序 一
何彩霞
立足于学生适应现代生活和未来发展的需要, 培养学生化学学科核心素养是高中化学新课程的价值追求, 需要落实在课堂教学中。如何以具体的化学教学内容来落实化学新课程改革的预期目标, 需要教师对教什么 和如何教 作出决策, 涉及聚焦学科核心素养、选择教学素材、创设教学情境、设置学习任务、组织学习活动等方面。也需要教师对教得怎样 做出回答, 从而实现教、学、评的一体化。
化学知识是学生化学学习的对象和材料, 是培养化学学科核心素养的载体和手段。知识往往在情境中生成和呈现, 情境包括知识产生和应用所依托的外部环境, 也包含知识本身的起源和发展所置身的内在逻辑和纵横的相互关系。情境是知识转化为素养的桥梁。孤立的事实、概念往往价值有限, 要使它们变得真正富有意义, 使其具有发展化学学科核心素养的功能价值,就必须将它们纳入学科知识结构中, 并与现实生活世界建立联系。《普通高中化学课程标准2017年版 》指出： 真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台,为学生化学学科核心素养提供了真实的表现机会。化学学科核心素养一方面需要在真实问题情境下才能表现出来, 另一方面也只有在分析和解决真实问题任务的过程中才能得到培养和发展。开展素养为本 的教学, 需要由基于学科具体知识的教学走向基于真实情境的教学。
国务院办公厅印发的《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》在深化课堂教学改革 方面, 明确指出： 积极探索基于情境、问题导向的互动式、启发式、探究式、体验式等课堂教学, 注重加强课题研究、项目设计、研究性学习等跨学科综合性教学, 认真开展验证性实验和探究性实验教学。在深化考试命题改革 方面, 指出： 优化考试内容, 突出立德树人导向, 重点考查学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力。创新试题形式, 加强情境设计, 注重联系社会生活实际, 增加综合性、开放性、应用性、探究性试题。这份由国务院颁发的重磅文件强调了基于真实情境, 联系社会生活实际的重要性。基于真实情境的教学和考试命题已成为落实核心素养和测评学科能力的重要手段和实现形式。如何开展基于真实情境的教学评一体化, 不仅是教师关注的焦点, 也是需要深入研究的重要课题。
早在2012年, 厦门市教育科学研究院江合佩老师带领厦门教研团队就开始了基于真实情境的命题探索, 2014年提出教学要遵循真实化学 理念, 2015开始探究基于真实情境的教学模式。在8年的时间里, 该团队以探索基于真实情境的化学项目式教学 为研究主题, 从理念萌芽到案例开发, 再到教学实践, 进而进行理论萃取, 反复实践, 形成了具有鲜明厦门教研特色的一系列成果, 为广大一线教师提供了可资参考的资源, 展现了团队开展教学研究的影响力及其实践指导的意义和价值。
作为团队研究的主要成果, 《走向真实情境的化学教学研究》一书具有以下特点： 1 从国际教育发展趋势、国家对未来人才的期许的迫切要求以及核心素养的培育的文献梳理, 进行比较教育研究, 结合化学学科的特质, 提出了进行基于真实情境教学的必要性。同时对情境的1内涵、分类进行梳理, 得出情境可促进知识掌握的熟练化和思维能力的发展、为知识理解的精深化提供丰富的语境、蕴含着知识迁移与运用的触发 条件。进而由情境细化到教学情境再到真实教学情境, 提出了真实情境选取的情境性、熟悉性、目标性、适度性、动态性、交互性、开放性7条原则。2 较为系统地梳理了创设真实情境的视角、思考维度、真实情境转化为教学设计的具体策略, 提出基于学生核心素养发展的真实情境教学模式, 形成了系统优化的基于真实情境的单元整体设计思路及教学实施策略。3 针对《普通高中化学课程标准2017年版 》中的情境素材建议, 按照模块、主题一一进行解构与分析, 并对相应的知识主题基于情境的教学模式的相关文献进行了梳理, 提出厦门团队的认识并提供相应的富有实操性的教学思路与案例。4 书中呈现的针对相应知识主题的核心知识进行系统优化设计的教学案例体现出情境线、知识线、学生活动线、核心素养线的有机整合, 凸显了基于真实情境的化学教学特色。这些案例涉及5G芯片由石英砂到硅芯片、青蒿素的提取与分离、硝酸工业尾气处理、水泥中钙的提取与测定、揭秘神秘的碘钟、利用化学环联产纯碱和氯乙烯、神奇的分子马达等新颖的真实情境素材, 体现了厦门团队老师们优秀的教学素养和精湛的教学设计能力, 具有借鉴参考实用价值。5 提出了基于真实情境的教学评一体化解决方案, 从考查内容必备知识、关键能力、学科素养、核心价值、考查要求、考查情境三个维度构建了基于真实情境的核心素养评价体系和测评模型, 实现了命题从双向细目表 向能力矩阵的进阶, 丰富了基于课程标准的关注必备知识和关键能力的培育的命题模型。
新课程改革目标的落实归根到底取决于教师。如何主动地研究新课程、执行新课程, 很大程度上要依靠良好的榜样和可借鉴的经验。江合佩老师作为教研员, 其工作重在引领和服务于一线教师更好地开展教学, 助力教师的专业成长。江老师所带领的厦门团队依托于厦门一中、双十中学等全国知名的课改先进校, 在营养丰腴的沃土上进行了扎实而富有实效的探索, 聚拢了一大批优秀教师主动加入基于真实情境的教学改进研究, 有福建省高考恢复全国卷以来连续3年获得全省第一的高三备课组长佘晓敏, 获得全国教学现场赛特等奖的杨伏勇, 奥赛金牌教练陈永安、周志平, 福建省教学技能大赛一等奖的林丽璇, 全国实验说课大赛一等奖刘炯明、窦卓等老师。江老师带领的厦门教研团队发挥集体智慧, 在新一轮化学课程改革中, 将理论研究和实践研究相结合, 积极开展基于实证的教研, 关注教学实践问题的解决, 较好地达成了教学研究、教学资源建设、教师教学能力提升、教师团队建设等多维目标。
期待江老师团队的教研经验及研究成果能对广大一线老师起到借鉴和启示作用, 对提升学生的化学学科核心素养起到一定的助推作用。也真诚期待厦门教研团队能将日新月异的化学科研前沿与学科本体教学更加有机地融合起来, 在研究中更加关注研究数据的搜集与整理, 更加关注感性经验的提炼与总结, 使教学研究中从自发经验式总结向科学实证定量化研究的方向迈进。期待并笃信在江合佩老师的引领下, 厦门教研团队在接下来的教学研究中, 在基于真实情境的单元整体教学 及STEM视域下中学化学项目式学习课程实践研究 研究方面取得更加丰硕的成果。
2019年冬于北京教育学院
作者为北京教育学院教授,北京教育学院教师教育数理学院副院长
序 二
刘江田
作为一名在化学教学和教研领域探索的实践者和思考者, 我对于情境教学的关注由来已久, 而且随着我国课程改革的不断深入, 情境教学的思想历久弥新。当我的好友江合佩先生邀我为他的最新研究成果《走向真实情境的化学教学研究》写序时, 我深感荣幸, 欣然应允。当时正值去武汉出差, 在飞驰的高铁上, 我便迫不及待地品读起来。令我惊喜的是, 我对情境教学感兴趣的一些问题, 在这本书中都作了系统地探讨。真实情境教学思想来自哪里? 其研究进展情况如何? 其内涵、教学理论和教学模式是什么? 对当今课程改革的意义何在? 它与发展学生的核心素养有什么关系? 怎样结合化学课程设计真实情境和实施教学? 如何利用真实情境素材对学生的核心素养发展水平进行评价? 这些广大教师在教学实践中普遍关心的问题, 作者在书中都进行了详细阐释。书中的思想令我共鸣, 联想到江合佩先生在各种场合所作的教学研究讲座, 这本书应该是作者多年来对情境教学孜孜不倦探索的结晶。归纳起来, 本书具有以下特色。
一、集情境教学流派思想之精髓
真实情境教学的思想渊源来自哪里? 古今中外, 关于情境教学都有哪些主要的思想流派?对于当今的教育都有哪些重要启示? 本书作者为我们汇集了国内外关于情境教学的主要观点。我国春秋时期伟大的教育家孔子指出： 不观高崖, 何以知颠坠之患? 不临深泉, 何以知没溺之患? 不观巨海, 何以知风波之患? 以此强调教学要让学生置于真实情境; 2000多年前古希腊伟大的哲学家亚里士多德提出做事情必须通过做来学习; 20世纪美国伟大的教育家杜威提出, 通过做 从经验中学习; 20世纪90年代安德森提出知识是在具体情境中建构的;维果茨基提出只有通过社会活动个人才能在思维中建构认知; 我国情境教育专家李吉林提出在情境中学、思、行、冶的情境学习范式 书中围绕情境教学思想的讨论, 可谓群贤毕至, 交相辉映, 极大地丰富了我们对情境教学的认识。不同时代、各种流派的思想观点, 都非常注重真实情境的教育作用。随着时代不断发展的步伐, 情境教学也被赋予了越来越多的新的内涵和意义, 真实情境对核心素养发展与评价的功能愈来愈受重视。1997年末OECD 国际经济与合作发展组织 在核心素养框架中提出适应不同情境需要的三类核心素养; 基于学科核心素养测评的国际学生测评项目PISA 的评价框架提出整合情境、学科内容和核心素养三个维度。国务院办公厅《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》指出： 积极探索基于情境、问题导向的互动式、启发式、探究式、体验式等课堂教学 创新试题形式,加强情境设计, 注重联系社会生活实际, 增加综合性、开放性、应用性、探究性试题。启示我们, 必须将知识、技能、方法、能力、态度等与情境相互交融, 走向真实情境的教学与评价, 促进学生核心素养的和谐发展。
二、树真实情境化学教学之理论
化学学科的特质与真实情境教学密切联系。化学是材料科学、生命科学、环境科学、能源科学和信息科学等现代科学技术的重要基础。化学与社会的方方面面紧密相连, 与学生日常生活的经验高度相关, 脱离了真实情境的化学教学既缺少情趣, 也缺乏真实意义。本书提出的走向真实情境的化学教学观点, 从古希腊教育家苏格拉底产婆术 理论、杜威做中学 理论、辩证唯物主义实践论、建构主义学习理论、情感理论及迁移理论中都可以找到理论依据。
从认识论看真实情境化学教学的意义, 真实情境教学就像一座多功能的认知大桥。首先, 真实情境教学解决了学生认识的一个断层问题： 从真实情境的学习到符号世界学习的纵向断层问题。用认识论的话语说, 就是直接经验与间接经验的断层问题。其次, 真实情境教学解决了学生认识中的横向断裂问题： 情知的断裂和学科之间联系的断裂。
从教学论看真实情境化学教学具有重要的意义。本书介绍的走向真实情境的化学教学以其厚实的理论功底和翔实的实证材料成为教坛不可多得的参考。它不仅为化学教学改革提供了一种可借鉴的范式, 也为化学教学理论的建设提供了有益的启示： 走向真实情境的化学教学应该以培养学生兴趣为前提, 以激发情感为动因, 以发展思维为核心, 以强化感受为基础, 以学科实践为手段, 以发展核心素养为根本目的。在实施情境教学时, 可引导学生观察 情境, 提供源泉; 进入情境, 激发动机; 拓宽情境, 打开思路; 优化结构, 螺旋上升。学生在真实情境探究的乐趣中学习成为自我需要, 在体验审美的乐趣中获得丰富感受, 在分析解决真实问题和创造的乐趣中灵活运用知识, 发展核心素养。课堂教学应从封闭走向开放, 课堂与生活相通,学习在真实的情境中进行, 将真、美、情、思、行 作为情境学习的五大核心元素, 把情感活动、认知活动、实践活动与核心素养发展、评价有机结合起来, 建构在情境中学、思、行、冶、评的情境学习与评价统一的范式。
三、探真实情境化学教学之路径
随着我国中学课程改革的不断深入发展, 教学情境 这个概念提出以来, 情境教学越来越受到人们的重视, 成为目前课程改革的核心话题。许多教育工作者在有关理论的研究和实践方面做了大量工作, 促进了情境教学的发展。
如何使真实情境走向化学教学? 本书循序渐进地做了系统介绍。首先, 探讨情境, 全面介绍了各家关于情境的定义, 情境与知识的关系, 情境与核心素养之间的关系, 提出情境是教学活动场 和素养培育场, 并介绍了国际大型测试如PISA科学考试、索尔特高级化学考试、ACT科学考试中的情境分类, 以及国内学者对情境的分类。其次, 研究教学情境,阐明了何谓教学情境, 教学情境有何意义与功能, 教学情境的基本特征是什么, 教学情境创设的基本要求、基本原则、方法与策略有哪些。第三, 阐述真实情境, 分析其内涵特点、选取原则、创设维度、问题化策略。第四, 论述基于真实情境的问题解决, 逐一介绍了基于化学学科核心素养和质量指标创设真实情境的结构模型生活与应用、资源与环境、科学与技术, 思考维度教师维度和学生维度, 真实情境转化为教学设计的思路, 真实情境问题解决的过程模式, 化学问题解决的一般思路, 库伯的体验式学习循环模式, 基于真实问题情境的教学流程设计, 问题情景-探究-拓展 教学模式, 基于教、学、评一体化的真实情境教学,基于核心素养发展的真实情境教学设计模型。第五, 指导教学设计, 从真实情境确定的视4角 确定教学目标的流程设计 学情分析流程设计 教学过程的整体设计 建立模型和流程。最后, 分析教学案例, 以一个经典的真实情境项目式教学案例从石英砂到芯片, 详细介绍了教学设计思想、教学思路、教学目标、学习流程、教学过程和教学反思。该案例以粗硅的提纯及其原理 为项目学习任务, 采用单元整体教学的模式, 将物质的相互转化、物质的分离提纯、氧化还原的升降规律、热力学等核心知识和核心概念综合运用, 从转化、分离、工业实际等多个视角分析解决真实复杂问题。通过理想模型改良西门子法主体流程的建立, 到实际工艺流程中模型的修正和优化, 再到工业实际模型的完善, 学生在独立思考的学习过程中,利用中学化学的核心大概念, 将孤立、碎片化的知识在真实复杂情境下进行重整, 形成一个认知的有机整体, 实现知识、认识思路和学科观念的结构化。
由上可见, 作者以全新的理念、开阔的视野、清新的思路、深入的研究、高度的概括、创新的案例, 从理论到实践, 展示了探索真实情境的化学教学之路径。有助于教师理解情境在化学教学中的教育价值, 创设符合时代要求的高质量的教学情境, 更好地开展以素养为本 的化学教学。
四、构真实情境化学教学之课程
从课程论看《走向真实情境的化学教学研究》, 具有开创性课程建设的意义。课程理论领域分为知识中心课程 社会中心课程 和学习者中心课程 三种类型。以往我国中小学的课程基本上都是知识中心课程, 而这种课程对学生而言存在意义性和趣味性缺失的问题。针对这种不足, 本书提出走向真实情境的化学教学 理念, 并依据新课程标准规定的模块课程结构和主题, 系统构成高中化学课程情境教学特色, 有利于广大教师在实施课程中由关注知识技能授受的情境教学向关注人的素养发展的情境教育转轨。
2017年版普通高中化学课程标准中提出： 创设真实问题情境, 促进学习方式转变 以学科大概念为核心, 使课程内容结构化, 以主题为引领, 使课程内容情境化, 促进学科核心素养的落实。在必修课程、选择性必修课程的14个主题中提供了情境素材建议, 提出了48条与各个主题教学内容相关的情境素材, 与教学策略 学习活动建议 一起形成了对各个主题教学内容的教学提示, 这充分表明情境教学对促进学科核心素养落实的重要作用, 是构成化学课程和落实学科核心素养的要素之一。分析课程标准中有关情境素材的表述, 可以看出其情境素材具有分布学科性指向明显、结构表述较为简单的特点, 在教学实践中还需要注意以下四点： 搜集素材, 理解情境素材建议的指向性; 完善结构, 确保情境创设结构的完整性; 回归生活, 从情境素材中发掘研究问题; 整体设计, 注意情境素材呈现的连贯性。
如何把握化学教学情境的内涵及教学意义, 设计基于真实情境的高中化学课程体系? 这是广大化学教师在教学实践中面临的具体问题。本书按照新课程标准规定的课程结构体系, 对必修模块、选择性必修模块、选修课程模块按主题逐一进行基于真实情境的教学研究。每个主题详细介绍课程标准的情境素材建议、教学策略研究和基于真实情境的教学案例研究。这些教学案例注重精选每个主题的典型内容和课型, 每个案例研究从教学目标、教材及学情分析、教学设计思路或流程图、教学过程或课堂描述、教学点评或教学分析等详细介绍, 具有较强的时代性、实践性和示范性。采用学科情境课程、主题性大单元情境课程、真实实验项目课程相结合, 取长补短, 促进学生学科核心素养的全面发展。
五、析真实情境核心素养之评价
2017年版普通高中化学课程标准根据学业水平考试的目的, 坚持以化学学科核心素养为导向, 紧紧抓住素养 情境 问题 和知识 4个要素在命题中的定位与相互联系, 构建以化学学科核心素养为导向的命题框架。命题框架以核心素养为测试宗旨, 以真实情境为测试载体, 以实际问题为测试任务, 以化学知识为解决问题的工具, 注重考查学生灵活运用结构化知识解决实际问题的能力。由此可见, 真实情境在教学评价环节的重要作用。
本书最后一章探讨基于真实情境的核心素养评价、基于真实情境的考试标准、基于真实情境的原创试题的命制等教学评价热点问题。真实情境是化学学科考查内容与考查要求的结合点。化学学科情境可分为学习探索情境、生活实践情境、学科发展情境三类, 是化学学科素养考查与评价的有效实施路径。书中提出了基于真实情境的核心素养评价体系模型, 从考查内容必备知识、关键能力 考查要求考查情境 三维设计测评模型, 设计了化学学科核心素养命题矩阵表, 并介绍了基于真实情境的核心素养评价体系题型示例与分析。结合2019年高考试题对基于真实情境的考试标准进行探索： 精选真实情境素材, 落实学科育人目标; 聚焦化学学科主干知识, 凸显关键能力培育; 提出关键能力的构成要素及其分类, 重视真实情境的创设, 培育学生解决复杂问题的能力; 重视必备知识的落实, 培育学生综合解决问题的能力; 强化关键能力的考查, 培育学生适应未来的能力。基于真实情境的原创试题命制, 重点针对当前实验题设计中存在的问题, 提出了实验题命制模型, 从目标设计、素材筛选、初步命题、题目审核、题目优化提出了建议, 并用案例进行了说明。
综上所述, 本书从情境教学的视角, 博览群书, 旁征博引, 纵观古往今来国内外有关情境教育、学习、素养发展与评价的主要观点和发展趋势, 紧跟教育要立德树人的时代要求, 聚焦新课程标准发展学生学科核心素养的理念, 探讨情境与知识和核心素养的关系, 结合化学学科的特质, 提出走向真实情境的化学教学主张。作者理论与实践结合, 研究化学教学中的真实情境教学, 阐释了情境、教学情境、真实情境的内涵与分类及教学启示, 深入讨论基于真实情境的问题解决与教学流程, 真实情境的创设维度、确定视角、教学目标、学情分析、教学过程的整体设计, 基于教、学、评一体化和核心素养发展的真实情境教学设计模型等理论问题和教学案例。结合高中化学新课程标准设定的模块和内容主题, 系统展开基于真实情境的教学研究。每一主题内容包括情境素材建议、教学策略研究、教学案例研究, 在2017版新课程标准提出的情境素材和教学策略基础上, 对不同学者的相关研究成果进行了全面归纳, 并精选典型案例,详细介绍了教学目标、教学设计流程图、教学过程、教学点评。最后介绍了基于真实情境的教学评价。这一成果是系统的、高质量的, 既具有先进性和引领性, 又有很强的实践示范性和可操作性, 具有很好的推广价值。
作者为正高级教师,南京市教研室化学教研员
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