以“鋁的重要化合物”為例談核心素養(yǎng)

胡 軍

（湖北省公安縣第二中學(xué) 湖北·荊州 434318）

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是指從化學(xué)學(xué)科角度促進(jìn)學(xué)生終身發(fā)展、成功生活和社會良好運(yùn)行的，以化學(xué)知識、化學(xué)思維、化學(xué)觀念為基礎(chǔ)而形成的具有化學(xué)學(xué)科特征的素養(yǎng)。化學(xué)教育的根本宗旨是從化學(xué)學(xué)科的角度培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，首要任務(wù)是要將發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)落實(shí)到化學(xué)課堂教學(xué)目標(biāo)當(dāng)中。元素化合物是化學(xué)學(xué)科知識體系的基礎(chǔ)，對于發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要的作用。以“鋁的重要化合物”教學(xué)為例，從元素化合物的角度展開，基于發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，實(shí)施課堂教學(xué)。

1 對基于學(xué)科核心素養(yǎng)元素化合物教學(xué)設(shè)計的基本理念

我們教師在元素化合物教學(xué)設(shè)計、課堂實(shí)施中特別要注意：理解核心素養(yǎng)內(nèi)涵，挖掘核心教學(xué)內(nèi)容，轉(zhuǎn)變定位教學(xué)目標(biāo)，選擇恰當(dāng)教學(xué)方法，整合實(shí)驗(yàn)探究問題，梳理對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)價值及教學(xué)策略，落實(shí)到每一堂課，關(guān)注學(xué)科育人價值的實(shí)現(xiàn)。

1.1 核心教學(xué)內(nèi)容的挖掘

元素化合物知識是中學(xué)化學(xué)的基礎(chǔ)知識，是學(xué)生今后在工作和生活中經(jīng)常要接觸、需要了解和應(yīng)用的基本知識。化學(xué)1（必修）第三章《金屬及其化合物》、第四章《非金屬及其化合物》是在第一章《從實(shí)驗(yàn)學(xué)化學(xué)》和第二章《化學(xué)物質(zhì)及其變化》的指導(dǎo)下研究元素化合物核心知識，不僅為前面的實(shí)驗(yàn)和理論補(bǔ)充感性認(rèn)識的材料，而且?guī)椭鷮W(xué)生逐步形成研究物質(zhì)性質(zhì)的一般思路和方法，同時為化學(xué)2（必修）介紹的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律、化學(xué)反應(yīng)與能量等理論知識打下重要的基礎(chǔ)。教材內(nèi)容體系編寫具有明確的知識線、情境素材線、問題活動線，以“自然——物質(zhì)——社會”為教材主線，按照物質(zhì)類別線索和STS線索組織元素化合物知識的編排。因此，我們教師在教學(xué)過程中一定要明確核心教學(xué)內(nèi)容的功能定位，把握好深廣度。例如，《鋁的重要化合物》教材按照“氧化物→氫氧化物→鹽”的物質(zhì)分類角度進(jìn)行編排，主要通過六個方程式、兩個實(shí)驗(yàn)、一個“學(xué)與問”、一個資料卡片來介紹幾種鋁的重要化合物。在教學(xué)過程中，注重聯(lián)系生活生產(chǎn)實(shí)際，從應(yīng)用理解物質(zhì)的性質(zhì)，感受化學(xué)社會價值，注重用實(shí)驗(yàn)探究的手段研究物質(zhì)的性質(zhì)，凸顯化學(xué)學(xué)科特色，建立從物質(zhì)類別的角度去認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)的意識，建立從氧化還原的角度認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)的意識，從而使知識規(guī)律化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。

1.2 教學(xué)目標(biāo)定位的轉(zhuǎn)變

我們教師在教學(xué)過程中一定要轉(zhuǎn)變觀念，根據(jù)核心教學(xué)內(nèi)容、學(xué)情分析準(zhǔn)確診斷學(xué)生問題、教學(xué)障礙點(diǎn)，制定有利于發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。例如，《鋁的重要化合物》教學(xué)目標(biāo)：通過理解鋁的重要化合物在生活生產(chǎn)中的重要應(yīng)用，感受化學(xué)反應(yīng)的社會價值，提升學(xué)生“科學(xué)精神與社會責(zé)任”的素養(yǎng)；通過Al(OH)3性質(zhì)和制備的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計和分析解決復(fù)雜問題的能力，加深轉(zhuǎn)化觀、對比觀的認(rèn)識，提升學(xué)生“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識”的素養(yǎng)；通過鋁及其重要化合物二維圖的建構(gòu)，形成從物質(zhì)分類和氧化還原兩個角度認(rèn)識研究元素化合物性質(zhì)的思路方法，加深元素觀、分類觀的認(rèn)識，提升學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的素養(yǎng)。

1.3 教學(xué)方法?的合理選擇

在教學(xué)活動中對問題情境進(jìn)行現(xiàn)象的描述和說明，對結(jié)論進(jìn)行預(yù)測和證明，并能設(shè)計和調(diào)控，分析和解釋各種現(xiàn)象和問題，教師可穿插追問，采用模型化的論證進(jìn)行反駁，對學(xué)生所討論的問題形成的認(rèn)識進(jìn)行評析，這樣更有利于學(xué)生對問題的認(rèn)識。例如，在《鋁的重要化合物》教學(xué)中，首先以鋁的重要化合物的應(yīng)用為情境，引出課題，接著以“在二維圖中整理出鋁及其重要化合物”、“如何制備Al(OH)3？”、“用化學(xué)式表示出工業(yè)冶煉鋁流程中含鋁物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑”、“歸納總結(jié)鋁的重要化合物分別有哪些化學(xué)性質(zhì)？”為驅(qū)動任務(wù)，并設(shè)計相應(yīng)的問題和探究活動，讓學(xué)生在任務(wù)解決過程中，經(jīng)歷基于物質(zhì)類別和價態(tài)兩個視角認(rèn)識無機(jī)物性質(zhì)，建構(gòu)鋁及其重要化合物二維圖，實(shí)現(xiàn)掌握鋁的重要化合物的性質(zhì)和形成研究元素化合物性質(zhì)的思路方法的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

1.4 實(shí)驗(yàn)探究的問題整合

探究實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)元素化合物知識的重要途徑，在設(shè)計實(shí)驗(yàn)時，教師可先整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，借助教材中的“思考與交流”、“科學(xué)探究”等環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)問題情境，由此開展有序的探究活動，學(xué)生在探究過程中認(rèn)識元素化合物知識，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。例如，在《鋁的重要化合物》教學(xué)中，整合Al(OH)3的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，匯報實(shí)驗(yàn)方案，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，并兩次分組實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，經(jīng)歷整個實(shí)驗(yàn)探究過程，最后解決問題，發(fā)展了學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，達(dá)成了相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)。

綜上所述，元素化合物是高中化學(xué)的重點(diǎn)，我們教師在備課中應(yīng)當(dāng)思考化學(xué)知識的功能價值，承載了怎樣的核心素養(yǎng)，分析學(xué)生認(rèn)識發(fā)展空間，從核心素養(yǎng)的角度去定位教學(xué)目標(biāo)，來設(shè)計學(xué)生活動類型，進(jìn)行情境素材選取和問題設(shè)計，選取合適的教學(xué)策略和教學(xué)方法。在講解相關(guān)知識的過程中，應(yīng)當(dāng)幫助學(xué)生形成知識結(jié)構(gòu)，同時結(jié)合生活素材及直觀的教學(xué)實(shí)驗(yàn)來講解重點(diǎn)內(nèi)容，在此過程中不斷滲透學(xué)科思想，培養(yǎng)學(xué)生探究總結(jié)的能力，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，如此便可提高教學(xué)效果。

2 “鋁的重要化合物”教學(xué)過程展示

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，引出課題

展示鋁的重要化合物的用途圖片，用途反映性質(zhì)，體會鋁的重要化合物的性質(zhì)，研究物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的兩個視角——物質(zhì)分類、氧化還原。設(shè)計意圖：體現(xiàn)化學(xué)來源于生活，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識，感受鋁及其化合物的社會價值，強(qiáng)化學(xué)生“性質(zhì)決定用途，用途反映性質(zhì)”學(xué)科思想。

2.2 整理鋁及其重要化合物

教師提出任務(wù)一：請在二維坐標(biāo)圖中整理出鋁及其重要化合物。學(xué)生獨(dú)立完成：在學(xué)案上二維坐標(biāo)圖中填寫。設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生在二維坐標(biāo)圖中整理鋁及其重要化合物，幫助學(xué)生進(jìn)一步學(xué)會使用二維圖，幫助學(xué)生建立從兩個角度研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和意識，使學(xué)生進(jìn)入學(xué)科核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)模式中。

2.3 氫氧化鋁的制備和兩性

教師提出任務(wù)二：已知Al(OH)3不溶于水，如何制備Al(OH)3？給出藥品和儀器：蒸餾水、Al、Al2O3、Al2(SO4)3溶液、NaOH溶液、氨水、稀鹽酸、試管、膠頭滴管，請設(shè)計方案。學(xué)生先小組交流討論實(shí)驗(yàn)方案，再選派代表用投影展示匯報。師生交流評價，討論實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)性、可行性、簡約性，最后優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案：Al2(SO4)3溶液和NaOH溶液反應(yīng)、Al2(SO4)3溶液和氨水反應(yīng)。根據(jù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)，提示學(xué)生操作規(guī)范、分工合作、觀察記錄、主動思維。分組實(shí)驗(yàn)完成后，師生分析交流實(shí)驗(yàn)異常、試劑用量、加入順序等，進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，再分組實(shí)驗(yàn)探究哪種方法制備氫氧化鋁更好？最后實(shí)驗(yàn)反思，得出Al(OH)3制備原理：鋁鹽和氨水反應(yīng)。

教師設(shè)問：通過實(shí)驗(yàn)，你又認(rèn)識了哪些鋁的重要化合物的性質(zhì)？歸納氫氧化鋁的性質(zhì)，引出兩性氫氧化物的概念。學(xué)生獨(dú)立完成：在學(xué)案二維坐標(biāo)圖中圖示性質(zhì)中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，并寫出有關(guān)方程式。

設(shè)計意圖：化學(xué)知識的形成有一個層次遞進(jìn)過程，任務(wù)驅(qū)動、問題引導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)探究不斷發(fā)展學(xué)生思維，幫助學(xué)生不但“知其然”，也“知其所以然”。構(gòu)建學(xué)科核心素養(yǎng)平臺，充分利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)探究過程的完整體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的簡單實(shí)驗(yàn)設(shè)計和分析解釋能力，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，提高依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析問題本質(zhì)的能力，在解決問題的過程中發(fā)展學(xué)生的變化觀、實(shí)驗(yàn)觀、對比觀等學(xué)科思維，促進(jìn)學(xué)生“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識”、“科學(xué)精神與社會責(zé)任”等素養(yǎng)的提升。

2.4 解析工業(yè)冶煉鋁流程

教師提出任務(wù)三：請分析工業(yè)冶煉鋁流程圖，用化學(xué)式表示出含鋁物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑。學(xué)生小組交流討論，在學(xué)案上完成：Al2O3→AlO2-→Al3+→Al(OH)3→Al2O3→Al。

教師設(shè)問：通過分析，你又認(rèn)識了哪些鋁的重要化合物的性質(zhì)？歸納氧化鋁的性質(zhì)，引出兩性氧化物的概念。學(xué)生獨(dú)立完成：在學(xué)案二維坐標(biāo)圖中圖示性質(zhì)中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，并寫出有關(guān)方程式。

設(shè)計意圖：元素化合物的教學(xué)不僅要關(guān)注物質(zhì)的性質(zhì)，更要關(guān)注物質(zhì)性質(zhì)在實(shí)際中的應(yīng)用。通過分析工業(yè)冶煉鋁流程中含鋁物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑，在應(yīng)用和轉(zhuǎn)化中認(rèn)識學(xué)習(xí)物質(zhì)的性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心社會和生產(chǎn)實(shí)際的積極態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的意識和能力，培養(yǎng)學(xué)生分析解決復(fù)雜問題的能力，同時加深元素轉(zhuǎn)化觀的認(rèn)識，促進(jìn)學(xué)生“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識”、“科學(xué)精神與社會責(zé)任”等素養(yǎng)的提升。

2.5 總結(jié)提升完善轉(zhuǎn)化關(guān)系

教師提出任務(wù)四：歸納總結(jié)鋁的重要化合物分別有哪些化學(xué)性質(zhì)？氧化鋁的性質(zhì)，氫氧化鋁的性質(zhì)，鋁鹽的性質(zhì)，偏鋁酸鹽的性質(zhì)。學(xué)生獨(dú)立完成：在學(xué)案上二維坐標(biāo)圖中完善鋁及其化合物相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。

課后思考：（1）如何檢驗(yàn)斯達(dá)舒（或胃舒平）中含有Al(OH)3？（2）從鋁土礦中得到純凈的Al2O3，還可以用什么方法？請設(shè)計轉(zhuǎn)化路徑。

設(shè)計意圖：歸納總結(jié)鋁的重要化合物的性質(zhì)，完善二維圖，使知識規(guī)律化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，進(jìn)一步建立從類別和價態(tài)兩個視角去認(rèn)識研究元素化合物性質(zhì)的思路方法，促進(jìn)學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等素養(yǎng)的提升。

3 “鋁的重要化合物”教學(xué)反思

《鋁的重要化合物》是元素化合物板塊的重要內(nèi)容。新課程標(biāo)準(zhǔn)把“從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和即將經(jīng)歷的社會生活實(shí)際出發(fā)，幫助學(xué)生認(rèn)識化學(xué)與人類社會的密切關(guān)系”作為基本理念之一，因此對本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)定位在“根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鋁的重要化合物的主要性質(zhì)”。

合理運(yùn)用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法，改變單一傳授式教學(xué)，突出學(xué)生主體性地位。本節(jié)課依據(jù)最近發(fā)展區(qū)理論，通過鋁的重要化合物的應(yīng)用建立化學(xué)與生活的聯(lián)系，創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引領(lǐng)學(xué)生開展諸如討論、實(shí)驗(yàn)探究等形式多樣的學(xué)生活動。從點(diǎn)、線、面建構(gòu)二維圖，建立從物質(zhì)分類的角度和從氧化還原的角度研究元素化合物性質(zhì)的一般思路和方法。通過小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生經(jīng)歷了設(shè)計實(shí)驗(yàn)、完成實(shí)驗(yàn)、反思改進(jìn)的一般實(shí)驗(yàn)探究過程，體驗(yàn)了基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行推理論證獲得結(jié)論的科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)分析問題的能力和對反應(yīng)規(guī)律的歸納能力。通過留白、追問、搭支架，指導(dǎo)學(xué)生層層深入、厘清認(rèn)識，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科思維發(fā)展，提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

通過學(xué)生訪談，分析工業(yè)冶煉鋁流程圖中含鋁物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑有一定的難度，有些學(xué)生無從下手，主要原因是不能迅速看懂流程提取有效信息，還有陌生反應(yīng)的干擾。該環(huán)節(jié)在培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的接受、吸收和整合化學(xué)信息的能力上有一定的幫助，但在設(shè)計上還需要進(jìn)一步加以改進(jìn)。

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是高中生綜合素質(zhì)的具體體現(xiàn)，元素化合物的教學(xué)不僅要關(guān)注物質(zhì)的性質(zhì)，更要關(guān)注學(xué)習(xí)物質(zhì)性質(zhì)的方法，以及物質(zhì)性質(zhì)在實(shí)際生活生產(chǎn)中的應(yīng)用。我們教師要從“學(xué)科教學(xué)”轉(zhuǎn)向“學(xué)科教育”，從“知識核心時代”走向“核心素養(yǎng)時代”，把握化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)體系，培養(yǎng)現(xiàn)代中學(xué)生完美人格和終身學(xué)習(xí)能力，在教育過程中促使他們從更高的視野和境界上自我發(fā)展。