基于文獻閱讀的新型化學作業設計實施及反思

摘要：
“雙新”背景下的課程改革對作業設計提出了新要求?；趯瓢姹匦藿滩闹械奈墨I閱讀型作業的分析，指出該新型作業在培養學生科學素養及化學學科核心素養中的價值。以“海帶提碘”為情境設計基于文獻閱讀的新型作業，以及對作業實施的情況和過程進行評價，同時特別關注學生在完成此類新型作業過程中的想法與困惑，為后續進一步開展新型作業的設計提供有效的依據。

關鍵詞：
新型作業設計；

文獻閱讀；

科學素養；

學科核心素養；

海帶提碘

文章編號：
10056629（2023）05007306

中圖分類號：
G633.8

文獻標識碼：
B

作業的設計與布置是教師教學活動的一個重要環節，是學生學習的主要方式和重要組成部分。為進一步推進高中育人方式的改革，國家提出在2022年前全國普通高中全面實施新課程、使用新教材（以下簡稱“雙新”）?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課程標準”）提出立足于學生適應現代生活和未來發展的需要，充分發揮化學課程的整體育人功能，構建全面發展學生化學學科核心素養的高中化學課程目標體系［1］。

在推進“雙新”改革的熱潮中，廣大教師把目光投向了課堂教學的創新。他們立足課堂架構的探索，關注學生在課堂中的融入，提升學科核心素養在課堂教學中的落實，形式多樣的教學展示與創新活動令人耳目一新。與此同時，對應“課程標準”的創新作業的設計也受到人們的重視。如何巧妙地設計新型作業，充分發揮作業的育人功能，大力發展學生的學科核心素養值得深究。

1 新型作業的需求

傳統作業的功能往往定位于“知識的鞏固”與“技能的強化”上，較少關注對學生科學興趣的啟迪、科學思維的培養以及合作精神和創新意識的發展，應試訓練色彩比較濃重。這種重知識輕能力的作業以求得“標準答案”為目標，遠離學生的生活和社會實際，評價功能過于狹隘，評價手段趨于單一［2］，忽視學生思維結構、認知范圍、表達方式的個性化差異，使學生深陷機械刷題的泥沼，容易使其產生厭煩和倦怠的心態，敷衍應付，不求甚解［3］。

同時，以選擇題或填空題為題型的書面作業在傳統作業中占據大多數，偶有閱讀型、實驗設計型的開放性作業，很少有合作探究型、實踐操作型、調查走訪型、跨學科交叉等綜合運用性作業?！罢n程標準”提出，教師既要發揮課堂練習對學生化學學科核心素養的診斷作用，又要發揮課后作業對學科核心素養的發展功能，從而使“教、學、評”活動有機結合，同步實施，形成合力。當科學素養被窄化為學科知識，并在評價過程中被進一步窄化為機械背誦與解題能力時，科學探究與創新意識等化學學科核心素養的培養就無從談起。

2 文獻閱讀在發展學生核心素養中的作用

傳統的科學教育，往往是以教師教授科學概念與知識，學生被動接受與記憶的形式開展，這些知識有的是二手、甚至是多手的知識，在層層轉述的過程中摻雜了解讀人的主觀理解，有時會與第一手的文獻所表達的科學含義出現偏差。文獻是前人的知識積累，是用來描述他們在某些關心的問題上的發現與研究成果的文本，其內容一般比較全面且準確，是獲取信息的可靠來源?？茖W研究是在繼承和借鑒他人研究和發現的基礎上不斷進行新探索的過程，而文獻閱讀在這個過程中具有重要意義。

“課程標準”鼓勵教師增加學生查找文獻資料、深入閱讀分析文獻資料的活動。對科學文獻的閱讀理解和分析以及用科學語言邏輯嚴謹地表述等能力都是科學認知能力與科學素養的基礎要素，也是學生學習能力的重要組成部分。根據文獻和實際需要提出綜合性的探究課題，根據假設提出多種探究方案，評價和優化方案，以及能用數據、圖表、符號等處理實驗信息的能力是科學探究與創新意識這一學科核心素養的水平要求。所以設計基于文獻閱讀的新型作業并將其融入日常教學與評價，有助于培養和評價學生的科學閱讀能力、邏輯推理能力及科學表述能力。

3 基于文獻閱讀的新型作業設計示例

新型作業應緊密聯系學生的學習和生活實際，體現科學、技術、社會和環境發展的成果，注重真實情境的針對性、啟發性、過程性和科學性。根據測試任務和情境需要，系統地梳理解決問題所要運用的化學知識與方法，注重考察學生靈活運用結構化知識解決實際問題的能力?；谖墨I閱讀的新型作業設計，首先需基于“課程標準”制定科學合理的作業目標，從課時到單元，落實學科知識與核心素養；
其次是檢索、篩選符合作業目標和學生認知水平的文獻，對英文原版文獻進行譯制；
最后結合文獻與作業目標，設計、編制若干題目，在題目設計時要關注難度、梯度與知識結構，并融入合作探究、實踐操作、調查走訪及跨學科交叉等類型的問題。

3.1 滬科版必修教材中的文獻閱讀型作業

滬科版高中化學必修教材每一章末的“本章復習”內都設置了基于文獻閱讀的新型作業，現以第2章“海洋中的鹵素資源”章后文獻閱讀作業（如圖1所示）為例進行分析。

3.1.1 作業目標分析

氧化還原反應知識貫穿整個中學化學學科知識體系。文獻第一段簡述了化學發光反應的原理，第二段以魯米諾試驗中的發光過程為例對化學發光反應背后的氧化還原過程進行了闡釋。

通過分析化學發光氧化還原反應的原理，學生能認識到化學反應可以實現化學能與其他能量形式的轉化，知道化學反應體系能量改變與化學鍵的斷裂和形成有關，除了燃燒反應中的熱能形式和原電池中的電能形式以外，化學發光反應中的能量變化也可通過光能形式實現。通過分析魯米諾在接觸血紅蛋白中的亞鐵離子時發生的氧化還原反應，考察學生依據氧化還原反應原理分析、解釋有關實驗現象的能力，發展學生“能運用化學變化的規律分析說明生產、生活實際中的化學變化”這一變化觀念與平衡思想素養。

3.1.2 文獻文本分析

教材所選文獻以英文原版形式呈現，并規范標注了文獻來源，營造文獻閱讀的真實感?？茖W文獻以原貌呈現表明文獻非編者杜撰，學生在閱讀中可以體會真實性與科學性的文獻閱讀原則。教材編者特意選擇有一定科普性的文本，而非專業性特別強的學術論文，其中雖包含部分專業名詞，但對于英語閱讀能力較好的高中生，在課下借助網絡等資源檢索相關背景知識和專業名詞，或通過小組討論，是能夠理解文獻所要說明的科學現象或科學原理的。而對于專業英文閱讀比較吃力的學生，教材配套的教參中也給出了對應的中文譯文，方便教師進行分層教學。

3.1.3 作業實施建議

魯米諾反應實驗是一個常見的趣味化學實驗，教師可以在文獻閱讀活動前先組織學生試做魯米諾反應，以激發學生對反應發光背后科學原理的探究興趣，再以文獻閱讀的形式解決學生的疑惑，引導學生感悟完整的科學探究過程。由于該作業中的文獻文本僅節選了兩段，對于有進一步探究興趣的學生，教師可輔助他們查閱完整的文獻，或通過檢索關鍵詞等方式，查閱其他與化學發光氧化還原反應和魯米諾反應相關的中英文文獻，豐富、拓展學生的知識體系，并可布置實踐、展示型的作業，學生可通過制作科普短視頻、科普海報或演示文稿展示等形式，分享自己在動手實驗和文獻閱讀中的收獲。

3.1.4 作業題目分析

在文獻之后，教材編者精心設計了若干開放性作業，以評價學生是否具備文獻閱讀的科學素養及信息定位、理解、評價和反思等高階閱讀策略，以及在情境中通過科學而嚴謹的語言文字準確地表達主張的能力。

問題（1）：魯米諾又稱發光氨。你知道魯米諾與亞鐵離子接觸時為什么會發出藍綠光？

回答該問題，需要綜合文獻中的兩個信息，一是魯米諾被氧化時會發出藍綠色的冷光，二是血紅蛋白中的亞鐵離子可以氧化魯米諾。

問題（2）：你了解化學發光反應的原理嗎？在你所學的化學反應中，哪些也伴隨光能的釋放？

化學發光原理即文獻第一段所闡述的內容，學生只要基于對文獻內容的理解，準確定位所需信息，通過自己的語言組織闡明即可完成作答；
第二問并不限制“標準答案”，鼓勵學生發散式思考，學生既可依據課內所學知識作答，如燃燒這一發光發熱的氧化還原反應，也可通過查閱其他資料進行作答。

3.2 基于“海帶提碘”情境的文獻閱讀新型作業設計

“海帶提碘”來自于滬科版高中化學教材必修第一冊第2章的第3節，之所以可以從海帶中提取碘，教材僅用一句話進行說明：“海洋中的海帶等海藻類植物具有富集碘的能力，海帶或海帶灰在水中浸泡時，所含的I－進入水中”。在日常教學中發現，學生常常對于海帶中碘元素的存在形式，以及僅通過浸泡是否能有效地將海帶中的碘元素提取出來等問題產生疑問。針對這一問題查閱到相關文獻［4］（如圖2所示）。為便于學生閱讀，將英文原版文獻譯成中文，并設計了如下作業。

閱讀文獻，思考下列問題。

海帶屬海藻類植物，因其碘元素代謝過程中可以實現“碘的運輸”而受到密切關注，其通過生產釋放碘（I2）和有機碘化物（一碘甲烷和二碘甲烷）代謝掉體內的氧化性物質，以避免其帶來的損傷（抗氧化作用）。研究發現一種釩碘過氧化物酶（V-IPO）在這個過程中起到了關鍵的作用。

大型海藻、細菌和除脊索類之外的動物會在V-IPO的催化下，利用從海水中吸收的碘離子（I－）與體內的過氧化氫（H2O2）反應轉化為次碘酸（HIO），這一過程被稱作“依賴性過氧化擴散”。生成的HIO可能會發生以下三種轉化，即（1）擴散到細胞質中進行富集；
（2）反應生成易揮發的有機碘化物；
（3）在質外體與I－反應生成I2，進而轉移到細胞質中儲存或釋放。圖3部分說明了I－作為抗氧化劑的價值。碘化物可以作為細胞系統中的還原系統，一旦被氧化即可用于代謝或儲存在細胞內，或者直接轉化成有機碘化物揮發掉或是碘單質升華掉，以避免在體內過度富集。

（1） 海洋中的I－進入海帶體內，可以起到抗氧化的生理作用，請你歸納這段文獻中提到的三種價態的碘元素（I－、 I2和HIO）的物理、化學性質。

（2） 陸生植物體內沒有像海帶中的I－這樣的抗氧化劑，但也可以通過產生諸如抗壞血酸、多酚類和類胡蘿卜素等物質替代，你在生活中吃的什么食物可以起到類似的抗氧化作用？

（3） 請課后上網查閱本篇節選文獻的英文原版，談一談碘元素在生命活動中的重要性。

答案：（1）I－可溶于水、有還原性，I2可以升華，HIO有氧化性等；
（2）富含維生素C的水果、蔬菜等；
（3）要點：碘是新陳代謝和生長發育必需的微量營養元素，是人體合成甲狀腺激素的主要原料。而甲狀腺激素參與身體新陳代謝，促進人體尤其是大腦的生長發育。碘可以降低某些癌癥的發病幾率。

本篇文獻的選擇基于“從海帶中提碘”的教學目標，為學生提供海帶富集碘的生物學背景知識，補上了碘元素循環的關鍵一環?；谖墨I設計了三個問題，落實能依據元素價態及變化分析氧化還原反應的過程及氧化劑和還原劑；
能描述通常情況下碘單質的顏色、狀態、在水或有機溶劑中溶解性等性質及碘易升華的特性；
能以海帶提碘為例，從化學角度分析從資源到產品的轉化途徑，分析碘元素在生產生活和生命活動中的意義等作業目標。第（1）問旨在鞏固課內知識，如對不同價態碘元素的物理、化學性質的考查；
第（2）問結合本章所學氧化還原的原理，考查學生尋找、應用相關原理解釋生活中的一些現象的能力；
第（3）問則是一道開放性的跨學科問題，旨在通過打破學科界限使學生明白要解決復雜問題就需要綜合不同學科的知識協同解決［5］。

4 基于文獻閱讀的新型作業的實施情況分析

在本學年進行必修第一冊第2章的教學時，我們將幾道基于文獻閱讀所設計的新型作業放置于周末練習（由于文獻閱讀作業題目往往具有開放性，并需要學生上網查閱資料及文獻原文，故不限制作業完成時間）中，并對高一年級392名學生進行問卷調查。以上述“海帶提碘”作業為例對實施過程中得到的反饋作以下分析。

4.1 作答情況分析

對學生的作答情況進行了歸類、統計，第（1）問的具體情況如表1所示。

該問與學生剛剛學習的碘及相關化合物的性質聯系較大，結合上一節對氧化還原概念的認識，大部分學生能夠作答，但也出現了因概念掌握不扎實而導致的若干錯誤。該問原本期望學生能在閱讀文獻之后，結合文中描述的海帶通過吸收海水中的I－以實現消除自身代謝產生的氧化性物質（如H2O2）的過程分析其中涉及的含碘物質及表現出的物理、化學性質，但部分學生在作答時并沒有仔細閱讀、分析所給的文獻文本，仍是從自身課內所學知識進行作答。這也反映出學生對此類基于文獻閱讀的作業的分析方式不熟悉，不知道該如何作答，凸顯出在日常練習中增設此類基于文獻閱讀的新型作業的重要性。

第（2）問的作答中，學生普遍能回答出蔬菜、水果，或者更具體化的橙子、胡蘿卜、西柚等答案。一方面，學生具備相關的生活常識，另一方面，大部分教師在氧化還原反應相關教學的引入時，都會以食物或身邊的氧化還原現象作為情境，學生比較熟悉。

第（3）問的作答中，幾乎所有的學生都回答到碘元素在人體甲狀腺激素分泌中的重要作用，但鮮有其他答案。在文獻原文的其他部分詳細闡述了碘元素除了在人體健康中具有重要作用外，在農作物的生長過程中同樣意義重大。從學生的作答中可以看出，大部分學生并未按要求查閱資料，僅是憑自身的知識儲備作答。

4.2 學生在完成基于文獻閱讀的新型作業中的想法或困惑

題目之后設置了問卷，調查學生在完成此類文獻閱讀新型作業過程中的想法或困惑，通過對問卷反饋進行整理分析，學生在完成此類作業時的想法或困惑主要有以下幾種：

（1） 回答此類題目不同于選擇題、填空題只要算出結果就行，更重要的是語言的表述，怎么組織語言，哪些該寫、該怎么寫都是至關重要的。思路一定要打開，遇到開放式的問題，不能太局限，但也不能天馬行空，要能自洽。

（2） 文獻閱讀題需要把握知識的整體性及貫通性，仔細閱讀材料，并結合跨學科思辨能力與課本內的知識，對題干的本質以及題目的根本目的進行綜合分析。

（3） 有助于培養學生思考、創新、綜合分析的能力，而不是拘泥于陳舊的背誦式的學習，突出了化學的實用性和科學性，在做題過程中豐富了學生的知識儲備，鼓勵學生多加探索，爭做創新型的學習者。

（4） 在較長文本閱讀時耐心不夠，急于回答后面的問題，還沒完整閱讀文獻就作答。以解題為首要目標，忽視文獻閱讀在對自身科學素養培育中的作用。

（5） 無法快速在文章中準確找到想要的信息，在答題時抓不住重點，一股腦全抄下來不現實，但在提煉的過程中又怕錯過重要信息。

（6） 習慣于接受教師總結好的知識點，不擅長自己去分析如此大量的信息，從中總結歸納知識及知識間的邏輯關系，對于需要在閱讀文獻后用自己的語言提煉、總結相關原理的題目不太適應。

5 總結與反思

5.1 理性審視新型作業的評價功能

基于“雙新”課程改革理念下的作業評價，其指導思想應該是“用發展的眼光來看待學生”，作業評價也應由過去純粹對知識結果的關注轉向對學生現今乃至終生發展的整體關懷。

從問卷反饋結果可以看出，學生在作答此類基于文獻閱讀的新型作業時，的確存在著對文獻文本的重視程度不夠、提煉文本中核心概念或相關信息的能力不足等問題，這與前述對學生作答情況的分析中所得到的結論相吻合，也是傳統的知識傳授型教學模式的必然結果。但同時也可以看出，學生對此類新型作業可謂是又愛又恨：一方面由于缺失相關能力的培養導致感覺此類問題很難，另一方面又深知這樣的綜合分析、創新思辨、邏輯表述的能力在日后的學習和成長中是多么的重要。新型作業的診斷性評價功能可以促使學生充分認識自己，挖掘學習潛力，培養自主學習能力，實現持續的全面發展。

5.2 發揮新型作業在學科核心素養發展中的作用

學生在完成基于文獻閱讀的新型作業的過程中，可同時發展閱讀和表達的雙向能力。閱讀是輸入，表達是輸出，閱讀的核心是理解和建構，表達的核心是邏輯和適切［6］。面對陌生的閱讀情境和龐大的閱讀信息量，學生需要發展和構建信息定位、理解、評價和反思等高階閱讀策略。文本的選擇和問題的設置往往處于一定的真實情境之中，學生在作答時可發展其準確把握閱讀情境、精準理解設問立意、高效篩選信息、整合資源、處理矛盾，最終通過語言文字或數學符號等進行轉換，準確、適切地表達主張的學科核心素養。文獻同時可以成為課堂教學內容的有效補充，培養學生的科學思維，例如上述基于“海帶提碘”情境的文獻有效回答了學生對海帶中碘元素的存在形式的疑問，同時兼具趣味性和實用性的易讀文本又可激發學生的科學興趣和主動探究的創新意識，如上述魯米諾發光實驗。

在新型化學作業的設計、實施與評價中，應充分發揮教與學雙方的主動性和互動性。教師在作業設計環節要兼顧不同的評價層次和目標要求；
在作業實施環節及時對學生進行認知策略的指導；
在作業評價環節用原創性的觀點和思路擺脫反復的應試訓練帶來的思想僵化，關注學生思維的靈活性和批判性，打破標準答案的限制，發展學生基于證據進行推理，基于質疑展開論證等學科核心素養。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）［S］. 北京：
人民教育出版社， 2020.

［2］何如濤. 新課改下初中化學作業設計、評價的實踐與思考［J］. 化學教學， 2005， （9）：
18～19.

［3］莫尊理， 柳雯雯等. 新課程背景下高中化學作業套餐的設計與評價［J］. 化學教育（中英文）， 2011， 32（12）：
31～33.

［4］Medrano-Macías J.， Leija-Martínez P.， Gonzlez-Morales S.， Jurez-Maldonado A. and Benavides-Mendoza A.. Use of Iodine to Biofortify and Promote Growth and Stress Tolerance in Crops［J］. Front. Plant Sci， 2016，（7）：
1146.

［5］胡樂萌. 基于真實情境的“溴和碘的提取”新型作業設計［J］. 化學教學， 2022， （5）：
78～82.

［6］張鋒， 張靜榆. NGSS對生物學開放性試題設置與教學的啟示［J］. 福建基礎教育研究， 2021， （4）：
119～121.