利用情境與問(wèn)題“雙驅(qū)動(dòng)”提升化學(xué)核心素養(yǎng)

黃志清

【摘 要】本文以《氨氣的性質(zhì)》問(wèn)題探究性教學(xué)設(shè)計(jì)為例，例析情境與問(wèn)題“雙驅(qū)動(dòng)”助力化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的具體做法，在真實(shí)問(wèn)題情境中借助問(wèn)題鏈開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，即以“化學(xué)的眼光”和“化學(xué)的頭腦”設(shè)置有深層價(jià)值、貼近 STSE 發(fā)展、符合學(xué)生心理發(fā)展階段和認(rèn)知發(fā)展水平的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)、合作探究、組際交流深刻理解并靈活應(yīng)用知識(shí)，不斷提升思維能力和問(wèn)題解決能力。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)核心素養(yǎng) 問(wèn)題情境 問(wèn)題鏈 探究能力

【中圖分類號(hào)】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2019）06B-0100-03

蘇霍姆林斯基說(shuō)過(guò)，當(dāng)我們的學(xué)生在離開(kāi)校園的時(shí)候，帶走的不應(yīng)該只有知識(shí)，更重要的是對(duì)理想的追求。宋心琦教授也曾認(rèn)為：“中學(xué)化學(xué)教學(xué)能夠使學(xué)生終身受益的不是具體的化學(xué)專業(yè)知識(shí)，而是影響他們世界觀、人生觀和價(jià)值觀的化學(xué)思想觀念;不是諸如分類實(shí)驗(yàn)、計(jì)算等特殊的方法和技能，而是影響他們思維方式和問(wèn)題解決能力的、具有化學(xué)特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)論和方法論?！?/p>

筆者認(rèn)為核心素養(yǎng)視野下的化學(xué)教學(xué)不能局限于具體的化學(xué)知識(shí)的掌握，應(yīng)該著力引導(dǎo)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的深度理解和靈活應(yīng)用，注重學(xué)生思維能力、問(wèn)題解決能力、社會(huì)擔(dān)當(dāng)意識(shí)和科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，而這些品質(zhì)是在真實(shí)問(wèn)題情境中、在長(zhǎng)期教學(xué)實(shí)踐中逐漸培養(yǎng)起來(lái)的。因此，在教學(xué)過(guò)程中，必須堅(jiān)持以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，精準(zhǔn)把握“知識(shí)”“情境”“問(wèn)題”“素養(yǎng)”四個(gè)要素的定位與聯(lián)系，立足三維教學(xué)目標(biāo)綜合考量學(xué)生的認(rèn)知水平與即將要達(dá)成的認(rèn)知間的差距，以真實(shí)教學(xué)情境為“導(dǎo)火索”設(shè)計(jì)深層價(jià)值且貼近生活、生產(chǎn)實(shí)際的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，讓學(xué)生在自主、合作（組內(nèi)、組際）探究問(wèn)題、解決問(wèn)題中體驗(yàn)和感受知識(shí)的發(fā)生、發(fā)展全過(guò)程，從而內(nèi)化與價(jià)值問(wèn)題有關(guān)的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、社會(huì)擔(dān)當(dāng)意識(shí)和科學(xué)探索精神。本文以《氨氣的性質(zhì)》問(wèn)題探究性教學(xué)設(shè)計(jì)為例，例析情境與問(wèn)題“雙驅(qū)動(dòng)”助力化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)落地生根。

一、教學(xué)目標(biāo)分析

（一）知識(shí)與技能

1.掌握氨氣的物理和化學(xué)性質(zhì)，了解氨氣的用途。

2.提高規(guī)范操作能力、實(shí)驗(yàn)觀察能力及分析歸納的思維能力。

（二）過(guò)程與方法

1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)的觀察和分析，體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，強(qiáng)化科學(xué)探究的意識(shí)。

2.培養(yǎng)觀察能力、思維能力和應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)新知識(shí)的學(xué)習(xí)能力。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

1.通過(guò)學(xué)習(xí)合成氨方法的發(fā)明及其對(duì)解決人類糧食問(wèn)題的重大貢獻(xiàn)，認(rèn)識(shí)化學(xué)合成在人類社會(huì)中的重要地位，體會(huì)科學(xué)家對(duì)科學(xué)事業(yè)的推動(dòng)作用。

2.不斷引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)認(rèn)真仔細(xì)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和努力探索的優(yōu)良品質(zhì)，并逐步培養(yǎng)其創(chuàng)新精神。

二、教學(xué)過(guò)程

（一）引用的教學(xué)情境

1.氮的使用。遠(yuǎn)古時(shí)代—— 自然固氮（“靠天吃飯”）;工業(yè)時(shí)代—— 人工固氮，“人類向空氣要面包成功了，合成氨是歷史上最偉大的成就之一”。

2.化學(xué)史?；瘜W(xué)家有關(guān)氨的研究曾獲得三次諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

3.冷凍廠及冷凍原理。

4.植物生長(zhǎng)、人類生存需要氮肥，自然界中氮循環(huán)。

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)化學(xué)史及氨在人類發(fā)展史上的作用創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到化學(xué)學(xué)科對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)與任務(wù)，激發(fā)學(xué)生對(duì)氨的好奇心。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生利用化學(xué)知識(shí)甚至跨學(xué)科知識(shí)解決社會(huì)問(wèn)題，并以此為終身目標(biāo)的意識(shí)，增強(qiáng)探究與創(chuàng)新意識(shí)，構(gòu)建科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任。

（二）問(wèn)題設(shè)置

1.氨氣能夠直接作為氮肥施用嗎？（分組討論：①直接施用;②轉(zhuǎn)為液態(tài)施用;③制成固態(tài)物質(zhì)施用）

2.如何將氨轉(zhuǎn)化為液態(tài)物質(zhì)？

3.什么叫氮的固定？它有哪些途徑？

4.從中你能總結(jié)出氨氣的哪些物理性質(zhì)？

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程：?jiǎn)栴}—假設(shè)—方案—驗(yàn)證—分析—評(píng)價(jià)—結(jié)論，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力和培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)歸納的能力和語(yǔ)言表達(dá)能力。

思考：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明氨的溶解性？

分組實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn) 1-2（噴泉實(shí)驗(yàn)，如圖 1）。

（三）自主—合作探究

1.探究：噴泉實(shí)驗(yàn)問(wèn)題分析。

（1）如何引發(fā)噴泉？

（2）噴泉實(shí)驗(yàn)原理是什么？

（3）實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是什么？

（4）噴泉實(shí)驗(yàn)可用于說(shuō)明什么？

（5）膠頭滴管的作用是什么？

（6）如果用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙接觸氨，那么它會(huì)發(fā)生什么變化？為什么？

（7）燒瓶中所得溶液的物質(zhì)的量濃度是多少？

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和特定情境下的“問(wèn)題鏈”教學(xué)法，進(jìn)一步提高學(xué)生觀察、分析能力，形成科學(xué)的實(shí)驗(yàn)觀。而且，組際交流合作探究提升了學(xué)生的認(rèn)知能力，培養(yǎng)學(xué)生的思考能力和推理能力。

2.探究：噴泉實(shí)驗(yàn)深度剖析。

（1）在中學(xué)化學(xué)里，能用圖 1 裝置完成噴泉實(shí)驗(yàn)的氣體有哪些？

（2）能用圖 2 裝置進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)嗎？若能，請(qǐng)說(shuō)明引發(fā)噴泉的操作？

（3）溶解性較小的 H2S、Cl2、CO2 等氣體也能做噴泉實(shí)驗(yàn)嗎？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì) CO2 的噴泉實(shí)驗(yàn)。

（4）奇妙的“雙噴泉”實(shí)驗(yàn)。如圖 3 所示的裝置，實(shí)驗(yàn)前 a，b，c 活塞均關(guān)閉。

①若要在該裝置中產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象，其操作方法是_________________。

②若要在該裝置中產(chǎn)生雙噴泉現(xiàn)象，其操作方法是_________________。

【設(shè)計(jì)意圖】使學(xué)生掌握氨的噴泉實(shí)驗(yàn)原理，并找到形成噴泉的常見(jiàn)組合及其組合條件，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理的能力。

教師：氨是極易溶于水的，1 體積水可溶解 700 體積的氨氣，它的水溶液呈堿性。氨水為什么呈堿性，堿性強(qiáng)弱如何呢？請(qǐng)同學(xué)們帶著這兩個(gè)問(wèn)題閱讀 P 99 的資料卡片。

【設(shè)計(jì)意圖】幫助學(xué)生更加牢固地掌握氨的化學(xué)性質(zhì)，在保護(hù)學(xué)生好奇心的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)精神。理解氨堿性氣體的獨(dú)特性，完善以往的分類觀、元素觀，形成辯證的思維。

思考與交流：氨氣溶于水的溶液是氨水，為何氨水不能成為氮肥的主角？結(jié)合氯水成分的分析原理，對(duì)比分析氨水中有哪些分子和離子？

3.探究：氨水成分分析。

討論液氨、一水合氨與氨水的不同，并完成下列表格：

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生從微粒觀的角度對(duì)比分析，加強(qiáng)學(xué)生的宏觀—微觀—符號(hào)三重表征意識(shí)，突破教學(xué)難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的變化觀念與平衡思想的核心素養(yǎng)，培育學(xué)生的整合能力和高階思維能力。

4.探究：氨屬于堿性氣體，氨是如何轉(zhuǎn)化為固態(tài)氮肥，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的？

分組實(shí)驗(yàn)：“造煙實(shí)驗(yàn)”。

將蘸有濃氨水的玻璃棒分別和蘸有濃鹽酸、濃硝酸、濃硫酸的玻璃管接近時(shí)，能否產(chǎn)生白煙現(xiàn)象？簡(jiǎn)述理由并寫出相應(yīng)化學(xué)方程式。

【設(shè)計(jì)意圖】提升學(xué)生觀察、分析、解決問(wèn)題的能力，形成科學(xué)的實(shí)驗(yàn)觀。

思考與交流：（1）三類干燥劑對(duì)氨氣的干燥分析？（2）如何檢驗(yàn)氨氣？

【設(shè)計(jì)意圖】培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)和“綠色化學(xué)”思想。

教師：剛才研究氨的性質(zhì)，涉及的反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)，氨中氮元素的化合價(jià)沒(méi)有發(fā)生變化，那么，—3 價(jià)是否可以改變？變化時(shí)氨表現(xiàn)出氧化性還是還原性？

5.探究：從氧化還原反應(yīng)或化合價(jià)的角度分析氨氣的性質(zhì)，試用化學(xué)反應(yīng)方程式來(lái)解釋氨氣與 Cl2、O2、CuO 反應(yīng)情況。若無(wú)催化劑，氨氣在純氧中燃燒，產(chǎn)物是什么？

【設(shè)計(jì)意圖】利用氧化還原反應(yīng)原理，從化合價(jià)角度推斷氨的還原性。根據(jù)證據(jù)推理與模型認(rèn)知，預(yù)測(cè)同一反應(yīng)物在不同反應(yīng)條件的反應(yīng)產(chǎn)物，引發(fā)強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，在思考、師生互助等交流過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生探究與創(chuàng)新意識(shí)的核心素養(yǎng)和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

思考與交流：閱讀 P 98，工業(yè)上制 HNO3 的流程圖，寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式。

【設(shè)計(jì)意圖】鼓勵(lì)學(xué)生成為“化學(xué)人”，走入社會(huì)，宣傳、普及化學(xué)知識(shí)，幫助民眾了解與化學(xué)相關(guān)的食品、農(nóng)藥、醫(yī)藥等知識(shí)，讓民眾由“恨化學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤岸瘜W(xué)”，正確使用化學(xué)物質(zhì)，關(guān)愛(ài)環(huán)境。

圖示分析：氮及其化合物二維圖。

圖 4? 含氮物質(zhì)的“價(jià)態(tài)—類別”圖

【設(shè)計(jì)意圖】利用含氮物質(zhì)的“價(jià)態(tài)—類別”圖，可以從不同角度研究含氮物質(zhì)的性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系，以發(fā)展“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念”等化學(xué)核心素養(yǎng)。

6.探究：氨的用途。

將氨的用途與對(duì)應(yīng)的性質(zhì)用線連起來(lái)。

（1）作制冷劑? ? ? ? ? ? ? A.溶于水呈堿性

（2）制氮肥? ? ? ? ? ? ? ? ?B.與酸反應(yīng)

（3）制硝酸? ? ? ? ? ? ? ? ?C.易液化

（4）制純堿? ? ? ? ? ? ? ? ?D.催化氧化

【設(shè)計(jì)意圖】形成“結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—用途”微粒觀;緊密聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，汲取 STSE 發(fā)展的優(yōu)秀成果，滲透學(xué)以致用的思想，使學(xué)生全面發(fā)展。

【拓展】侯德榜制堿法。

化學(xué)原理：

NaCl + CO2 + NH3 + H2O = NaHCO3↓ + NH4Cl（可作氮肥）

2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2↑（CO2 循環(huán)使用）

先添加 NH3 而不是 CO2，CO2 在 NaCl 中的溶解度很小，先通入 NH3 使食鹽水顯堿性（用無(wú)色酚酞溶液檢驗(yàn)），能夠吸收大量 CO2 氣體，產(chǎn)生高濃度的 HCO3-，才能析出 NaHCO3 晶體。

【設(shè)計(jì)意圖】利用科學(xué)史，讓學(xué)生樹(shù)立正確的科學(xué)價(jià)值觀，強(qiáng)化“從化學(xué)走進(jìn)生活，走進(jìn)社會(huì)”的教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)擔(dān)當(dāng)意識(shí)和科學(xué)探究能力。

【總結(jié)】（1）收獲;（2）問(wèn)題與質(zhì)疑;（3）要求與希望。

三、板書(shū)設(shè)計(jì)：思維地圖

【設(shè)計(jì)意圖】以元素為核心輻射單質(zhì)、化合物等物化性質(zhì)構(gòu)建思維導(dǎo)圖和運(yùn)用分類觀、轉(zhuǎn)化觀等方式讓學(xué)生掌握學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)的方法，幫助學(xué)生理解、掌握相關(guān)內(nèi)容，形成相應(yīng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)，使知識(shí)條理化。

四、教學(xué)反思

1.新課程標(biāo)準(zhǔn)要求：“學(xué)生具有較強(qiáng)的問(wèn)題意識(shí)，能夠發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的化學(xué)問(wèn)題，敢于質(zhì)疑，勤于思考?！睘榇?，本節(jié)課以“問(wèn)題鏈”為主線，貫穿全堂。以具體的事實(shí)、實(shí)驗(yàn)探究為依據(jù)，堅(jiān)持以人文本、立德樹(shù)人，激發(fā)學(xué)生的求知欲，鼓勵(lì)質(zhì)疑。通過(guò)自主學(xué)習(xí)、合作探究，不斷提高學(xué)生邏輯推理能力，分析、解決問(wèn)題能力和總結(jié)歸納能力，體現(xiàn)探究性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)。

2.新課程標(biāo)準(zhǔn)理念之一是“從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和將要經(jīng)歷的社會(huì)生活實(shí)際出發(fā)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)與人類生活的密切關(guān)系，關(guān)注人類面臨的與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，參與意識(shí)和決策能力”。在氨的知識(shí)學(xué)習(xí)中，我們著眼于現(xiàn)實(shí)問(wèn)題解決，增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)擔(dān)當(dāng)意識(shí)，形成環(huán)保觀，并能不斷實(shí)施科學(xué)探究。

3.核心素養(yǎng)是在問(wèn)題情景中借助問(wèn)題解決的實(shí)踐培育起來(lái)的。在教學(xué)過(guò)程中，在學(xué)生的腦海中根植了分類觀、元素觀、方法觀、實(shí)驗(yàn)觀、變化觀、微粒觀、平衡觀、對(duì)比分析和學(xué)科價(jià)值觀等化學(xué)學(xué)科觀念的種子，使其真正體驗(yàn)“由生活走進(jìn)化學(xué)，由化學(xué)走向社會(huì)”的新課程理念，體現(xiàn)應(yīng)用價(jià)值的導(dǎo)向，突出“科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任”教育。

【參考文獻(xiàn)】

[1]宋心琦，胡美玲.對(duì)中學(xué)化學(xué)的主要任務(wù)專論和教材改革的看法[J].化學(xué)教育，2001（9）

[2]丁秀蘭.一則廣告的思考：化學(xué)史教學(xué)是理解化學(xué)的有效方法[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2016（3）

[3]鐘啟泉.基于核心素養(yǎng)的課程發(fā)展：挑戰(zhàn)與課題[J].全球教育展望，2016（1）

[4]中華人民共和國(guó)教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017）[M].北京：人民教育出版社，2018

【基金項(xiàng)目】廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃 2017 年度 C 類課題“基于科學(xué)素養(yǎng)培育的化學(xué)深層價(jià)值問(wèn)題教學(xué)研究”（2017 C 244）研究成果之一。

（責(zé)編 盧建龍）