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未来教育探索

未来教育探索

Exploration of Future Education

  • 主办单位: 
    未來中國國際出版集團有限公司
  • ISSN: 
    3079-3637(P)
  • ISSN: 
    3079-9511(O)
  • 期刊分类: 
    教育科学
  • 出版周期: 
    月刊
  • 投稿量: 
    4
  • 浏览量: 
    466

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素养转化:教学目标设计理论路径——以中学化学为例

Transformation of Literacy: Theoretical Path of Teaching Objectives Design — A Case Study of Middle School Chemistry

发布时间:2026-02-09
作者: 吴霞 :成都航空职业技术大学 四川成都;
摘要: 针对中学化学“宏观现象与微观本质脱节”“知识应用与真实情境割裂”的素养转化痛点,本文紧扣化学“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、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任”核心素养,以KUD模式、布卢姆知识分类及DOK模型为理论支柱,构建“基础认知—深度理解—综合运用”三维教学目标体系。结合金属性质、中和反应等核心内容,厘清事实性、程序性等知识的目标转化路径,重点剖析三维目标“水平协同贯通宏微符三重表征”“垂直递进支撑定量思维发展”“内外循环驱动知行合一”的化学特色机制。该体系通过“现象观察—模型建构—实践创新”的素养发展链条,实现教学目标与实验设计、化工应用的精准对接,为化学教师破解素养落地难题提供系统的理论指导与可操作的实践方案。
Abstract: Aiming at the literacy transformation pain points in middle school chemistry, such as "disconnection between macro phenomena and micro essence" and "separation between knowledge application and real situations", this paper closely focuses on chemistry core literacy, including " macro identification and micro analysis,change concept and balance thought,evidence reasoning and model cognition, scientific inquiry and innovation consciousness, scientific attitude and social responsibility". Supported by KUD model,Bloom's Taxonomy of Knowledge and DOK model, it constructs a three-dimensional teaching objective system of "Basic Cognition—In-depth Understanding—Integrated Application". Combining core contents such as metal properties and neutralization reaction, it clarifies the goal transformation path of factual and procedural knowledge, and focuses on analyzing the chemistry-specific mechanisms of the three-dimensional objectives :"horizontal collaboration connecting macro-micro-symbol triple representation", "vertical progression supporting the development of quantitative thinking", and "internal and external circulation driving the unity of knowledge and practice". Through the literacy development chain of "phenomenon observation—model construction—practical innovation", the system realizes the accurate connection between teaching objectives, experimental design and chemical application, providing systematic theoretical guidance and operable practical schemes for chemistry teachers to solve the problem of literacy implementation.
关键词: 教学目标设计;化学核心素养;宏微符表征;定量思维;素养转化
Keywords: teaching objective design; chemistry core literacy; macro-micro-symbol representation; quantitative thinking; literacy transformation

引言

在核心素养导向的基础教育改革纵深推进背景下,中学化学教学正面临从“知识传授”向“素养培育”转型的关键挑战,而“宏观现象与微观本质脱节”“知识应用与真实情境割裂”的现实痛点,不仅制约了学生对化学学科内涵的深度理解,更成为核心素养落地的主要障碍。化学学科五大核心素养——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、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任——为突破这一困境提供了方向指引,但其转化为课堂教学实践的路径仍需系统建构。基于此,本文以KUD模式、布卢姆知识分类及DOK模型为理论支撑,构建“基础认知—深度理解—综合运用”三维教学目标体系,厘清不同类型知识的目标转化路径,剖析三维目标贯通宏微符三重表征、支撑定量思维发展、驱动知行合一的化学特色机制,通过“现象观察—模型建构—实践创新”的素养发展链条,实现教学目标与实验设计、化工应用的精准对接,旨在为一线化学教师破解素养培育难题提供理论指导与实践方案。

一、化学教学目标的素养转型诉求

现代教学目标设计理念已从“内容为中心”转向“结果为导向”,这种范式转变在化学教学中体现为从“知识传授”到“素养培育”的核心诉求。1998年维金斯和麦克泰格提出的“逆向教学设计”理念,强调以预期学习结果为起点,先明确素养目标,再设计评价方式与教学活动,这与化学“以素养为核心、以探究为路径”的教学逻辑高度契合。化学作为一门研究物质组成、结构、性质及变化规律的学科,其核心素养的落地离不开科学、系统的教学目标指引——优质的化学教学目标不仅要明确“学生应掌握的化学知识与技能”,更要聚焦“学生应形成的化学思维与实践能力”。

当前中学化学教学目标设计存在两大突出问题:一是机械移植课程标准表述,如将“掌握中和反应的原理”直接作为目标,未结合pH变化、离子行为等宏微特征细化要求;二是经验化表述缺乏可操作性,如“培养学生的实验探究能力”未明确探究任务、评价标准与素养指向。如果目标叙写得不清晰、不具体,缺乏操作性,教师的教与学生的学就会偏离既定方向,对学习的评价也难以准确评判,教学的有效性也就无法保证。这导致教学常陷入“重宏观现象描述轻微观本质分析”“重公式记忆轻定量思维培养”的误区。《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》明确指出,核心素养是连接课程总目标与教学实践的桥梁,而化学核心素养更凸显“宏微结合、变化守恒、定量精准”的学科特质。因此,构建契合化学学科特性的三维教学目标体系,是破解素养转化难题的关键。

二、化学三维教学目标框架的构建与应用

美国课程专家埃里克森和兰宁提出的KUD模式(Know-Understand-Do)为教学目标的系统化设计提供了基础框架。结合化学核心素养要求,本文将其本土化优化为“基础认知—深度理解—综合运用”三维体系,既保留原有模式的逻辑层次,又突出化学“从宏观现象到微观本质、从定性描述到定量分析、从理论原理到化工应用”的学科特色。

(一)基础认知:立足物质变化的知识奠基

基础认知是化学素养发展的基石,聚焦学生对物质性质、反应现象及实验操作的掌握,核心是构建“观察—识别—操作”的知识获取路径。根据布卢姆知识分类理论,化学知识可分为事实性、概念性、程序性和元认知四类,其目标转化需遵循化学学科的认知规律——突出宏微符三重表征的有机结合,强化实验操作的规范性与定量操作的精准性。

化学事实性知识多与物质宏观性质相关,如金属钠的物理性质、反应现象等,宜通过自主阅读、实验观察等方式获取,目标设计需突出“宏微关联的事实识别”;概念性知识是化学思维的核心载体,如中和反应的本质、氧化还原反应的定义等,需通过实验分析、推理归纳实现意义建构,目标设计强调“本质特征的提炼与符号表征”;程序性知识聚焦化学实验技能,如一定物质的量浓度溶液的配制,需依托示范模仿、练习反馈形成规范操作能力,突出“定量操作的精准性”;元认知知识则关注化学学习策略的形成,如通过反应类型分类梳理知识体系,构建系统化的认知方法。

表1 不同知识类型转化为基础认知教学目标的示例
知识类型 基础认知的教学目标
化学事实性知识:
通过观察金属钠与水的反应现象(浮在水面上,熔成光亮小球、四处游动,发出“嘶嘶”响声等),识别活泼金属钠与水的反应的一般特征。
学生通过阅读教材、结合实验操作过程初步获取金属钠的物理性质,结合钠与水反应的实验观察现象,形成基于观察的事实性知识获取能力。
化学概念性知识:
酸与碱的中和反应的本质是氢离子(H⁺)与氢氧根离子(OH⁻)结合生成水(H₂O)。
学生在学习“酸”“碱”定义的基础上,通过实验和讨论分析中和反应的特征(如pH变化、温度计示数变化等),归纳酸碱中和反应的离子方程式,形成基于活动和思辨的概念性知识获取能力。
化学程序性知识:
配制一定物质的量浓度的溶液。(如以1mol﹒L-1NaCl溶液的配制为标准)
学生通过观察教师示范操作,分组完成称量、溶解、转移、洗涤、定容等步骤,掌握配制一定物质的量浓度溶液的基本操作技能。
化学元认知知识:
学习化学反应类型时,通过分类(如氧化还原反应和非氧化还原反应)可帮助系统性记忆。
学生能通过运用“反应类型分类表”,归纳不同反应的分类依据(如根据化学反应过程中有无电子转移将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应),形成对化学反应的系统性认知策略。

通过分类设计,基础认知目标实现了化学知识的“精准落地”:事实性知识强调宏微关联,概念性知识突出三重表征,程序性知识注重定量精准,元认知知识关注策略实用,为后续素养发展奠定坚实基础(表1)。

(二)深度理解:聚焦化学思维的模型建构

表2 “基础认知”目标与“深度理解”目标的转化示例
“基础认知”教学目标 “深度理解”教学目标
学生通过阅读教材、结合实验操作过程初步获取金属钠的物理性质,结合钠与水反应的实验观察现象,形成基于观察的事实性知识获取能力。 学生从钠与水的反应现象中形成(深度理解)“活泼金属与水反应的规律”,建立“反应现象—反应机理—能量变化”的认知关联。
学生在学习“酸”“碱”定义的基础上,通过实验和讨论分析中和反应的特征(如pH变化、温度计示数变化等),归纳酸碱中和反应的离子方程式,形成基于活动和思辨的概念性知识获取能力。 学生从中和反应中领悟(深度理解)“离子反应的本质”,构建“宏观现象—微观粒子行为—符号表征”的化学思维模型。
学生通过观察教师示范操作,分组完成称量、溶解、转移、洗涤、定容等步骤,掌握配制一定物质的量浓度溶液的基本操作技能。 学生能从实验操作中提炼(深度理解)“定量关系是科学结论可靠性的基础”,形成“实验误差—数据可靠性—科学结论”的严谨思维链条。
学生能通过运用“反应类型分类表”,归纳不同反应的分类依据(如根据化学反应过程中有无电子转移将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应),形成对化学反应的系统性认知策略。 学生从分类归纳(深度理解)中构建“反应类型—电子转移—能量变化—实际应用”的元认知策略,形成“氧化还原反应必定伴随电子转移和能量的转化”的系统认知。

深度理解是化学素养转化的核心环节,旨在超越零散的知识点,形成统领性的化学思维与学科模型,即威金斯和麦克泰格提出的“大观念”。化学大观念如“物质结构决定性质”“变化过程守恒”“定量关系制约反应结果”等,是连接具体知识与核心素养的桥梁,其形成需依托基础认知中的现象与技能,通过分析、推理、建模等思维过程实现。化学知识只有模型化、系统化,才能具备迁移应用价值。基础认知阶段获取的反应现象、实验数据等零散素材,需通过深度理解阶段的思维加工,提炼为具有统摄性的学科模型。例如,从金属钠与水的反应现象中,建构“活泼金属性质规律”模型;从中和反应的探究中,形成“离子反应本质”模型;从溶液配制的实验中,提炼“定量关系与实验误差”模型。这一过程中,学生的认知从“描述现象”向“解释本质”跃迁,形成可迁移的化学思维框架,如表2所示。

结合学科特质来看,表2中呈现的深度理解目标,精准彰显了化学学科独有的认知与育人底色:它以化学模型为核心载体——从原子结构模型、化学键模型到化学反应速率平衡模型,这些经过学科长期凝练的专业模型,既是化学知识的“可视化认知框架”,也是串联学科内容的“逻辑锚点”;同时以“宏观现象-微观本质-符号表达”的三重表征思维为认知路径:学生不再孤立记忆“物质的颜色变化、状态改变”(宏观),而是会关联到“粒子的重组、能量的转移”(微观),并能用化学方程式、结构式等符号工具精准描述过程,让零散的知识点在三重维度的联动中形成有机整体。通过这样的设计,原本碎片化的具体知识(如物质性质、反应规律)被纳入了统一的化学学科逻辑体系中——这种转化绝非知识点的简单叠加,而是思维方式的深度重构:学生从“被动接收零散内容”转向“主动用模型与表征工具解析化学问题”,从“单点认知知识”升级为“用系统逻辑推导化学规律”,最终为后续的综合运用筑牢了认知根基:当面对化工工艺优化、生活中的化学难题时,这套成型的模型支撑与思维工具,能让学生快速锚定问题核心,用学科逻辑拆解任务、推演解决方案,让学科能力的落地有了清晰的认知抓手。

(三)综合运用:紧扣真实情境的实践赋能

综合运用是化学素养的最终体现,聚焦学生在真实化工情境、生活场景中运用化学思维与学科模型解决问题的能力,对应DOK模型中的策略性思维与拓展性思维水平。化学是一门实践性极强的学科,综合运用目标的设计需紧扣“真实问题解决”,将课堂所学与化工生产、环境保护、健康生活相结合,实现“从理论到实践”的素养跃迁,如表3所示。

综合运用目标的制定需突出两大导向:一是化工应用导向,如运用反应原理优化生产工艺;二是问题解决导向,如运用化学知识解决环境、健康问题等。美国学者韦伯的DOK模型为目标设计提供了层级参考,从“技能应用”到“拓展性思维”,体现了学生从基础操作到创新实践的能力进阶。在化学教学中,这一过程表现为“模型指引—方案设计—实践验证—优化改进”的完整应用链条。

表3 “深度理解”目标与“综合运用”教学目标的关系示例
“深度理解”教学目标 “综合运用”教学目标
学生从钠与水的反应现象中形成“活泼金属与水反应的规律”,建立“反应现象—反应机理—能量变化”的认知关联。 学生能设计实验探究钾、镁等金属与水的反应差异,基于电子活性和能量释放解释反应剧烈程度的变化规律。
学生从中和反应中领悟“离子反应的本质”,构建“宏观现象—微观粒子行为—符号表征”的化学思维模型。 学生能针对胃酸过多问题,运用中和反应原理设计安全有效的抗酸剂配方,并通过实验验证其效果。
学生能从实验操作中提炼“定量关系是科学结论可靠性的基础”,形成“实验误差—数据可靠性—科学结论”的严谨思维链条。 学生能通过对比不同浓度溶液的配制过程,分析误差来源等提出实验改进方案,并运用于生产实践,如红酒中二氧化硫残留量的测定,阿司匹林肠溶片中阿司匹林含量的测定等,撰写科研报告。
学生从分类归纳中构建“反应类型—电子转移—能量变化—实际应用”的元认知策略,形成“氧化还原反应必定伴随电子转移和能量的转化”的系统认知。 学生能针对新能源汽车电池高容量、长续航、大功率的需求,设计基于氧化还原反应的优化方案,并评估其能耗与环保性。

在化学学科的育人体系中,这些目标设计精准锚定了“学以致用”的核心导向——它打破了“知识与实践割裂”的传统学习误区,让化学学习从“书本理论”真正延伸到“实际应用”的场域中(表3)。学生并非只停留在对化学原理的浅层记忆,而是要深入拆解反应规律、物质结构等知识的内在逻辑,构建起能串联“微观本质与宏观现象”的认知框架;更要主动将这些原理转化为解决实际问题的工具:比如在化工生产场景中,借助化学反应速率与平衡的规律优化合成工艺、降低能耗与污染;在日常生活中,用物质的性质分析食品保鲜的科学逻辑、解读环境污染物的治理思路。而这类实践过程,恰恰是化学思维与创新能力的“淬炼场”:从设计小型验证实验、到分析生产中的变量难题,学生的思维会在“发现问题—拆解原理—推演方案”的闭环中不断深化;创新能力也会在“优化现有流程、尝试新的应用路径”的探索里逐步生长——最终指向化学学科核心素养的真正落地:既包含科学探究的严谨性、证据推理的逻辑性,更涵盖用化学知识服务社会的责任感。

三、化学三维目标的协同机制与实践价值

“基础认知—深度理解—综合运用”三维目标并非线性递进关系,而是构成一个动态互促、螺旋上升的化学素养发展系统,其协同机制体现在三个维度:一是水平协同贯通宏微符三重表征。三维目标横向呼应化学知识的表征特性:基础认知阶段建立宏观现象与微观粒子的关联,深度理解阶段构建宏微符一体化模型,综合运用阶段实现三重表征在真实情境中的灵活转换。这种协同使教学内容摆脱“现象与本质脱节”的困境,帮助学生建立完整的化学认知体系。二是垂直递进支撑定量思维发展。纵向遵循“定性认知—定量分析—精准应用”的认知规律:基础认知阶段掌握定量实验的基本操作,深度理解阶段形成定量关系的思维模型,综合运用阶段实现定量分析在化工实践中的精准应用。这种递进关系符合化学从定性到定量的发展逻辑,确保学生定量思维的逐步提升。三是内外循环驱动知行合一。三维目标形成“基础认知→深度理解→综合运用→反馈优化认知”的内外循环:综合运用中的化工实践会暴露出学生在定量操作或模型理解上的不足,通过反思反馈反向优化前两个阶段的学习,使知识掌握更扎实、模型理解更深刻。这种循环符合化学“理论—实践—再理论”的学科发展逻辑,推动学生实现“知—行—知”的螺旋上升。

四、总结与展望

化学教学目标的设计本质是素养转化路径的构建。本文提出的三维目标体系,以化学核心素养为导向,通过“基础认知奠基物质知识、深度理解建构化学模型、综合运用落地实践能力”的逻辑链条,破解了知识教学与素养培育脱节的问题。其创新点在于:一是结合化学特性细化了宏微符表征的目标转化方法,使目标设计更具学科针对性;二是明确了三维目标支撑定量思维发展的协同机制,凸显化学学科的定量本质;三是通过化工应用案例构建了“理论—实践”的完整范式,增强了可操作性。

未来化学教学实践中,教师应进一步强化目标设计的学科自觉:在基础认知阶段注重实验操作的规范性与宏微关联的直观性,在深度理解阶段突出化学模型的建构与应用,在综合运用阶段聚焦真实化工问题的解决。同时,需结合地域产业特色,如针对化工园区设计“化工废水处理”相关应用目标,使教学目标更贴合地方经济发展与学生发展需求。通过持续优化教学目标设计,真正实现化学教学从“知识灌输”向“素养培育”的根本转变,培养学生成为具备化学素养与创新能力的未来人才。

参考文献:

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  3. [3] Anderson L W, Krathwohl D R. A Taxonomy for Learning, Teaching and Assessing: A Revision of Bloom’s Taxonomy of Educational Objectives[M].New York: Longman,2001.
  4. [4] Webb N L. Depth-of-Knowledge Levels for Four Content Areas[R].Wisconsin: Wisconsin Center for Education Research, University of Wisconsin–Madison,2002.
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