基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

李香艷　王朝暉　張賢金

摘 要 根據(jù)“工業(yè)合成碳酸鈉”的內(nèi)容特點(diǎn)，以化學(xué)史的發(fā)展為主線，設(shè)計(jì)“自主設(shè)計(jì)”“經(jīng)典模仿”“繼承與發(fā)展”等階段，引導(dǎo)學(xué)生 像科學(xué)家一樣思考并解決問題，在教學(xué)過程中落實(shí)核心素養(yǎng)，并提出基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)建議：真實(shí)情境、教學(xué)任務(wù)、 教學(xué)評(píng)一體化。

關(guān) 鍵 詞 化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計(jì);化工生產(chǎn);純堿工業(yè)

依據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》，高中 化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化 觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究 與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”?；瘜W(xué)學(xué)科核心 素養(yǎng)是學(xué)生通過化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確的 價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。因此，高中化學(xué)教 師應(yīng)改變教育觀念，將培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng) 作為終極目標(biāo)，在實(shí)際教學(xué)中滲透化學(xué)學(xué)科核心素 養(yǎng)，從而為社會(huì)培養(yǎng)真正的人才。筆者以“工業(yè)合成 碳酸鈉”為例，在借鑒王欽忠、高明教學(xué)案例的基礎(chǔ) 上，^[1]以“發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)”為指導(dǎo)思想，設(shè)計(jì)了一 節(jié)公開課，以期能為發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)做一些 嘗試。

一、基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)

1.?教學(xué)思路設(shè)計(jì)

純堿工業(yè)是發(fā)展較早且至今仍然非常重要的基 礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)之一。在化學(xué)工業(yè)發(fā)展史上，侯氏制堿法 的創(chuàng)立是技術(shù)繼承與創(chuàng)新的典范，也是中華民族對(duì)世 界化工技術(shù)發(fā)展的杰出貢獻(xiàn)。

本節(jié)課以化學(xué)史的發(fā)展為主線，通過“自主設(shè)計(jì)” “經(jīng)典模仿”“繼承與發(fā)展”等階段，引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家 一樣去思考問題及解決問題，切身感受侯德榜在氨堿 法的基礎(chǔ)上對(duì)純堿制造技術(shù)的創(chuàng)新，幫助學(xué)生形成 “創(chuàng)新意識(shí)”，并通過介紹侯氏制堿法出現(xiàn)的歷史背 景，讓學(xué)生感受我國(guó)偉大化學(xué)工作者堅(jiān)韌不拔、勇于 創(chuàng)新的優(yōu)秀品質(zhì)，滲透“科學(xué)態(tài)度”的培養(yǎng)，及“社會(huì)責(zé) 任感”的形成，同時(shí)通過學(xué)生在一節(jié)課中不斷地對(duì)比、 評(píng)價(jià)工業(yè)流程圖，幫助學(xué)生建構(gòu)化工思維模型，最后 通過練習(xí)鞏固，應(yīng)用該模型，形成學(xué)生的“模型認(rèn)知” 核心素養(yǎng)。

2.?教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

新一輪課標(biāo)的修訂，提出以“核心素養(yǎng)”融合并統(tǒng) 領(lǐng)“三維目標(biāo)”，以“學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)”的課堂 教學(xué)，應(yīng)該圍繞核心知識(shí)、關(guān)鍵能力和核心品質(zhì)三個(gè) 方面展開有效教學(xué)，^[2]因此將教學(xué)目標(biāo)設(shè)定如下：

（1）核心知識(shí)目標(biāo)

知道純堿是一種重要的基本化工原料，能說明氨 堿法制堿的化學(xué)原理和主要生產(chǎn)步驟并能寫出相應(yīng) 的化學(xué)方程式;理解工業(yè)上利用物質(zhì)的溶解度、同離 子效應(yīng)等相關(guān)知識(shí)來(lái)分離、提純物質(zhì)的方法。

（2）核心能力目標(biāo) 幫助學(xué)生改變科學(xué)思維，以化工視角認(rèn)識(shí)化工合 成及評(píng)價(jià)工業(yè)流程，從而建構(gòu)化工思維模型;通過該 模型的建構(gòu)過程，滲透模型建構(gòu)思想，幫助學(xué)生養(yǎng)成 發(fā)現(xiàn)模型、建構(gòu)模型并運(yùn)用模型解決問題的能力。

（3）核心品質(zhì)目標(biāo) 通過“自主設(shè)計(jì)合成碳酸鈉工業(yè)流程”的環(huán)節(jié)，讓 學(xué)生體驗(yàn)當(dāng)一次化學(xué)工作者，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興 趣及探究欲;通過兩個(gè)經(jīng)典流程圖的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生感 受化學(xué)家的智慧，欣賞化學(xué)之美，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué) 的興趣;通過兩種經(jīng)典制堿法的對(duì)比，滲透綠色化學(xué) 觀、物質(zhì)循環(huán)利用觀、能源綜合利用觀等思想;通過介 紹侯德榜的生平事跡及對(duì)我國(guó)化工生產(chǎn)的貢獻(xiàn)，讓學(xué) 生領(lǐng)略科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和無(wú)私高尚的人 格，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情;通過介紹侯氏制堿法出現(xiàn) 的歷史背景，讓學(xué)生感受我國(guó)偉大化學(xué)工作者堅(jiān)韌不 拔、勇于創(chuàng)新的優(yōu)秀品質(zhì)。

設(shè)計(jì)意圖：完全抽象的知識(shí)是弱情境甚至是無(wú)情 境的，而素養(yǎng)是全情境的。^[3]因此，與生產(chǎn)生活實(shí)際相 聯(lián)系的內(nèi)容一直以來(lái)都是學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣點(diǎn)，讓學(xué)生 感受到學(xué)有所用，并能開拓眼界、發(fā)現(xiàn)日常生活中常 見的物質(zhì)的多種用途，彰顯化學(xué)科學(xué)的社會(huì)價(jià)值，激 發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及探究欲，積極主動(dòng)設(shè)計(jì)合成路 線，體驗(yàn)當(dāng)一次科學(xué)家，重走科學(xué)家走過的路，感受科 學(xué)探究的歷程，從而培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力和實(shí)踐 創(chuàng)新能力，強(qiáng)化學(xué)生的探究意識(shí)、社會(huì)責(zé)任感和科學(xué) 精神。

從課堂實(shí)際看，學(xué)生對(duì)NazCOj的用途了解較少， 當(dāng)教師介紹完NazCOj的實(shí)際用途及每年我國(guó)對(duì)純堿 的具體需求數(shù)據(jù)后，學(xué)生感受到制造純堿的必要性和 重要性。因此，當(dāng)教師布置任務(wù)讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)合成 路線后，學(xué)生的熱情很高。從學(xué)生的設(shè)計(jì)成果及相互 評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)來(lái)看，一部分學(xué)生的頭腦中已有初級(jí)的、樸 素的化工思維，如知道應(yīng)選擇廉價(jià)易得的原料、物質(zhì) 的循環(huán)利用、工業(yè)廢物的處理等;還有學(xué)生提出“逆推 法”，即從元素組成上看，要制得NazCOj，應(yīng)選擇含有 Na⁺和CO3^2-的原料，即從元素角度分析要得到產(chǎn)物需 尋找具有相同元素的反應(yīng)物，即元素守恒觀，可為后 面的原子利用率打下基礎(chǔ)?？梢?，學(xué)生頭腦中已有一 些簡(jiǎn)單的化工思維，適度地引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出化工合成 中應(yīng)注意的問題、總結(jié)如何評(píng)價(jià)一個(gè)化工流程，初步 形成化工思維模型。

設(shè)計(jì)意圖：氨堿法即索爾維制堿法是人類歷史上 最經(jīng)典的制堿法之一，將經(jīng)典的氨堿法（見圖 1）展示 給學(xué)生，教師通過設(shè)置“問題鏈”（問題1：氨堿法選擇 了什么原料？問題 2：氨堿法的核心反應(yīng)是什么？問 題 3：氨堿法的產(chǎn)物有哪些？問題 4：作為化工流程氨 堿法的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？）引導(dǎo)學(xué)生利用已有化工思維 模型評(píng)價(jià)氨堿法的流程，欣賞整個(gè)設(shè)計(jì)的精妙之處： 如原料NaCl、CaCO₃選擇廉價(jià)易得的海鹽和石灰石、物 質(zhì)（NH₃、CO₂）實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用等;學(xué)生在討論交流中 基本可發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)及廢物CaCl₂的問題， 在教師的引導(dǎo)下，能從原子利用率的角度分析CaCl₂ 的影響，即來(lái)自于原料NaCl、CaCO₃的一半CaCl₂作為 工業(yè)產(chǎn)物，沒有得到運(yùn)用，因此成為廢物，污染環(huán)境， 且造成原子利用率低，是氨堿法最明顯的缺點(diǎn)。此環(huán) 節(jié)的設(shè)置可引導(dǎo)學(xué)生更加細(xì)致地評(píng)價(jià)流程，繼續(xù)完善 化工思維模型。對(duì)于CaCl₂可作為融雪劑的用途可作 為信息提供給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生用發(fā)展的眼光看待 事物。

對(duì)于氨堿法原理的介紹，可通過信息的形式提 供。在不同溫度下的溶解度表（表1）及溶解度隨溫度 變化圖（圖2）提供給學(xué)生，再通過設(shè)置“問題鏈”，引發(fā) 學(xué)生的思考：?jiǎn)栴}1：為何選擇飽和N aC l溶液？問題 2 ：先通NH₃還是CO₂，為什么？問題3 ： NaHCO₃為什么 要標(biāo)沉淀符號(hào)？這三個(gè)問題要求學(xué)生從微觀層面分 析反應(yīng)原理，教師可從電離平衡、化學(xué)平衡移動(dòng)、物質(zhì) 溶解度、同離子效應(yīng)等方面，引導(dǎo)學(xué)生分析反應(yīng)原理， 認(rèn)識(shí)反應(yīng)的本質(zhì)，感受科學(xué)家在設(shè)計(jì)工業(yè)合成路線時(shí) 應(yīng)考慮的種種因素，切身感受科學(xué)探究過程。

“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”是化學(xué)學(xué)科的實(shí)踐能力， 是對(duì)化學(xué)學(xué)科價(jià)值很好的詮釋。比利時(shí)化學(xué)家索爾 維是一個(gè)偉大的化學(xué)家，他不僅發(fā)明了索爾維制堿 法，降低了制堿成本，提高了純堿產(chǎn)率，同時(shí)他也是索爾維會(huì)議的資金支持者，他對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)很大。因此，向?qū)W生介紹索爾維及其生平事跡可培養(yǎng)學(xué)生的社。

設(shè)計(jì)意圖：聯(lián)合制堿法（見圖3）是將純堿的制造 與合成氨生產(chǎn)聯(lián)合起來(lái)的一種方法。這種聯(lián)合生產(chǎn) 的方法是化學(xué)工業(yè)的發(fā)展方向，縮短了生產(chǎn)流程，節(jié) 省投資，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，有利于可持續(xù) 發(fā)展，在化工生產(chǎn)中具有普遍意義。將聯(lián)合制堿法的 精髓“聯(lián)合”介紹給學(xué)生，讓學(xué)生感受到化學(xué)工作者的 智慧及創(chuàng)新精神，完善化工思維模型。

聯(lián)合制堿法即侯氏制堿法，是侯德榜先生及其團(tuán) 隊(duì)智慧的結(jié)晶，該流程在繼承氨堿法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上， 對(duì)其進(jìn)行了改良，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)其不同，滲透用發(fā)展 的眼光看問題，從索爾維制堿法產(chǎn)生的大量工業(yè)廢 物，到侯氏制堿法的零污染零排放，科學(xué)家們?cè)诓粩?地改進(jìn)方法，以期用好化學(xué)這把“雙刃劍”，讓它更好 地為人類服務(wù)，實(shí)現(xiàn)“綠水青山”的夢(mèng)想。

化學(xué)史是讓學(xué)生切實(shí)體驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、科學(xué) 精神的一種很好的形式。通過介紹侯德榜的相關(guān)生 平事跡及侯氏制堿法出現(xiàn)的歷史背景，即侯德榜是如 何在艱苦的環(huán)境下因地制宜、改良氨堿法最終形成聯(lián) 合制堿法的化學(xué)史部分，正是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中 “科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的完 美呈現(xiàn)。從實(shí)際課堂來(lái)看，這部分化學(xué)史的介紹掀起 了課堂氣氛的小高潮，對(duì)增強(qiáng)民族自豪感及自信心起 到了很好的效果。

設(shè)計(jì)意圖：本節(jié)課在“自主設(shè)計(jì)?經(jīng)典模仿?繼 承與發(fā)展”的過程中不斷完善化工思維模型（如圖 4）。 模型的應(yīng)用是模型中最重要的部分。因此，帶領(lǐng)學(xué)生 應(yīng)用所學(xué)的化工思維模型來(lái)分析具體題目，再次鞏固 所學(xué)模型，達(dá)到學(xué)以致用的目的。同時(shí)在本節(jié)小結(jié) 中，引導(dǎo)學(xué)生從從核心知識(shí)、核心能力以及核心品質(zhì) 角度總結(jié)這節(jié)課的收獲，培養(yǎng)學(xué)生“每課有反思，每天 有反省，每周有總結(jié)”的好習(xí)慣。

二、基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)建議 核心素養(yǎng)不是一朝一夕就可以培養(yǎng)形成的 ，它需 要一個(gè)長(zhǎng)期的、潛移默化的過程，需要各個(gè)學(xué)段、各個(gè) 科目的教師相互協(xié)同、共同培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)由初 級(jí)到高級(jí)的逐步累加效應(yīng)，從而培養(yǎng)真正的具有核心 素養(yǎng)的人?；瘜W(xué)教師在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)結(jié)合化學(xué)學(xué)科 的特點(diǎn)，選擇豐富多樣的教學(xué)素材，從而為核心素養(yǎng) 的培養(yǎng)貢獻(xiàn)自己的一份力。

基于真實(shí)情境培養(yǎng)核心素養(yǎng)

真實(shí)情境是完成教學(xué)過程的重要載體，讓學(xué)生置 身于真實(shí)的情境中，成為知識(shí)的主動(dòng)參與者、主動(dòng)探 索者，而不是知識(shí)的被動(dòng)接受者，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)的積 極性、主動(dòng)性都有很好的激勵(lì)作用，同時(shí)對(duì)于學(xué)生核 心素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要意義。本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)中，以純 堿在工業(yè)生產(chǎn)及生活中應(yīng)用廣泛為起點(diǎn)，讓學(xué)生在真 實(shí)情境中開啟化工合成之路，在自主設(shè)計(jì)、經(jīng)典模仿、 化學(xué)史介紹中不斷感受化工生產(chǎn)真實(shí)情境中的各種 因素，真實(shí)感受化工合成的過程，體驗(yàn)化學(xué)工作者的 工作日常。課后學(xué)生普遍反映本節(jié)課真實(shí)有趣，讓他 們感受到了化學(xué)的魅力和價(jià)值。

2.?設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)發(fā)展核心素養(yǎng) 學(xué)習(xí)任務(wù)的完成是學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要過 程，教師在教學(xué)過程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)充分融入核心素養(yǎng)， 通過學(xué)習(xí)任務(wù)的完成過程，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。本 節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)中，共設(shè)計(jì)了4個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，而這4個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)均有不同的核心素養(yǎng)任務(wù)，如表2所示。

教師通過四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施，完善了化工思維 模型，同時(shí)利用化學(xué)史的介紹，讓知識(shí)更立體更生動(dòng)。 很多學(xué)生課后均表示要以侯德榜為榜樣，為祖國(guó)的強(qiáng) 大貢獻(xiàn)自己的一份力。

3.?教學(xué)評(píng)一體化落實(shí)核心素養(yǎng)

教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)重視過程性評(píng)價(jià)，應(yīng)滲透在各個(gè)教學(xué) 環(huán)節(jié)中。本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方式有自我評(píng) 價(jià)、組內(nèi)互評(píng)、教師點(diǎn)評(píng)等多種評(píng)價(jià)方式相結(jié)合，以過 程性評(píng)價(jià)為主，如環(huán)節(jié)一中讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)合成碳酸 鈉，學(xué)生在展示設(shè)計(jì)思路的過程中，教師應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn) 閃光點(diǎn)進(jìn)行鼓勵(lì)及肯定，同時(shí)在生生互評(píng)中，也可對(duì) 評(píng)價(jià)者的評(píng)價(jià)角度等進(jìn)行肯定及鼓勵(lì)，積極的評(píng)價(jià)能 引導(dǎo)學(xué)生朝著目標(biāo)前進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的探索欲望，提升 學(xué)生的科學(xué)探究能力，進(jìn)而培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

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（責(zé)任編輯：張賢金）