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【摘 要】本文以人教版高中化学必修 1《硫酸》教学为例，探讨“素养为本”的线上高中化学教学有效性问题，比较线上和线下教学的优劣，阐明线上教学（一个课时）的时间和内容的分配问题，阐述线上教学课程内容的有效性设计，提出教学设计要以提高学科能力为导向，注重核心知识与学科素养结合。
【关键词】高中化学 线上教学 学习效率 智适教学 发展空间 多维度数据
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2020）02B-0109-03
2020 年的春节是在抗击新冠状病毒中度过的，各行各业的民众，包括普通民众都在尽自己最大的能力配合国家打好这场战役。随着抗疫形势的不断变化，许多行业延长假期推迟上班时间，因此高中毕业班的复习也受到一定影响。由此教育主管部门提出停课不停学的主张，要求学校开展网络教学活动。教师也因此要为线上教学做好充分准备。本文就如何有效地进行“素养为本”的线上高中化学教学，从四个方面展开探究。
一、线上和线下教学的优劣比较
目前，在学校体系中主要使用的是线下的集体面授式教学，大多使用一对多的方式;教育培训机构大多使用一对一或者一对少的面授方式。这几年逐步有一些教育培训机构开始研发 AI 智适线上教学，希望用人工智能的方法，让系统去模拟一个优秀的特级教师给每一个孩子带来个性化的一对一教学体验。
谷歌在这个领域中做了一定研究，据有关数据对比分析发现，选取某个学龄段的学生进行分组比较，发现 AI 老师教的班级提分效果优于真人老师所教班级。笔者对某品牌 AI 智适教育在当地使用得到的教学结果进行分析，将目前本地线上线下的教学比较列表，如表 1 所示。
综上分析可见，学校线下的常规教学的劣势是不能实现让每个受教育者的学习效率达到最高，和学生有一定的情感交流。对于班上成绩稍落后的学生来说，教师教学内容的针对性就较弱。
教育培训机构线下教学的劣势是每次教学的对象人数少，教育培训机构的师资偏年轻化，部分教师经验欠缺。但是面授对象人数少，和学生有较多的情感交流，对学生的学习有足够的关注度。
AI 老师线上教学的劣势是高中阶段的学生培养效果不明显。主要原因是，近年来高考更注重考查学生核心素养能力，强化学生能力的培养，弱化单纯识记记忆的考查。这对教学者的功底、准备、临场应变素养提出了更高的要求。如何把学生从基础知识的学习升华到能利用基础知识解决模拟的现实问题，是每个教师必须在备课时解决的问题。由于高中知识点多，知识脉络纵横交错，排列组合复杂，情景素材来源新颖，因此要求学生要有较强的信息提取能力。目前在线上的智适教学还没有一个比较完善且高水准的后台准备。考虑到成本问题，目前本地智适教学配备的辅助答疑的线下教师素质良莠不齐，导致高中部分 AI 智适线上教学尚未成熟。
笔者认为，要是能将线上和线下教学进行合理整合，提高高中阶段化学学习的有效性，不仅能解决当下疫情影响学生不能回校学习的困境，而且能有效地解决学生假期作业完成情况的大数据处理问题，为教师的教學提供更加真实的数据。基于此，笔者做了一些有关方面的探究。
二、线上教学（一个课时）的时间和内容的分配
一个课时的时间一般分为五个阶段，分别为预课阶段、重难点突破阶段、知识拓展阶段、师生交流阶段、学生作业巩固阶段。为了更加简明，现以人教版必修 1 《硫酸》的教学为例进行说明。
预课阶段（5～8 分钟）：评讲学生提前上交的预习讲义，引出本堂课的重难点。
重难点突破阶段（15 分钟）：解决本课时的重难点浓硫酸的氧化性，对比浓稀硫酸性质。
知识拓展阶段（15 分钟）：结合情景素材，训练学生信息提取能力，巩固和加深对浓硫酸性质的理解。
师生交流阶段（5 分钟）：根据本节学习内容进行答疑或者进一步拓展补充，并布置作业和下节预习内容。
学生作业巩固阶段（课后）：使用线上智适教学的题库，由电脑系统有效采集和科学分析学生掌握所学知识的情况，精准定位每位学生的薄弱环节，生成可视化的多维度数据分析报告。
三、线上教学课程内容的有效性设计
如何保证我们的线上教学有效性呢？美国斯坦福大学琳达达林·哈蒙德教授提出：“如果要使得教学有效，那么必须重视学生的先前知识。”因此每一节课的预习内容都需要精心设计，要做到“教师必须理解学生所思以及在真实学习中如何联系他们先前知识”。以人教版必修 1 《硫酸》的教学为例，进行的教学（学习）设计如下。
（一）设计合理的预习文本
设计合理的预习文本，是为了了解学生已有认知基础和存在问题。笔者结合学生对事物的认知顺序，设计的预习学案如下：
通过此表可以让“教师预先诊断出学生的理解程度，以便逐步搭建学习过程的脚手架”。因为是线上教学，所以无法现场指导学生通过做实验、观察得到实验结论。但可以通过实验视频的方式，加深和巩固学生对浓硫酸强氧化性的理解，指导学生搭建本节知识架构，帮助学生准备好事实性知识。
（二）学生发展空间分析
学生发展空间有三个维度：（1）知识层面。（2）能力层面。促使学生头脑中的知识功能化、思维路径化，全面提升解决实际问题的意识和能力。（3）心理层面。引导学生关注化学与社会发展，STS 等内容，感受真实情况下化学反应的整体性与复杂性，以及科学的应用价值。
“如果学生要在课堂之外使用知识，那么他们需要概念化地组织与使用知识”，“学生不仅要具备事实性知识的深厚基础，还要在概念框架的情景中理解事实与观点，以多种便于检索与应用的方法组织知识”。故拓展环节的设计是很重要的，要求教师有能力组织学习材料，帮助学生将学习材料纳入概念图中，并用多种方法演示知识迁移过程。 （三）实际问题背景下的教学活动设计
这个环节进阶的过程是，（1）进阶初段，训练学生文本阅读和提取主干知识的能力。我们可以用相应的纯文本素材让学生划出关键词，提取关键词。（2）进阶二段，训练学生知识与情景实际结合应用能力。我们可以设计由易到难的实际问题，让学生循序渐进地利用所学知识点解决这些问题，培养学生的知识应用能力。教师需要在综合难度大的地方多角度地阐述迁移思路，帮助学生形成思维建模。（3）进阶三段，学生实践及自我评价。我们可以改编高考真题或者其他素材，让学生进行实践及自我评价。这有助于教师及时引导学生修正任务。当然每个教师在设计此环节的时候，不必三段进阶都要有，可以根据学生的接受程度灵活安排。
笔者在此设计有关硫酸的进阶初段训练文本—— 两面的浓硫酸：
我们在做白糖变黑发糕实验时可以看见，将浓硫酸倒到白糖中，立刻冒出一阵烟雾，然后就剩下一堆黑色的残渣。要想将发糕成功地发起来，可以事先在白糖中加少量水。浓硫酸对碳水化合物很暴虐，留下碳，氢和氧都被浓硫酸当作水夺过去。衣物（主要成分是纤维）遇到浓硫酸会被烧个洞，也是类似原理。就连漂亮的胆矾遇到浓硫酸，也会被吓得全身都白了。但是浓硫酸碰到一些活泼金属，如铁、铝的时候，又变得“暖”起来。浓硫酸对待它们两个是“对你们凶是在保护你们，稀硫酸对你们才是温水煮青蛙呢”。
要求学生从中归纳浓硫酸的性质和对应的化学方程式，并判断是否属于化学变化。
进阶二段与实验优化结合的综合分析训练：
1.指出教材实验中的不足
（1）教材中的实验是在敞开体系中进行的，没有考虑到蔗糖被浓硫酸脱水后再与浓硫酸反应会放出二氧化硫等有毒气体;
（2）没有设置对反应生成物的检验，学生不容易察觉反应的本质。
2.提出改进思路
（1）实验在封闭体系中进行;
（2）增加尾气处理装置;
（3）增加对反应生成物的检验装置。
要求学生按照这个思路优化实验，并简单画出装置图。（如进阶三段的实验图）
进阶三段可以根据设计出来的优化图，进行与相关物质反应的综合设计。
按以上实验，固定蔗糖的用量为 10 g，第一个品红的用量（V品红∶V水=1∶4），高锰酸钾的用量（V高锰酸钾∶V水=1∶4），第二个品红的用量（V品红∶V水=1∶6），改变浓硫酸的体积和水的体积，通过简单比较法探究本实验的最佳水平。
【实验探究一】固定浓硫酸的体积为 8 ml，改变水的用量，实验记录如下：
〖问题 1〗以上实验怎么验证有二氧化碳生成？（第一个品红褪色，加热后又恢复，说明产物里面含二氧化硫，高锰酸钾和二氧化硫反应后颜色变浅。第二个品红不褪色，说明二氧化硫已经被完全除净，澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成）
〖问题 2〗根据实验记录可知，什么条件下黑发糕的高度最高？
根据以上的实验记录和结果可知，当浓硫酸的体积为 8 ml 时，加入 1.5 ml 的水，黑面包的高度最高。
【实验探究二】固定水的体积为1.5ml，改变浓硫酸的用量，继续进行探究，实验记录如下：
〖问题 3〗根据以上的实验记录和结果可知，什么条件下黑发糕的高度最高？（当水的体积为 1.5 ml 时，加入 9 ml 的浓硫酸，黑面包的高度最高）
〖实验结论〗本实验的最佳因素及水平是：当蔗糖的量为 10 g 时，加入 1.5 ml 水，9 ml 的浓硫酸，黑发糕的高度最高，现象最明显。
以上三段设计素材，教师可以自行改编，设计出环环相扣的知识链，从而建构出素养学习的模式。我们通过对实际问题的拆分，引导学生从学科视角认识问题、分析问题、解决问题。设计任务驱动，倡导绿色化学，培养环保意识，让学生感受当实验条件发生改变的时候，实验现象的差异性的事实;培养学生严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识，进一步将化学核心素养培养落到实处。
四、做好线上教学多维度数据报告的分析
为持续评估学生的学习情况，使我们的教学更适应学生的需求。教师要做好线上教学多维度数据报告的分析，以便课后对学生进行针对性的精准辅导。课后 AI 智适平台题库要储备事先分难度等级的各知识点，这样学生在课后完成教师布置的作业时，电脑就会自动记录生成每一位学生的知识点掌握情况。
线上教学不能替代线下教学，线上无法解决“让学生亲自动手实验，体会实验探究中的乐趣”，在较大程度上制约了学生对化学实验的深度思考。高中线上教学模式还有很多需要完善和改进的地方，线上智适平台的设计有待进一步加强。我们希望能通过探究新教学模式和体系去改变师生配比关系，整合出有效的融合了人工智能在内的教学方式，从而真正做到因材施教。
【参考文獻】
[1]琳达·达林·哈蒙德.高效学习[M].上海：华东师范大学出版社，2010
[2]刘 臣，于春华.化学教育（中英文）[J]2019，40（21）
[3]王红娜，张洪俊，张庆民.二氧化硫漂白性实验及黑面包实验的改进[J].教学仪器及实验，2008，24（1）
【作者简介】傅慧珍（1973— ），女，汉族，河北武清人，本科，南宁市银海三美学校化学教师，研究方向：化学教学与研究工作。
（责编 卢建龙）
【关键词】高中化学 线上教学 学习效率 智适教学 发展空间 多维度数据
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2020）02B-0109-03
2020 年的春节是在抗击新冠状病毒中度过的，各行各业的民众，包括普通民众都在尽自己最大的能力配合国家打好这场战役。随着抗疫形势的不断变化，许多行业延长假期推迟上班时间，因此高中毕业班的复习也受到一定影响。由此教育主管部门提出停课不停学的主张，要求学校开展网络教学活动。教师也因此要为线上教学做好充分准备。本文就如何有效地进行“素养为本”的线上高中化学教学，从四个方面展开探究。
一、线上和线下教学的优劣比较
目前，在学校体系中主要使用的是线下的集体面授式教学，大多使用一对多的方式;教育培训机构大多使用一对一或者一对少的面授方式。这几年逐步有一些教育培训机构开始研发 AI 智适线上教学，希望用人工智能的方法，让系统去模拟一个优秀的特级教师给每一个孩子带来个性化的一对一教学体验。
谷歌在这个领域中做了一定研究，据有关数据对比分析发现，选取某个学龄段的学生进行分组比较，发现 AI 老师教的班级提分效果优于真人老师所教班级。笔者对某品牌 AI 智适教育在当地使用得到的教学结果进行分析，将目前本地线上线下的教学比较列表，如表 1 所示。
综上分析可见，学校线下的常规教学的劣势是不能实现让每个受教育者的学习效率达到最高，和学生有一定的情感交流。对于班上成绩稍落后的学生来说，教师教学内容的针对性就较弱。
教育培训机构线下教学的劣势是每次教学的对象人数少，教育培训机构的师资偏年轻化，部分教师经验欠缺。但是面授对象人数少，和学生有较多的情感交流，对学生的学习有足够的关注度。
AI 老师线上教学的劣势是高中阶段的学生培养效果不明显。主要原因是，近年来高考更注重考查学生核心素养能力，强化学生能力的培养，弱化单纯识记记忆的考查。这对教学者的功底、准备、临场应变素养提出了更高的要求。如何把学生从基础知识的学习升华到能利用基础知识解决模拟的现实问题，是每个教师必须在备课时解决的问题。由于高中知识点多，知识脉络纵横交错，排列组合复杂，情景素材来源新颖，因此要求学生要有较强的信息提取能力。目前在线上的智适教学还没有一个比较完善且高水准的后台准备。考虑到成本问题，目前本地智适教学配备的辅助答疑的线下教师素质良莠不齐，导致高中部分 AI 智适线上教学尚未成熟。
笔者认为，要是能将线上和线下教学进行合理整合，提高高中阶段化学学习的有效性，不仅能解决当下疫情影响学生不能回校学习的困境，而且能有效地解决学生假期作业完成情况的大数据处理问题，为教师的教學提供更加真实的数据。基于此，笔者做了一些有关方面的探究。
二、线上教学（一个课时）的时间和内容的分配
一个课时的时间一般分为五个阶段，分别为预课阶段、重难点突破阶段、知识拓展阶段、师生交流阶段、学生作业巩固阶段。为了更加简明，现以人教版必修 1 《硫酸》的教学为例进行说明。
预课阶段（5～8 分钟）：评讲学生提前上交的预习讲义，引出本堂课的重难点。
重难点突破阶段（15 分钟）：解决本课时的重难点浓硫酸的氧化性，对比浓稀硫酸性质。
知识拓展阶段（15 分钟）：结合情景素材，训练学生信息提取能力，巩固和加深对浓硫酸性质的理解。
师生交流阶段（5 分钟）：根据本节学习内容进行答疑或者进一步拓展补充，并布置作业和下节预习内容。
学生作业巩固阶段（课后）：使用线上智适教学的题库，由电脑系统有效采集和科学分析学生掌握所学知识的情况，精准定位每位学生的薄弱环节，生成可视化的多维度数据分析报告。
三、线上教学课程内容的有效性设计
如何保证我们的线上教学有效性呢？美国斯坦福大学琳达达林·哈蒙德教授提出：“如果要使得教学有效，那么必须重视学生的先前知识。”因此每一节课的预习内容都需要精心设计，要做到“教师必须理解学生所思以及在真实学习中如何联系他们先前知识”。以人教版必修 1 《硫酸》的教学为例，进行的教学（学习）设计如下。
（一）设计合理的预习文本
设计合理的预习文本，是为了了解学生已有认知基础和存在问题。笔者结合学生对事物的认知顺序，设计的预习学案如下：
通过此表可以让“教师预先诊断出学生的理解程度，以便逐步搭建学习过程的脚手架”。因为是线上教学，所以无法现场指导学生通过做实验、观察得到实验结论。但可以通过实验视频的方式，加深和巩固学生对浓硫酸强氧化性的理解，指导学生搭建本节知识架构，帮助学生准备好事实性知识。
（二）学生发展空间分析
学生发展空间有三个维度：（1）知识层面。（2）能力层面。促使学生头脑中的知识功能化、思维路径化，全面提升解决实际问题的意识和能力。（3）心理层面。引导学生关注化学与社会发展，STS 等内容，感受真实情况下化学反应的整体性与复杂性，以及科学的应用价值。
“如果学生要在课堂之外使用知识，那么他们需要概念化地组织与使用知识”，“学生不仅要具备事实性知识的深厚基础，还要在概念框架的情景中理解事实与观点，以多种便于检索与应用的方法组织知识”。故拓展环节的设计是很重要的，要求教师有能力组织学习材料，帮助学生将学习材料纳入概念图中，并用多种方法演示知识迁移过程。 （三）实际问题背景下的教学活动设计
这个环节进阶的过程是，（1）进阶初段，训练学生文本阅读和提取主干知识的能力。我们可以用相应的纯文本素材让学生划出关键词，提取关键词。（2）进阶二段，训练学生知识与情景实际结合应用能力。我们可以设计由易到难的实际问题，让学生循序渐进地利用所学知识点解决这些问题，培养学生的知识应用能力。教师需要在综合难度大的地方多角度地阐述迁移思路，帮助学生形成思维建模。（3）进阶三段，学生实践及自我评价。我们可以改编高考真题或者其他素材，让学生进行实践及自我评价。这有助于教师及时引导学生修正任务。当然每个教师在设计此环节的时候，不必三段进阶都要有，可以根据学生的接受程度灵活安排。
笔者在此设计有关硫酸的进阶初段训练文本—— 两面的浓硫酸：
我们在做白糖变黑发糕实验时可以看见，将浓硫酸倒到白糖中，立刻冒出一阵烟雾，然后就剩下一堆黑色的残渣。要想将发糕成功地发起来，可以事先在白糖中加少量水。浓硫酸对碳水化合物很暴虐，留下碳，氢和氧都被浓硫酸当作水夺过去。衣物（主要成分是纤维）遇到浓硫酸会被烧个洞，也是类似原理。就连漂亮的胆矾遇到浓硫酸，也会被吓得全身都白了。但是浓硫酸碰到一些活泼金属，如铁、铝的时候，又变得“暖”起来。浓硫酸对待它们两个是“对你们凶是在保护你们，稀硫酸对你们才是温水煮青蛙呢”。
要求学生从中归纳浓硫酸的性质和对应的化学方程式，并判断是否属于化学变化。
进阶二段与实验优化结合的综合分析训练：
1.指出教材实验中的不足
（1）教材中的实验是在敞开体系中进行的，没有考虑到蔗糖被浓硫酸脱水后再与浓硫酸反应会放出二氧化硫等有毒气体;
（2）没有设置对反应生成物的检验，学生不容易察觉反应的本质。
2.提出改进思路
（1）实验在封闭体系中进行;
（2）增加尾气处理装置;
（3）增加对反应生成物的检验装置。
要求学生按照这个思路优化实验，并简单画出装置图。（如进阶三段的实验图）
进阶三段可以根据设计出来的优化图，进行与相关物质反应的综合设计。
按以上实验，固定蔗糖的用量为 10 g，第一个品红的用量（V品红∶V水=1∶4），高锰酸钾的用量（V高锰酸钾∶V水=1∶4），第二个品红的用量（V品红∶V水=1∶6），改变浓硫酸的体积和水的体积，通过简单比较法探究本实验的最佳水平。
【实验探究一】固定浓硫酸的体积为 8 ml，改变水的用量，实验记录如下：
〖问题 1〗以上实验怎么验证有二氧化碳生成？（第一个品红褪色，加热后又恢复，说明产物里面含二氧化硫，高锰酸钾和二氧化硫反应后颜色变浅。第二个品红不褪色，说明二氧化硫已经被完全除净，澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成）
〖问题 2〗根据实验记录可知，什么条件下黑发糕的高度最高？
根据以上的实验记录和结果可知，当浓硫酸的体积为 8 ml 时，加入 1.5 ml 的水，黑面包的高度最高。
【实验探究二】固定水的体积为1.5ml，改变浓硫酸的用量，继续进行探究，实验记录如下：
〖问题 3〗根据以上的实验记录和结果可知，什么条件下黑发糕的高度最高？（当水的体积为 1.5 ml 时，加入 9 ml 的浓硫酸，黑面包的高度最高）
〖实验结论〗本实验的最佳因素及水平是：当蔗糖的量为 10 g 时，加入 1.5 ml 水，9 ml 的浓硫酸，黑发糕的高度最高，现象最明显。
以上三段设计素材，教师可以自行改编，设计出环环相扣的知识链，从而建构出素养学习的模式。我们通过对实际问题的拆分，引导学生从学科视角认识问题、分析问题、解决问题。设计任务驱动，倡导绿色化学，培养环保意识，让学生感受当实验条件发生改变的时候，实验现象的差异性的事实;培养学生严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识，进一步将化学核心素养培养落到实处。
四、做好线上教学多维度数据报告的分析
为持续评估学生的学习情况，使我们的教学更适应学生的需求。教师要做好线上教学多维度数据报告的分析，以便课后对学生进行针对性的精准辅导。课后 AI 智适平台题库要储备事先分难度等级的各知识点，这样学生在课后完成教师布置的作业时，电脑就会自动记录生成每一位学生的知识点掌握情况。
线上教学不能替代线下教学，线上无法解决“让学生亲自动手实验，体会实验探究中的乐趣”，在较大程度上制约了学生对化学实验的深度思考。高中线上教学模式还有很多需要完善和改进的地方，线上智适平台的设计有待进一步加强。我们希望能通过探究新教学模式和体系去改变师生配比关系，整合出有效的融合了人工智能在内的教学方式，从而真正做到因材施教。
【参考文獻】
[1]琳达·达林·哈蒙德.高效学习[M].上海：华东师范大学出版社，2010
[2]刘 臣，于春华.化学教育（中英文）[J]2019，40（21）
[3]王红娜，张洪俊，张庆民.二氧化硫漂白性实验及黑面包实验的改进[J].教学仪器及实验，2008，24（1）
【作者简介】傅慧珍（1973— ），女，汉族，河北武清人，本科，南宁市银海三美学校化学教师，研究方向：化学教学与研究工作。
（责编 卢建龙）