资料来源：丁晓新．高中生原电池认识发展研究［硕士论文］．北京：北京师范大学，2014．

无论是基于核心素养的教学，还是已经开始的新一轮次的中高考改革，最终的目标都是立德树人。作为中学化学教师，我们希望通过化学课程的设置和课堂教学，一方面为国家培养人才，另一方面让学生懂化学、会生活！化学知识越丰富，生活品质越高！

核心素养是学生终身发展的重要基础。“任何学科的教学都不仅仅是为了获得学科的若干知识、技能和能力，而是要同时指向人的精神、思想情感、思维方式、生活方式和价值观的生成与提升。学科教学要有文化意义、思维意义、价值意义，即人的意义！” 而且“科学思维方式的培养要积极倡导原生态的教学（学习），让学生有更多的机会直接面对原生态的问题情境和文本本身，从而有更多自己原生态的思维介入。要积极倡导有高阶思维的深度教学，深度教学是指超越表层的符号教学，由符号教学走向逻辑教学和意义教学的统一”。实施深度教学是实现知识教学的丰富价值、实现学生知识学习与思维能力同步发展的必经之路。教师要引导学生超越表层的符号知识学习，进入知识的逻辑形式和意义领域，将符号学习提升为深层意义的获得，使学生学会思考、学会做人。

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课标”）明确提出，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。因此，落实学科核心素养的课堂教学要求教师积极创设真实且富有价值的问题情境，通过具体的问题情境，促使学生查阅文献、设计实验探究等，在问题解决过程中提升学生的化学学科核心素养。化学学科核心素养包括五个方面，即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。我们认为，要从四个方面入手来落实和促进学生核心素养的形成：选取有深度的教学主题；设计有深度的教学目标；开展有深度的教学实践活动；进行持续性的评价。遵循教育的发展规律，遵循学生的发展规律，遵循学科的发展规律；帮助学生形成内驱力，形成自我发展的需求和社会使命感，让学生自主地形成，不断地将素养内化。基于这样的思考，立足于全面育人，我们在课堂的组织和教学的评价中不断创新。

“深度学习”是指在教师的引领下，学生围绕具有挑战性的学习主题全身心地积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程。人大附中化学教研组从2012年开始一直坚持在课堂教学上探索，选择有深度的主题，利用核心知识，打破年级界限，进行递进式的整体教研；在课堂实践中，选取真实的、有深度的教学主题，设计有深度的教学实践活动。化学教研组利用这样的方法在同一主题下进行了几轮课堂教学实践，开展了一系列“深度”的课堂教学改进活动，形成了基于真实情境的问题解决系列课程。

2013年，我们“以模型建构促进学生认知发展的电化学教学”做了从早培、高一、高二、高三到大学先修，纵向跨年级、横向不同课程取向下的八节市级公开课的展示。首先，我们反思了传统电化学教学的不足：传统教学中为学生建立的原电池模型对学生的后续学习几乎是没有帮助的，而且容易造成学生的很多错误认知。通过大量的文献研究和实证研究，我们建立了新的、对学生的发展具有功能性的电化学模型。在电化学模型的基础上，我们又根据大量的实证数据建立了学生对电化学这个内容主题的认知发展层级模型（见图1），确定每个年级教学的认知发展点，基于学生认知发展层级模型，考虑不同年级学情，选取不同真实情境，我们设计了不同年级、不同课程取向的电化学教学。与原有教学相比，我们做了颠覆性的改变。高一必修2和早培先修课程以模型建构指导教学，建立学生对电化学的多角度认知。高二选修4丰富、优化了电化学认知模型，形成角度间的关联。高三电化学复习课促使学生形成系统认知，培养应用模型解决复杂问题的能力。选修1的教学侧重于运用认知模型解决生活中的实际问题，而实验化学侧重于实验探究，大学先修课程则旨在深化学生对电化学的认识，并培养学生设计电池的能力。根据认知发展层级模型的指导（见图2），我们选取了不同的真实素材，贯穿高一到高三的整个教学实践过程，在原有教学的基础上进行了教学实践的改进。

人大附中化学教研组的每位教师不忘初心，深耕细作，砥砺前行，为学生的成长、为教育的发展添砖加瓦，贡献自己的一分力量。近几年，化学教研组选取身边的化学，如“手机中的化学”“汽车中的化学”等不同的主题，完成了一系列基于真实情境的深度学习的课堂教学。例如，“手机中的化学”四节课既包括手机中的金属及化合物、手机中金属的回收和利用，也包括手机上的“元素周期表”，还有手机电池中的电量与电压。经过几个轮次的课堂教学实践和研究，建立了基于真实情境的问题解决能力层级发展模型（见图3），明确了学生在不同学段应具备的学科能力和素养，以此模型作为教师备课的依据。特别是在教学目标以及教学活动和评价设计的制定方面，该模型发挥了积极的指导作用。

如何促进教师的专业发展？化学教研组的做法就是依托课堂这个主阵地，利用同一主题在不同年级开展深度的课堂教学实践和研究，每次开展课堂教学研讨活动都是全组老师齐上阵，群策群力。“汽车中的化学”系列课程始于2016年，人大附中化学教研组受邀参与北京教育学院数学与科学教育评价研究中心主任张莉娜副教授主持的北京教育科学规划课题“北京市中小学生科学素养发展水平的评价研究——基于学习进价”（课题编号：CAA14006），以及“PISA视域下的学生科学类课程学习评价与教学改进”教师专题研修项目和“拾贝PISA，优化教学”数学与科学教师专题研修项目。六位老师从初三到高三在不同年级开展了六节“汽车中的化学（一）”整体进阶课堂教学探索，聚焦对物质性质不断深入的认识，包括金属材料探秘和尾气污染与控制、汽车中氮的转化和你的车窗、金属材料的回收和利用等，从此拉开了人大附中化学教研组汽车系列课程的序幕。

“汽车中的化学（二）”是我们承担的又一次区级公开课，课程内容覆盖初三到高三年级，依然是由骨干教师引领，青年教师负责开拓创新。在学生的认知发展层级模型和基于真实情境的问题解决能力层级发展模型的指导下，我们制定了随年级递进的教学目标：初三是认识汽车中的物质和反应；高一是从反应的角度认识氧化还原在汽车中的重要作用；高二是从汽车中应用的材料出发，宏观与微观相结合，从本质上理解“结构—性质—用途”的联系，以及从材料的发展史出发，理解如何用化学方法研究材料并改进材料，从方法层面让学生认识到化学在材料发展和社会进步中发挥着重要作用；高三则是通过“尾气净化技术和由一张尾气报告单想到的……”创设真实而复杂的教学情境，让学生系统运用已有知识和教师提供的文献资料，联系学生已有的生活经验和技能，以及已有的原理技术方面的知识进行分析比较，从而解决实际问题，践行社会责任，最终实现学生的综合发展。课程设计选取或相同或不同的真实情境，考虑不同年级学生的认知发展和学情，利用学科特点，着眼于宏观与微观的联系，通过模型分析与实验研究使学生感受物质的变化过程，引导学生通过自主探究强化创新意识，引导学生秉承科学精神，运用自己所学所想践行社会责任。如果说“汽车中的化学（一）”系列研究课的教学内容侧重于汽车功能的实现，那么“汽车中的化学（二）”系列研究课则聚焦于汽车背后的原理，将“物质—性质”联系在了一起（见图4）。

这样的系列课堂教学研究一下激起了老师们的热情，他们纷纷主动申请上课，于是“汽车中的化学（三）”系列课程很快就在2018年4月“上演”了。研究课尝试在原理的基础上进行优化革新（见表1和图5）。

“汽车中的化学（四）”掀起了汽车系列课程四部曲的高潮。研究课着眼于汽车未来发展的趋势，借助科技发展的最新成果——人工智能，思考将化学与人工智能相结合去实现人类需求的方法。在信息技术组老师的支持下，老师们学习人工智能的先进理论，推介人工智能方法，和学生一起在更开阔的空间里去思考化学的原理与科技的价值（见表2）。

经过几个轮次的高效学习和深入讨论，全组老师齐上阵，群策群力，努力寻找“人工智能—汽车—化学”三者之间的切入点和落脚点，最终以“化学与人工智能”为基点，从安全、极致、融合三个维度出发，形成了从早培八年级到高中二年级的八节研究课。有的课利用人工智能的虚拟现实技术和增强现实技术，直观地展示了汽车设备或材料的微观结构，如贺新、何谷和陈健伟等老师的课。

增强现实技术打破了传统教学平面、单一的模式，融合了视觉、听觉等多种元素，构建了三维立体的模拟环境，使得像汽车发动机中各部件的选材，有机化学中的微观分子结构，特别是高分子结构对其功能的影响等一些复杂、抽象和难以理解的教学内容以直观、新颖、具象、开放易懂的方式呈现出来，将原本枯燥、难懂的模型结构生动、灵活地呈现出来，能立体直观地显示出反应过程中各个分子结构的打散和重组过程，使学生更容易了解微观结构及化学反应过程，更好地帮助学生理解和落实化学核心素养“宏观辨识与微观探析”中的“结构决定性质，性质决定用途”，从而提高教学的效率。

有的课利用人工智能的机器学习方法，基于数据构建“组成—结构—性质”模型，预测未知材料的性能，设计适用于汽车特定位置的材料，选择更好的汽车燃料，如谷建勤和王珊珊两位老师的课。两位老师在课堂上利用人工智能领域的机器学习技术，通过数据和算法让机器从大量历史数据中学习规律，自动发现模式及用于预测汽油的参数和汽车不同位置使用的金属材料。

有的课从“安全”角度出发，利用汽车所使用的材料分析汽车的安全措施，或通过分析汽车内的化学变化设计汽车的智能控制系统，如晁小雨和刘丹两位老师的课。如何通过人工智能系统保障未来汽车的气体环境安全？需要实时监控车内环境，加上传感器的实时监测以及人工智能的主动操控。课堂上，教师利用人工智能领域的人机交互技术设置人机互动情境，将汽车内的人产生的二氧化碳气体捕捉到虚拟现实教学平台中，用pH计检测二氧化碳对蒸馏水的pH值的影响，将得到的参数再次整合运算，经过系统内部处理后展现在显示屏幕上。以此循环往复，构建仿真控制模型，模拟人机交互技术的流程，让学生深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系，将化学知识和人工智能技术有机融合在一起。这有利于加深学生的印象，更有利于学生感悟化学知识的价值和魅力。

人工智能技术对人类及社会发展意义重大，甚至有人认为人工智能所带来的社会进步和改变称得上第四次工业革命。“汽车中的化学（四）”系列课程精彩纷呈，听课的老师赞不绝口，这是因为每一节课都依托于老师们精心挑选的情境素材。在课堂上，教师利用一系列的问题线索，深入浅出，在充分调动学生已有化学知识的基础上，利用人工智能技术模拟开展人工智能视野下未来汽车设计和发展的活动，启发学生对人工智能服务于科学进步和人类需求展开思考，整堂课生机盎然，充满了活力！这样的课程设计既契合不同学生的知识水平，又满足了学生对认知和未来发展的需求。这样的教学活动既拓展了教师的知识面，使教师养成终身学习的风气，动态地看待化学原理在现代生产生活中的作用，又帮助学生体会到化学的广泛应用和化学在生产生活中的重要价值，赞叹化学对社会发展的重大贡献。

课标指出，重视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。在进行课堂教学设计和实施时，我们以主题为引领，将具体的知识融入真实的情境中，选择设置真实的层层递进的驱动性问题，促使学生不断思考、主动探究。在分析问题和解决问题的过程中，学生转变了学习方式，自主学习，发展思维。这样的做法切实提高了课堂教学效率，落实了化学核心素养培养。在完成了同一主题下的几轮基于真实情境的有深度的课堂教学实践的同时，化学教研组的老师们形成了如何设计以学科素养为导向的课堂教学的思路和方法（见图6）。

令教师收获最多的并不是最后的结果，而是在一遍遍磨课过程中相互间思维的碰撞及引发的深度思考。化学教研组一贯坚持的真实情境教学也给教师带来了改变：从开始接到某个公开课任务，教师被动地找素材，到后来老师们自主组建公开课素材积累的微信群，把平时看到的与化学有关的素材主动分享到群中，供大家讨论。而教师对教学的投入也越来越精益求精，有备课备到兴奋、满脑子都是教学设计的老师，也有每周都能发现新内容并加以引入，但又能批判地看待的老师。可以看到，我们要求的“真实”“深度”的课堂教学已经逐渐融入很多教师的日常工作中，而不仅仅限于那堂公开课。每次公开课后，老师们都会写总结反思，其中青年教师陈昊写道：“化学是我一生的挚爱，如何利用真实的情境，让抽象的概念和思想在中学课堂上生根发芽，做好科学的启蒙，其中的方法论值得我用一生去追求。”这也表达了化学教研组所有教师的共同心声。

继承人大附中化学教研组的优良传统，尊重学生学习学科的规律，尊重教育教学规律，坚持做好学问、做好教研、做好课堂教学。以扎实的学科知识、教学功底和饱满的教育热情对待学生，在课堂教学中追求真实的教学问题、深入的教学研讨、自然的教学过程、和谐的教学氛围、卓越的教学效果，致力于为国家培养全面发展的人才！ bxRirW0a8LqOh2EIdZb27vDxXOfnsFm4DEV1qYawu1qc2YlH5RXe0hIJjQyN5HmL