基于學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的元素化合物教學(xué)研究

侯麗麗 劉晶 于少華 王磊

摘要： 元素化合物教學(xué)一直困擾著很多一線教師，物質(zhì)多樣的性質(zhì)、物質(zhì)間繁雜的化學(xué)反應(yīng)使大多數(shù)元素化合物教學(xué)顯得低效甚至無效。二維圖從物質(zhì)類別和核心元素價態(tài)兩個維度將元素化合物的性質(zhì)進行整合，給予學(xué)生學(xué)習元素化合物的思維方法，幫助學(xué)生發(fā)展證據(jù)推理、科學(xué)探究等方面的核心素養(yǎng)。以“鐵及其化合物”單元整體教學(xué)為例，對如何在教學(xué)實踐中發(fā)揮二維圖的功能以及培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的方法等進行初步的探討。

關(guān)鍵詞： 核心素養(yǎng); 元素化合物教學(xué); 二維圖

文章編號： 10056629（2019）7004403中圖分類號： G633.8文獻標識碼： B

元素化合物內(nèi)容作為高中化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面有哪些突出作用？傳統(tǒng)的元素化合物教學(xué)有哪些弊端？鐵及其化合物內(nèi)容作為元素化合物內(nèi)容的基礎(chǔ)，如何在教學(xué)中使二維圖的認識思路落地？如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)？針對以上問題進行教學(xué)實踐研究，探索元素化合物的教學(xué)策略，為一線教師的元素化合物教學(xué)提供一些指導(dǎo)性建議。

1 新課標對元素化合物的核心素養(yǎng)要求

高中必修化學(xué)課程設(shè)置了主題內(nèi)容，旨在促進全體學(xué)生在宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知、變化觀念與平衡思想、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識以及科學(xué)態(tài)度與社會責任五大化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)方面都有一定的發(fā)展[1]。其中，元素化合物的教學(xué)側(cè)重于培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)，與此同時還起著物質(zhì)分類、氧化還原、離子反應(yīng)等概念性教學(xué)內(nèi)容在元素化合物學(xué)習中的指導(dǎo)作用。

2 傳統(tǒng)元素化合物教學(xué)的弊端

2.1 重知識輕能力的被動學(xué)習容易走入單純記憶誤區(qū)

傳統(tǒng)的元素化合物教學(xué)注重化學(xué)知識體系的科學(xué)性和系統(tǒng)性，圍繞某種具體的物質(zhì)進行細節(jié)化教學(xué)，關(guān)注點放在具體物質(zhì)的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、用途與制法。教師在授課中往往更注重知識本身和知識的縱向發(fā)展，這樣教授的知識不具備遷移價值，學(xué)生不具備預(yù)測其他陌生物質(zhì)性質(zhì)的思路方法，就知識學(xué)知識的痕跡很重，同時又忽視了學(xué)生實驗探究能力的培養(yǎng)，淡化了學(xué)生的自主學(xué)習意識和認識發(fā)展過程[2]。

2.2 重動手輕思維的實驗容易形式化，缺乏動態(tài)邏輯思維和創(chuàng)新思維培養(yǎng)

傳統(tǒng)的元素化合物教學(xué)中的實驗功能更多地體現(xiàn)在激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣以及簡單的實驗驗證功能上，沒有充分發(fā)揮實驗在知識教學(xué)中的支撐作用[3]。例如在鐵及其化合物教學(xué)中，F(xiàn)e（OH）2的制備幾乎成了唯一的重點，往往忽略了實驗在幫助學(xué)生建構(gòu)Fe、 Fe2+和Fe3+的相互轉(zhuǎn)化思想方面的功能，忽略了性質(zhì)實驗在培養(yǎng)學(xué)生形成元素化合物性質(zhì)研究思路方面的功能。

2.3 重細節(jié)輕整合的教學(xué)容易導(dǎo)致學(xué)時壓力大進度緊張

在化學(xué)1元素化合物知識的教學(xué)中，有教師反映教學(xué)時間不夠，認為新課程將原來兩年的內(nèi)容壓縮在36學(xué)時內(nèi)很難完成。究其原因在于有的教師過于關(guān)注細枝末節(jié)內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)生感覺化學(xué)很零散，記憶的內(nèi)容很多;有的教師忽視了核心知識的內(nèi)在聯(lián)系，忽略了核心知識的價值功能。例如，進行鐵及其化合物教學(xué)時，將鐵單質(zhì)、鐵的氧化物、鐵的氫氧化物、鐵鹽、亞鐵鹽進行逐一教學(xué)，缺少核心思想和方法，沒有進行整合統(tǒng)籌，造成學(xué)時不夠，效果也不理想。

3 基于學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的“鐵及其化合物”的單元整體教學(xué)研究

鐵及其化合物教學(xué)的核心目標是幫助學(xué)生初步形成研究元素化合物性質(zhì)的思路和方法。在實驗過程中，感受實驗是學(xué)習化學(xué)、體驗化學(xué)和探究化學(xué)的主要途徑，體會理論知識在實驗探究中的具體應(yīng)用。在此過程中，發(fā)展學(xué)生“模型認知”“科學(xué)探究”等學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.1 核心任務(wù)

本節(jié)課的核心任務(wù)是利用類別和價態(tài)兩個維度進行鐵及其化合物性質(zhì)和制備的學(xué)習，圍繞這一核心任務(wù)建立如圖1所示關(guān)系。

3.2 教學(xué)活動

具體授課過程分為三個階段，見表1。

學(xué)習階段學(xué)習內(nèi)容學(xué)生活動設(shè)計意圖

第一階段： 課前任務(wù)1： 課前自主閱讀并梳理鐵及其化合物的物理性質(zhì)

任務(wù)2： 自主建構(gòu)鐵及其化合物二維圖小組合作學(xué)習，梳理鐵及其化合物的物理性質(zhì)

自主建構(gòu)鐵及其化合物二維圖（核心元素價態(tài)—物質(zhì)類別）

（1） 將不具備素養(yǎng)發(fā)展功能的細枝末節(jié)的知識進行課前處理，凸顯課上核心素養(yǎng)培養(yǎng)，提高實效性

（2） 探查學(xué)生模型的自主建構(gòu)情況

第二階段： 課上任務(wù)1： 預(yù)測FeSO4可能具有的化學(xué)性質(zhì)并闡述預(yù)測依據(jù)

任務(wù)2： 設(shè)計實驗方案驗證預(yù)測并闡述依據(jù)

任務(wù)3： 動手實驗并交流匯報實驗成果

任務(wù)4： 盡可能多地設(shè)計制備FeSO4的途徑并用方程式表述

任務(wù)5： 優(yōu)化實驗室制備FeSO4的方案并動手實驗

任務(wù)6： 檢驗制備FeSO4成功與否

任務(wù)7： 對于FeSO4溶液的保存提出合理化建議

任務(wù)8： 回顧探究學(xué)習過程，談收獲小組匯報

進行評價修正

小組匯報

進行評價修正

動手實驗并匯報

小組匯報

進行評價修正

動手實驗并匯報

小組匯報、交流修正、動手驗證

小組匯報、交流

小組匯報、交流（1） 通過組間匯報交流、評價及教師的追問，深化對二維圖的認識，體會這種工具的價值功能，培養(yǎng)模型認知核心素養(yǎng)

（2） 通過設(shè)計、評價并動手實施方案、反饋交流實驗成果，初步形成設(shè)計實驗方案的一般思路，培養(yǎng)學(xué)生實驗探究能力

（3） 通過組間匯報交流、評價及教師的追問，內(nèi)化對二維圖的認識，提高模型認知核心素養(yǎng)

（4） 運用化學(xué)符號表征物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，靈活運用二維圖將問題化整為零

（5） 深化二維圖的運用，建立從類別及價態(tài)兩個角度預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)、完成制備、檢驗及產(chǎn)品保存任務(wù)的核心思想

（6） 對學(xué)習過程進行反思提升，深化二維圖的價值功能，掌握元素化合物學(xué)習的思維方法

第三階段：

課后延續(xù)學(xué)習效果，設(shè)計自我評價任務(wù)： 預(yù)測FeCl3的性質(zhì)并設(shè)計驗證、制備、檢驗方案自主獨立完成

自我評價從亞鐵鹽代表物的研究到鐵鹽代表物的研究，不斷內(nèi)化二維圖的價值功能，逐步感悟元素化合物學(xué)習的思維方法

3.3 教學(xué)效果

實踐證明： 這樣基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的元素化合物整體單元設(shè)計較以往的教學(xué)設(shè)計更加清晰、更有效率，教學(xué)效果有了明顯的改觀。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1） 有利于教師在教學(xué)中進行整體規(guī)劃、統(tǒng)籌安排，提高課堂實效。

教師在對知識本體內(nèi)容及背后所承載的核心素養(yǎng)發(fā)展功能價值的深入理解的基礎(chǔ)上，對教學(xué)內(nèi)容和素材資源進行整合，既可以突顯核心知識學(xué)習的學(xué)科思想、方法及功能價值，又能解決教師課時不夠的難題。

（2） 有利于學(xué)生在元素化合物學(xué)習中對知識體系系統(tǒng)全面的認識，提高學(xué)習力。

學(xué)生經(jīng)歷了性質(zhì)預(yù)測、驗證到物質(zhì)制備、檢驗等一系列的學(xué)習任務(wù)，形成了一套比較完善的研究、學(xué)習元素化合物的方法。運用二維圖可以將他們認為比較零散的知識統(tǒng)籌起來進行系統(tǒng)學(xué)習，自主完成物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，打破以往學(xué)習元素化合物時死記硬背的僵局，從而突破難點，提升學(xué)習效果。

（3） 有利于提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

單元整體教學(xué)往往要圍繞一個主題進行研究學(xué)習，突出內(nèi)容和過程的聯(lián)系性和整體性。教師的教學(xué)視野從單課時的微觀范疇轉(zhuǎn)向更為寬闊的單元宏觀范疇，設(shè)置有思維梯度的學(xué)習任務(wù)，通過注重學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的階段性和層次性，可持續(xù)地發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

4 基于學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的元素化合物教學(xué)的幾點建議

4.1 圍繞元素化合物中的核心內(nèi)容進行整合教學(xué)

化學(xué)必修1培養(yǎng)的是學(xué)生的基本化學(xué)素養(yǎng)，掌握核心內(nèi)容尤為重要，對一些細枝末節(jié)的知識點到為止。以鐵及其化合物的單元整體教學(xué)為例，對于鐵及其化合物中的一些物理性質(zhì)與用途屬于辨識類知識，了解記住即可，不需要花費過多時間，設(shè)計為課前自學(xué)任務(wù)即可有效達成教學(xué)目標。真正需要花費精力設(shè)計的應(yīng)該是如何以學(xué)習鐵及其化合物化學(xué)性質(zhì)為載體，發(fā)展學(xué)生學(xué)習元素化合物性質(zhì)的思路和方法，提升學(xué)生證據(jù)推理與模型認知核心素養(yǎng)。將具有相同價值功能的亞鐵鹽和鐵鹽教學(xué)內(nèi)容進行整合，選取具有核心價值的FeSO4素材作為載體幫助學(xué)生形成從物質(zhì)類別以及核心元素價態(tài)角度研究無機物性質(zhì)的思路和方法，提高教學(xué)效率。

4.2 從以物質(zhì)為核心的元素化合物知識教學(xué)轉(zhuǎn)化為以元素為核心的核心素養(yǎng)教學(xué)

核心素養(yǎng)培養(yǎng)的過程中進行單元整體教學(xué)是尤為重要的，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)不是一朝一夕就能達成的，它需要循序漸進，需要整體規(guī)劃。在初高中知識銜接時復(fù)習物質(zhì)類別的通性，構(gòu)建物質(zhì)類別的維度;在氧化還原反應(yīng)的學(xué)習中建立核心元素化合價的維度，完善二維圖的本體內(nèi)容;在鈉及其化合物的學(xué)習中初步構(gòu)建和運用二維圖;在鐵及其化合物的學(xué)習中就可以將教學(xué)重點放在引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建并運用二維圖方面，基于典型代表物進行學(xué)習;到硫及其化合物時基于轉(zhuǎn)化關(guān)系進行學(xué)習，學(xué)生可以自主、隱性地運用二維圖;到氮及其化合物時則完全可以基于轉(zhuǎn)化關(guān)系進行學(xué)習，同時，對化學(xué)與社會、化學(xué)與能源等問題進行初步探討，拓展二維圖的價值功能，體現(xiàn)核心素養(yǎng)融合態(tài)培養(yǎng)的特點。核心素養(yǎng)培養(yǎng)的主體是學(xué)生，需要經(jīng)歷這樣一系列的發(fā)展過程，在教學(xué)中教師應(yīng)該不斷去激發(fā)和滿足學(xué)生的發(fā)展需求，為學(xué)生不斷搭建實現(xiàn)進階發(fā)展的平臺。

4.3 幫助學(xué)生建立研究物質(zhì)性質(zhì)的思路和方法是元素化合物教學(xué)的重中之重

學(xué)生在必修1中要學(xué)習大量元素化合物知識，建立研究物質(zhì)性質(zhì)的思路和方法至關(guān)重要。運用二維圖，在進行某元素的典型代表物質(zhì)性質(zhì)的學(xué)習時，學(xué)生經(jīng)歷預(yù)測、驗證、制備、檢驗、轉(zhuǎn)化等一系列任務(wù)的學(xué)習過程，形成研究物質(zhì)性質(zhì)的思路和方法，該方法輻射到其他含有該元素的物質(zhì)，具有統(tǒng)攝作用，為學(xué)生學(xué)習元素化合物知識提供了方法指導(dǎo)。以鐵及其化合物的單元整體教學(xué)為例，這種思維方法不僅貫穿了整個必修1的教學(xué)，而且可以延伸發(fā)展到必修2的元素周期律的教學(xué)。二維圖與周期律的結(jié)合可以完善學(xué)生對陌生物質(zhì)的認識，幫助學(xué)生構(gòu)建整個高中階段元素化合物學(xué)習的知識體系。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學(xué)課程標準[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018.

[2][3]姜言霞， 王磊， 支瑤. 元素化合物知識的教學(xué)價值分析及教學(xué)策略研究[J]. 課程·教材·教法， 2012， （9）： 106～112.