基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)實踐

黃有進(jìn)

摘 要：本文主要基于高中化學(xué)核心素養(yǎng)基本內(nèi)涵為出發(fā)點，闡述了化學(xué)平衡教學(xué)中核心素養(yǎng)的構(gòu)建策略，在課堂教學(xué)實踐中通過引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念模型以及數(shù)學(xué)模型幫助學(xué)生更好地理解化學(xué)平衡相關(guān)的知識，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);高中化學(xué);教學(xué)實踐;化學(xué)平衡

高中化學(xué)教學(xué)不僅僅要引導(dǎo)學(xué)生掌握一定的化學(xué)知識，還應(yīng)當(dāng)將學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)列為重要的教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生綜合素養(yǎng)的全面發(fā)展提供促進(jìn)作用。2017年版課程標(biāo)準(zhǔn)對于高中化學(xué)“化學(xué)平衡”教學(xué)，在原本的教學(xué)要求的基礎(chǔ)上又新增了一部分內(nèi)容要求。為了充分落實化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)，教師可以根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)中對于化學(xué)平衡教學(xué)要求以及這一部分教學(xué)內(nèi)容的特點重新明確教學(xué)目標(biāo)。

一、高中化學(xué)核心素養(yǎng)概述

《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年）》中將化學(xué)核心素養(yǎng)劃分為5個維度：宏觀辨識與微觀探析、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、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任[1]。高中化學(xué)核心素養(yǎng)屬于學(xué)生需要具備的科學(xué)素養(yǎng)當(dāng)中不可或缺的一種，對于學(xué)生綜合素養(yǎng)培養(yǎng)起著關(guān)鍵性的影響作用。它還體現(xiàn)了學(xué)生透過化學(xué)視角認(rèn)識世界和解決實際問題的關(guān)鍵能力與必備品格。

二、“化學(xué)平衡”教學(xué)中學(xué)生核心素養(yǎng)構(gòu)建策略

（一）化學(xué)平衡教學(xué)過程中的難點問題

之所以以“化學(xué)平衡”為例研究學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)策略，主要是因為很多學(xué)生在學(xué)習(xí)高中化學(xué)平衡時會遇到不少的學(xué)習(xí)困難，花費很多時間最終也沒有取得良好的學(xué)習(xí)效果。經(jīng)過課堂實踐、作業(yè)反饋和學(xué)生調(diào)查，我發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中主要存在以下問題：

1.核心概念不明。許多學(xué)生在理解其中化學(xué)反應(yīng)速率以及化學(xué)平衡等核心概念時，沒有真正理解概念的內(nèi)涵，把握概念的特征，抓住概念的應(yīng)用條件，拓寬對概念的理解從而掌握概念的應(yīng)用。

2.平衡思想缺失。很多學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分知識時，并沒有平衡思想，而對這部分知識的學(xué)習(xí)，最重要的就是要建立變化觀念和平衡思想，當(dāng)學(xué)生缺乏平衡思想時，就很難理解平衡的變化觀念，也很難去感受“靜”中有“動”，“動”“靜”結(jié)合的客觀規(guī)律。

3.缺乏模型思想?！盎瘜W(xué)平衡”這部分化學(xué)知識學(xué)習(xí)更加考驗學(xué)生的思維能力，學(xué)生沒有模型思想，就無法掌握有效的學(xué)習(xí)方法和技巧，也很難利用模型解題思想來解決“化學(xué)平衡”學(xué)習(xí)過程遇到的難點問題。

（二）“化學(xué)平衡”教學(xué)中核心素養(yǎng)的構(gòu)建

“化學(xué)平衡”教學(xué)過程主要涉及化學(xué)核心素養(yǎng)當(dāng)中的變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知，為了幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)“化學(xué)平衡”相關(guān)的化學(xué)知識中的重難點知識，應(yīng)當(dāng)逐漸培養(yǎng)學(xué)生的建模思想。因此在教學(xué)過程教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生逐漸建立概念模型和數(shù)學(xué)模型，以此來提高學(xué)生對于化學(xué)平衡知識的理解和掌握，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)平衡思維能力，從而為化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)提供促進(jìn)作用[2]。

1.概念模型的建構(gòu)

在建立概念模型時，學(xué)生應(yīng)當(dāng)通過所學(xué)的化學(xué)平衡概念構(gòu)建完整的化學(xué)平衡知識體系，這樣可以幫助學(xué)生重新認(rèn)識其中的化學(xué)平衡概念，并且還能夠與以前所學(xué)的知識進(jìn)行有機(jī)結(jié)合?！盎瘜W(xué)平衡”這部分教學(xué)內(nèi)容中主要的概念模型有化學(xué)反應(yīng)速率概念模型、有效碰撞概念模型、化學(xué)平衡狀態(tài)概念模型以及化學(xué)平衡移動概念模型等。教師在引導(dǎo)學(xué)生建立概念模型時，可以按照選擇相關(guān)概念、繪制概念模型圖、增加概念模型圖關(guān)聯(lián)關(guān)系以及增加概念模型附屬關(guān)系的步驟進(jìn)行。

2.數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)

數(shù)學(xué)模型的建立主要是將數(shù)學(xué)手段當(dāng)中的數(shù)學(xué)語言、數(shù)學(xué)方式以及數(shù)學(xué)圖像等應(yīng)用到化學(xué)平衡知識解題當(dāng)中，并且逐漸形成相關(guān)的思維模型[3]。“化學(xué)平衡”教學(xué)過程主要需要學(xué)生構(gòu)建v--t圖像、c--t圖像、平衡常數(shù)表達(dá)式、平衡“三段式”等模型。教師可以引導(dǎo)學(xué)生按照準(zhǔn)備、分析、建模、求解以及檢驗等步驟來實施“化學(xué)平衡”知識數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建。并利用這些數(shù)學(xué)模型，來解決有關(guān)定性分析、定量表示、生產(chǎn)率以及轉(zhuǎn)化率等計算。

三、基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中“化學(xué)平衡”教學(xué)

（一）高中化學(xué)平衡教學(xué)中概念模型的建構(gòu)

1.復(fù)習(xí)回顧環(huán)節(jié)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生先進(jìn)行知識回顧，繪制濃度商Q與化學(xué)平衡常數(shù)K的概念模型[4]，如圖1所示。學(xué)生在建立概念模型過程中對所學(xué)知識得到進(jìn)一步的理解和鞏固，并且其知識建構(gòu)能力也得到進(jìn)一步的提高，學(xué)生對模型認(rèn)知以及證據(jù)推理這一化學(xué)核心素養(yǎng)也得到了有效培養(yǎng)。

圖1 化學(xué)平衡移動概念模型

2.新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)。為了吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師可以播放黑枸杞真假辨別方法相關(guān)的視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀察黑枸杞泡水之后再分別加入白醋或者小蘇打，其顏色的變化。這種與學(xué)生生活較為貼近的教學(xué)情境可以快速激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及探究欲望，并且直觀地感受到化學(xué)平衡移動與外界環(huán)境條件改變之間的關(guān)系。

3.實驗探究與分析推理環(huán)節(jié)。教師引導(dǎo)學(xué)生主動探究影響化學(xué)平衡移動的因素，設(shè)計濃度、溫度變化對于化學(xué)平衡移動的影響的探究實驗，然后學(xué)生進(jìn)行分組實驗，認(rèn)真觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗現(xiàn)象及相關(guān)的數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行分析。

實驗1：濃度對化學(xué)平衡的影響。通過改變濃度觀察Fe3+（aq）+3SCN-（aq）Fe（SCN）3（aq）平衡體系變化情況，此過程應(yīng)注意控制單一變量和對照實驗。設(shè)計生成物濃度及反應(yīng)物濃度變化，分析Q與K，來判斷平衡移動方向。在實驗過程，學(xué)生可以通過實驗現(xiàn)象變化以及微粒變化兩個角度進(jìn)一步感受化學(xué)平衡體系。另外，教師引導(dǎo)學(xué)生了解濃度對平衡移動影響的意義，如指導(dǎo)合成氨工業(yè)生產(chǎn)等，這對于學(xué)生“模型認(rèn)知”能力的提高以及“變化觀念與平衡思想”學(xué)科素養(yǎng)的落實均具有有效的促進(jìn)作用。

實驗2：溫度對化學(xué)平衡的影響。通過改變溫度探究2NO2（g）N2O4（g）△H<0平衡體系變化情況。學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象，不難得出改變溫度對平衡的影響。教師通過引導(dǎo)學(xué)生分析教材給定的不同溫度下的平衡常數(shù)（溫度在298K時K=6.80，333K時K=0.601），讓學(xué)生明白溫度對化學(xué)平衡的影響與平衡常數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系。

通過上述的實驗探究，學(xué)生主動參與課堂，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究精神及創(chuàng)新意識。并且依靠已經(jīng)建立的Q、K判斷化學(xué)平衡的概念模型，可以幫助學(xué)生分析化學(xué)平衡發(fā)生移動的原因。這種證據(jù)--推理--結(jié)論的學(xué)習(xí)模式中，提高了學(xué)生分析推理能力，正好契合高中化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)中“證據(jù)推理”教學(xué)目標(biāo)。

4.模型建構(gòu)與完善。在課堂總結(jié)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建條件改變后化學(xué)平衡發(fā)生移動的概念模型，進(jìn)一步增加概念模型圖關(guān)聯(lián)關(guān)系，如圖2所示。在這一環(huán)節(jié)，學(xué)生對化學(xué)平衡移動概念模型不斷進(jìn)行加工和完善，最終逐漸形成完整的知識網(wǎng)絡(luò)圖，使原本孤立狀態(tài)的概念和原理更加系統(tǒng)和清晰，學(xué)生的模型意識以及課堂學(xué)習(xí)效率均能夠得到有效提升，最終有效地形成學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

圖2

（二）高中化學(xué)平衡教學(xué)中數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)

為了引導(dǎo)高中學(xué)生逐漸建立平衡思想，更好地理解相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)，可以依靠平衡常數(shù)K作為化學(xué)反應(yīng)方向的判斷依據(jù)，以此來提高其簡潔性以及可遷移性。教師可以引導(dǎo)學(xué)生將化學(xué)符號和數(shù)據(jù)分析進(jìn)行有效融合，不僅有助于學(xué)生數(shù)學(xué)性思維素養(yǎng)的形成，還能夠為學(xué)生化學(xué)知識的橫向關(guān)聯(lián)以及縱向深入提供促進(jìn)作用[5]。比如，工業(yè)合成氨反應(yīng)N2+3H22NH3為例，教師可以創(chuàng)設(shè)溫度不變時，氮氣和氫氣不同初始濃度下，引導(dǎo)學(xué)生利用平衡“三段式”法及平衡常數(shù)不變的規(guī)律，列出關(guān)系式，計算氫氣轉(zhuǎn)化率。通過計算學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)，在可逆反應(yīng)中轉(zhuǎn)化率與原料投放量之間的關(guān)系。最后，教師還可以對知識進(jìn)行延伸，運用到其他的可逆反應(yīng)中去，設(shè)平衡常數(shù)K值為定值，利用“三段式”模型計算與分析，引導(dǎo)學(xué)生逐漸了解轉(zhuǎn)化率變化與化學(xué)方程式中系數(shù)的關(guān)系。除了通過方程式計算之外，學(xué)生還可以繪制化學(xué)反應(yīng)變化相關(guān)的曲線，這樣可以獲得更加直觀的印象。在這一過程，學(xué)生逐漸養(yǎng)成了“數(shù)證”思維習(xí)慣以及數(shù)形結(jié)合的思想，這對于學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)以及綜合素養(yǎng)的提升都具有重要影響。

結(jié)束語

在核心素養(yǎng)培養(yǎng)的背景下，對學(xué)生進(jìn)行化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)不僅可以提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)能力，還能夠促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。以“化學(xué)平衡”教學(xué)為例，從教學(xué)設(shè)計和教學(xué)過程實施入手，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)理念，對課堂教學(xué)理念和方法進(jìn)行革新。教師要不斷加強(qiáng)對于化學(xué)核心素養(yǎng)的理解，運用多種核心素養(yǎng)構(gòu)建方法以及策略進(jìn)行化學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)實踐，并且要及時反思和總結(jié)教學(xué)工作中的不足之處，在提高學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)上，為學(xué)生的全面發(fā)展提供助力。

參考文獻(xiàn)

[1]劉凱、張賢金、吳新建.化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的課堂效度評析——以"化學(xué)平衡的移動"為例[J]化學(xué)教育，2017（5）：19-22

[2]徐莉涵.基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的"化學(xué)平衡"學(xué)習(xí)探究[J]中學(xué)化學(xué)教學(xué)考，2020（4）：17-17.

[3]楊帆，戚艷俠.利用疑難問題發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)——以“化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡”為例[J]中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2019，（004）：73-75.

[4]修鳳艷、馬顏紅、王梅."化學(xué)平衡理論"的教學(xué)思考[J]中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（10）：28-28.

[5]羅桂山.新高考背景下的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培育[J]中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2019（12）：1-3.