基于學(xué)科核心素養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐

農(nóng)雪影

[摘? ?要]在“最簡(jiǎn)單的芳香烴——苯”的教學(xué)中，以化學(xué)史“苯的結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)”為情境，讓學(xué)生通過拼裝紙質(zhì)儀器、動(dòng)手操作、實(shí)驗(yàn)探究等活動(dòng)，有效構(gòu)建苯的知識(shí)模型和檢驗(yàn)氣體的一般裝置的思維模型，發(fā)展學(xué)生的 “證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]苯;化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng);紙質(zhì)儀器

[中圖分類號(hào)]? ? G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2021）05-0061-03

為落實(shí)“立德樹人”的教育根本任務(wù)，充分發(fā)揮課程在人才培養(yǎng)中的核心作用，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出了包含五個(gè)要素的高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，即“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”。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是一個(gè)有機(jī)體，其各個(gè)要素不是孤立存在的，彼此在內(nèi)容上相互交融，在邏輯上相互依存。下面，筆者結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)談?wù)劵趯W(xué)科核心素養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐。

一、核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)觀重建

觀念是行動(dòng)的指南，任何改革都是從觀念開始的，教學(xué)改革也不例外。以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)改革必須確立以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)觀念[1]，它包含如下三大基本教學(xué)理念。

基于“立德樹人”的教學(xué)：真正的教學(xué)是教人，而不是教書，學(xué)科教師不是教學(xué)科，而是用學(xué)科來教人，這是培育學(xué)科核心素養(yǎng)首先必須確立的教學(xué)觀念。

基于課程意識(shí)和學(xué)科本質(zhì)的教學(xué)：教師的課程意識(shí)就是教師對(duì)課程的理解、看法、觀點(diǎn)和態(tài)度。教師不能就教學(xué)論教學(xué)，就教學(xué)談教學(xué)，而一定要有課程的高度和課程的視野。學(xué)科本質(zhì)是學(xué)科核心素養(yǎng)的基因和內(nèi)核，基于學(xué)科本質(zhì)的教學(xué)是走向核心素養(yǎng)的必然要求。

基于學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)：學(xué)是教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，教學(xué)的重心在學(xué)而不在教，教學(xué)應(yīng)該圍繞學(xué)來組織、設(shè)計(jì)、展開。

基于“立德樹人”的教學(xué)是就教學(xué)方向而言的;基于課程意識(shí)和學(xué)科本質(zhì)的教學(xué)是就教學(xué)內(nèi)容而言的;基于學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)是就教學(xué)主體而言的。

二、基于學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)——以“最簡(jiǎn)單的芳香烴——苯”的教學(xué)為例

1.教材分析及目標(biāo)確定

本節(jié)課是人教版高中化學(xué)選修5第二章第二節(jié)的內(nèi)容，在此之前，學(xué)生已經(jīng)在必修2中學(xué)習(xí)了苯的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，在選修5的第一章中學(xué)習(xí)了研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法，因此，本節(jié)內(nèi)容既是已學(xué)知識(shí)的深化和提升，又為今后有機(jī)合成和推斷的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。另外，溴苯的制備是有機(jī)物的制備、提純的良好素材，產(chǎn)品的產(chǎn)率和純度是實(shí)際化工生產(chǎn)中需要解決的重要問題。

2.教學(xué)過程

（1）創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入課題

【史實(shí)引入】1856年，W.H.Perkin 合成了第一個(gè)人造染料——苯胺紫，1857年建廠生產(chǎn)，取得了極大的成功。但是，他并不知道所采用的原料和得到的產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，他的成功全憑經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)氣，因此十年后發(fā)展就減慢了。工業(yè)的持續(xù)發(fā)展迫切需要理論研究的推動(dòng)，首先要解決的問題就是母體化合物——苯的結(jié)構(gòu)問題[2]。

設(shè)計(jì)意圖：滲透有關(guān)苯胺紫的化學(xué)史，突出苯的化合物在染料工業(yè)中的重要貢獻(xiàn)，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的價(jià)值。

（2）傳統(tǒng)手段與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，破解苯的結(jié)構(gòu)難題

【問題1】從煤焦油中研究一種陌生的有機(jī)物的一般步驟和方法是什么？

師：接下來讓我們穿越回到19世紀(jì)初，利用現(xiàn)代技術(shù)手段來解決苯的結(jié)構(gòu)難題。

【討論】討論分離出苯的方法，并結(jié)合苯的質(zhì)譜圖、核磁共振氫譜圖研究元素分析法。

【問題2】在科技不發(fā)達(dá)的年代，科學(xué)家通過什么方法來推測(cè)苯分子的結(jié)構(gòu)？

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】苯分別與液溴、酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)。

設(shè)計(jì)意圖：將傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)手段和現(xiàn)代波普技術(shù)相對(duì)比，突出科技的巨大作用，幫助學(xué)生建構(gòu)研究有機(jī)物的一般步驟和方法的認(rèn)知模型。

（3）自主協(xié)作、多元互動(dòng)，深入探究苯的性質(zhì)

【問題3】苯和液溴反應(yīng)是取代反應(yīng)還是加成反應(yīng)？如何證明？

【問題4】 根據(jù)如下查閱的資料①②③，你認(rèn)為檢驗(yàn)HBr氣體的實(shí)驗(yàn)需要注意哪些事項(xiàng)？

資料②：HBr氣體與空氣接觸易形成白霧。 HBr氣體溶于水得到的溶液顯強(qiáng)酸性;液溴有毒，還會(huì)腐蝕塑料、橡膠等。

資料③：苯和液溴在FeBr3的催化作用下劇烈反應(yīng)，放出大量的熱;當(dāng)與水接觸時(shí)，F(xiàn)eBr3會(huì)發(fā)生水解從而失去催化活性。

【探究活動(dòng)】以小組為單位，利用提供的紙質(zhì)儀器組裝一套檢驗(yàn)HBr氣體的實(shí)驗(yàn)裝置（學(xué)生設(shè)計(jì)的部分裝置如圖1、圖2、圖3），并用膠水將儀器粘貼在大卡紙上，標(biāo)注所裝藥品的名稱，指明各裝置的作用?；顒?dòng)結(jié)束后各小組派代表上臺(tái)展示交流。

【觀看視頻】播放苯和液溴反應(yīng)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)視頻，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：通過動(dòng)手拼裝儀器裝置的活動(dòng)，讓學(xué)生體驗(yàn)氣體檢驗(yàn)的一般方法，發(fā)展“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”素養(yǎng);讓學(xué)生獲取資料中的信息，結(jié)合已學(xué)的元素化合物知識(shí)及生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行探究推理，發(fā)展“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)。

（4）深化知識(shí)，解決實(shí)際生產(chǎn)問題

【展示】有機(jī)物制備的一般裝置：三口燒瓶+冷凝回流裝置。

【思考1】如果用這套裝置來制備溴苯，產(chǎn)率高還是低？為什么？

【思考2】制得的粗溴苯中可能含有哪些雜質(zhì)？如何獲得純凈的溴苯？

【投影】溴苯的提純工藝。

設(shè)計(jì)意圖：拓展深化知識(shí)，通過溴苯的制備和提純，讓學(xué)生掌握提高有機(jī)物純度和產(chǎn)率的科學(xué)方法，強(qiáng)化有機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，并在解決實(shí)際生產(chǎn)問題中培育實(shí)踐能力和科學(xué)精神。

三、教學(xué)反思

1.活動(dòng)是學(xué)科核心素養(yǎng)形成的主要路徑

要讓學(xué)科知識(shí)和學(xué)生的思維活起來，首先必須讓學(xué)生動(dòng)起來。本節(jié)課需要用到的實(shí)驗(yàn)藥品苯和液溴都有毒，課堂演示受限，如若采用微型實(shí)驗(yàn)則不利于學(xué)生對(duì)有機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置和有機(jī)反應(yīng)的理解。在這種情況下怎么開展學(xué)生活動(dòng)呢？如何突破“苯和液溴的反應(yīng)不是加成反應(yīng)而是取代反應(yīng)”這一教學(xué)難點(diǎn)呢？是讓學(xué)生死記硬背結(jié)論，還是讓他們通過動(dòng)手實(shí)踐、親身體驗(yàn)、感悟，從而把知識(shí)轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)呢？

面對(duì)這些問題，課堂上筆者設(shè)計(jì)了讓學(xué)生用紙質(zhì)儀器動(dòng)手拼裝檢驗(yàn)HBr的裝置這一活動(dòng)。雖然每個(gè)小組設(shè)計(jì)的裝置各不相同，有的沒有檢驗(yàn)溴蒸氣是否被完全吸收，有的沒有尾氣處理裝置，但是經(jīng)過交流討論后學(xué)生的思維逐漸變得嚴(yán)密，對(duì)檢驗(yàn)HBr氣體的裝置的設(shè)計(jì)方案形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，最終構(gòu)建起檢驗(yàn)氣體的一般裝置的思維模型：氣體制備裝置→除雜裝置→除凈裝置→檢驗(yàn)裝置（防倒吸）→尾氣吸收裝置。在解決問題的過程中，學(xué)生的思維得到了進(jìn)一步發(fā)展。

而且紙質(zhì)儀器是使用軟件“億圖圖示”繪制的，打印后再讓學(xué)生進(jìn)行剪裁，大小規(guī)格跟真實(shí)的玻璃儀器相仿，很逼真，學(xué)生都愛不釋手。課后，學(xué)生興致勃勃地用紙質(zhì)儀器玩起了游戲，一個(gè)學(xué)生隨機(jī)抽出一個(gè)儀器，由另外一個(gè)學(xué)生說出儀器名稱以及儀器的使用事項(xiàng)。紙質(zhì)儀器不僅使學(xué)生驚嘆于化學(xué)之美，還讓學(xué)生感覺到化學(xué)不再陌生。

2.開放式探究活動(dòng)有利于激活思維，培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)

筆者在省級(jí)賽課中執(zhí)教后，有同行認(rèn)為設(shè)計(jì)的這一探究活動(dòng)過于開放，提供的儀器太多，進(jìn)出導(dǎo)管不固定;儀器選擇自由度大，僅HBr氣體的發(fā)生裝置至少有3種選擇，可以用圓底燒瓶，也可以用試管、錐形瓶等;防倒吸裝置也有多種，可以用干燥管、倒扣漏斗，也可以用聯(lián)合裝置等。選擇的多樣化，使得拼裝過程耗時(shí)過長(zhǎng)。

于是， 有人建議：只繪制一套裝置圖，按照氣體制備裝置、除雜裝置、除凈裝置、檢驗(yàn)裝置、尾氣吸收裝置剪裁成A、B、C、D、E五個(gè)大部分，打亂順序，課堂上只需要讓學(xué)生重新排序粘貼即可。這樣降低活動(dòng)的自由度，學(xué)生在3～5分鐘就可以完成。

的確，在有限的課堂活動(dòng)時(shí)間內(nèi)，這個(gè)辦法確實(shí)解決了節(jié)奏和時(shí)長(zhǎng)等現(xiàn)實(shí)問題。但是，答案標(biāo)準(zhǔn)化、固定化的同時(shí)，也就沒有了預(yù)設(shè)之外的來自學(xué)生的意外的精彩答案，沒有了無限的可能性帶來的思維風(fēng)暴，學(xué)生的創(chuàng)新能力也就無從體現(xiàn)。由此可見，能力只有在需要能力的活動(dòng)中才能得到培養(yǎng)，素養(yǎng)也只有在需要素養(yǎng)的活動(dòng)中才能得以形成。

3.閱讀、思考、表達(dá)有助于素養(yǎng)的形成

在本節(jié)課的教學(xué)中，筆者并沒有直接告訴學(xué)生HBr和HCl氣體一樣易溶于水，需要防止倒吸，以及不能用溴水代替液溴等實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，而是提供查閱的文獻(xiàn)資料，讓學(xué)生通過閱讀獲取信息，思考如何利用信息解決問題，經(jīng)過整理后用語言來表達(dá)自己的思維。學(xué)生唯有經(jīng)過信息輸入、信息加工、信息輸出這一系列的認(rèn)知環(huán)節(jié)，才能更好地培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。就像我們進(jìn)食一樣，一定要經(jīng)過咀嚼、吞咽、消化、吸收這幾個(gè)程序，食物才會(huì)轉(zhuǎn)化為人體所需的營(yíng)養(yǎng)元素。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 余文森.核心素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂教學(xué)[M].上海：上海教育出版社，2017.

[2]? 胡宏紋.有機(jī)化學(xué)（上冊(cè)）[M].北京：高等教育出版社，2013.

（責(zé)任編輯 羅? ?艷）