利于收集;反应条件易控制;药品价廉易得。

【设计意图】组织学生通过讨论、实验、分析得出实验药品的最优选择，了解选择制取气体药品选择需要考虑的因素，培养学生实验探究、合作交流、证据推理、归纳总结的能力。引导学生开展思维活动，使学生的思维层次从单一结构发展为多点结构，进而提升其科学探究能力。

【環节三】实验装置的探究

（教师活动）组织学生观察氧气的实验室制取装置，讨论一下气体发生装置和收集装置选择的原则。通过填写学案的方式呈现。

（学生活动1）学生观察氧气的实验室制法装置图，小结出决定发生装置和收集装置选择的原则。

（学生活动2）学生应用自己总结的信息选择出二氧化碳的发生装置和收集装置。

（学生活动3）学生利用仪器图，进行拼拼乐游戏，用拼图组装多套装置，在原装置基础上进行优化。并说出不同装置的优缺点。

【设计意图】回顾旧知，小结规律，通过分析出决定气体发生装置和收集装置因素，并学以致用。通过仪器拼拼乐活动（见图2学生课堂拼装作品），让学生在活动中体验多套装置组装实验，优化实验装置，拓展学生发散思维，学生的思维层次从多点结构向关联结构过渡，进而锻炼学生的科学思维和以实验为主进行证据推理的科学探究能力。

【环节四】制取气体

（学生活动1：小组实验）选一套装置制取一瓶二氧化碳气体，小组合作，讨论、小结出实验步骤。请成功制取出一瓶CO2气体的小组分享实验步骤，请未能成功制取出气体的小组对照找出失误的可能性，并重新制取。

【设计意图】学生通过成功制取或失败制取的体验，得出实验制取二氧化碳的步骤方法，同时也与课程开始布置下的任务相呼应。在培养学生实验探究能力的同时，培养学生树立严谨求实的科学态度，敢于提出并坚持自己的见解、勇于修正或放弃错误观点、反对伪科学的科学精神。促使学生的思维层次从多点结构层次过渡到关联结构，提升学生综合解决问题的能力。

【环节五】总结出气体制取的一般思路

教师和学生一起总结出气体制取的一般思路和方法，并构建出气体制取模型。

【设计意图】由氧气、二氧化碳实验室制法总结出气体制备的一般思路，从个体到普遍，得出气体制备的模型，让学生的思维进一步提升。学生的思维层次从关联结构向抽象扩展结构过渡。

【环节六】知识运用

（练习）我们在实验室里常用下列装置来制取和收集气体。

A              B        C         D        E            F

①硫化氢（H2S）是一种密度比空气大且溶于水的气体，实验室常用块状固体硫化亚铁（FeS）与稀硫酸反应制取硫化氢，实验室制取硫化氢的发生装置是，收集装置 。   S：32   H：1

②验室常用加热固体甲和固体乙的混合物来制取气体丙，则制取丙选用的发生装置是;若收集气体丙时只能用E装置知丙的性质可能有_______________、________……

【设计意图】学生完成本课知识点的学习后，应用气体制取的一般思路解决其它气体的制备问题，使学生的思维从关联结构层次逐渐过渡到抽象拓展结构层次，提升了学生的思维水平。

三、结论

该课是基于SOLO分类理论及核心素养下的气体的制取研究实验课，通过生活中的情境和碳中和等环保新理念引入课题，以制取出一瓶纯净的二氧化碳为任务，学生开展了实验室制取二氧化碳的探究之旅，让学生通过四个环节的合作探究，根据已有的实验室制取氧气的方法，最终由学生自行推导出二氧化碳的反应原理、实验装置、实验步骤和检验方法，同时小结出反应原理、实验装置选择的原则，最终形成气体制取的思路和一般规律，即气体制备模型，为以后学习新的气体的制取打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]王云生.基础教育阶段学科核心素养及其确定[J].福建基础教育研究，2016（2）：7-9.

[2]徐宾.化学学科核心素养的培养策略[J].中小学教师培训，2017（1）：61-63.

[3]彼格斯，等著，高凌飚，等译.学习质量评价：SOLO分类理论（可观察的学习成果结构）[M].北京：人民教育出版社.2010（5），35.

[4]（美）Ralph W.Tyler 著.罗康，张阅译.课程与教学的基本原理[M]，北京：中国轻工业出版社，2008.

[5]“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 杨玉琴 《化学教学》，2020年.09期，3-5.