促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展的策略

成新宇 李燕

【摘要】培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生未來融入社會(huì)所需的能力與素養(yǎng)，是學(xué)科育人的體現(xiàn)。在教學(xué)中通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境，開展多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，發(fā)展其解決復(fù)雜問題的實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)；元素及其化合物；化學(xué)學(xué)科

新課程新教材強(qiáng)調(diào)開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，“素養(yǎng)為本”的教學(xué)倡導(dǎo)真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)，開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，重視教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，以學(xué)生的發(fā)展為本，培養(yǎng)他們的綜合能力。高中階段元素及其化合物學(xué)習(xí)聚焦鈉、鐵、氯、硫、氮等五大元素，學(xué)習(xí)內(nèi)容包括相應(yīng)的單質(zhì)、氧化物、酸、堿和鹽等類別的物質(zhì)，涉及物質(zhì)種類多、性質(zhì)變化復(fù)雜，有共性規(guī)律，但每種物質(zhì)又有自己的特性，知識(shí)量大且瑣碎。如何上好元素及其化合物的相關(guān)課程，讓學(xué)生形成系統(tǒng)知識(shí)體系的同時(shí)發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)，對化學(xué)教師而言是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)。

筆者以人教版高中化學(xué)必修第一冊第二單元課題1“鈉鹽”為例，利用生產(chǎn)生活中用途廣泛的兩種鹽Na2CO3和NaHCO3，借助學(xué)生熟悉的物質(zhì)入手，從分類的視角，通過探究Na2CO3和NaHCO3的性質(zhì)及其差異性的原因，用元素觀統(tǒng)籌鈉元素及其化合物的研究，逐步建立并完善元素化合物學(xué)習(xí)的思路，為價(jià)類二維元素觀的構(gòu)建打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為鐵、硫、氮元素及其化合物的學(xué)習(xí)提供研究模型，提高學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展。

一、創(chuàng)設(shè)真實(shí)化的問題情境

基于核心素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)，應(yīng)在真實(shí)的知識(shí)應(yīng)用場景下讓學(xué)生通過問題解決去獲取知識(shí)，這樣才會(huì)促進(jìn)素養(yǎng)的形成和能力的發(fā)展。課程標(biāo)準(zhǔn)在“常見的無機(jī)物及其應(yīng)用”主題的核心策略提出：緊密聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際，創(chuàng)設(shè)豐富多彩的真實(shí)問題情境。在化學(xué)教學(xué)中，通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境，培養(yǎng)學(xué)生獲得能用知識(shí)解決未來生活復(fù)雜問題的綜合能力。

本節(jié)課利用生活中的食用純堿、食用小蘇打，通過“展示、分析說明書→發(fā)現(xiàn)提出問題→研究解決問題→建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)→形成認(rèn)知思路”完成教學(xué)。本節(jié)課教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)如圖1：

1.以日常用品為問題情境線索，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。在本節(jié)課教學(xué)中運(yùn)用了生活中的食用純堿、食用小蘇打進(jìn)行情景創(chuàng)設(shè)。展示純堿和小蘇打的使用說明，分析純堿和小蘇打的儲(chǔ)存條件有哪些共同點(diǎn)，引出它們的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)。運(yùn)用第一章所學(xué)的物質(zhì)分類知識(shí)，從分類的視角來研究物質(zhì)。

相關(guān)的教學(xué)片段如下：

在以上的“創(chuàng)設(shè)情境，引入新課”環(huán)節(jié)，以日常生活物品為情境線索，從學(xué)生熟悉的日常生活用品走進(jìn)化學(xué)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生熱情，培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力。

2.以課前測評(píng)為問題情境線索，深刻易懂。NaHCO3、Na2CO3與酸進(jìn)行反應(yīng)的過程中，學(xué)生通過演示對比實(shí)驗(yàn)：相同質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3分別與足量的稀鹽酸進(jìn)行反應(yīng)，觀察兩個(gè)氣球哪個(gè)會(huì)膨脹得更快更大。課前測評(píng)中學(xué)生寫的NaHCO3、Na2CO3與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式、離子方程式，暴露出學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的不足，很多學(xué)生書寫的碳酸氫鈉與足量鹽酸反應(yīng)的離子方程式是錯(cuò)的（見圖2）。碳酸氫鈉溶于水中是電離成H+和CO32-，應(yīng)把H+和CO32-寫成HCO3-。因此在這一堂課中我們要解決的問題就更加精準(zhǔn)，促進(jìn)電離知識(shí)的再運(yùn)用，強(qiáng)化微粒表征，解決從微觀的視角去認(rèn)識(shí)Na2CO3、NaHCO3到底有什么不一樣的問題。正是因?yàn)槲⒂^上的不一樣，才會(huì)導(dǎo)致宏觀現(xiàn)象上的差別。

在完成碳酸鈉、碳酸氫鈉與酸反應(yīng)的對比實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)碳酸氫鈉氣球膨脹得更快，此時(shí)結(jié)合課前測的離子反應(yīng)方程式，學(xué)生就能夠很容易分析出其微觀本質(zhì)原因：碳酸氫鈉只需要再添加一個(gè)氫離子就能變成二氧化碳和水，碳酸鈉則需要兩個(gè)氫離子才能會(huì)生成二氧化碳和水。但在解釋“膨脹得更大”時(shí)全班陷入了迷茫，經(jīng)引導(dǎo)，學(xué)生看到板書上的課前測評(píng)線索，運(yùn)用Na2CO3、NaHCO3與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式，結(jié)合初三學(xué)過的質(zhì)量定量計(jì)算，學(xué)生可以得出如下結(jié)論：鹽酸足量，碳酸鈉、碳酸氫鈉都是4.2g，但它們的相對分子質(zhì)量不一樣。設(shè)Na2CO3、NaHCO3產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量分別為x、y，求出y大于x，所以碳酸氫鈉產(chǎn)生的二氧化碳會(huì)更多，為解釋“膨脹得更大”提供證據(jù)，全班都明白了NaHCO3的氣球?yàn)槭裁磁蛎浀酶蟾臁?/p>

筆者針對Na2CO3、NaHCO3化學(xué)性質(zhì)的本質(zhì)和核心，精心設(shè)計(jì)課前測評(píng)，精準(zhǔn)掌握學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的障礙點(diǎn)，基于課前測評(píng)的情況和相關(guān)知識(shí)，迅速突破教學(xué)難點(diǎn)，提高教學(xué)效率，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)從微觀結(jié)構(gòu)去認(rèn)識(shí)和分析問題，發(fā)展宏觀辨識(shí)與微觀探析的學(xué)科素養(yǎng)。

3.以生活為問題情境線索，親切自然。關(guān)于熱穩(wěn)定性的比較，在教學(xué)過程中則引入了熱水沖小蘇打的真實(shí)問題情境：喝小蘇打水對人體會(huì)有一些幫助。其實(shí)我們自己有時(shí)候在家也會(huì)用水沖小蘇打。那在用熱水沖小蘇打的時(shí)候就出現(xiàn)了一個(gè)問題，我們用熱水沖小蘇打固體會(huì)看到大量的氣泡冒出，為什么會(huì)出現(xiàn)這個(gè)情況呢？是不是NaHCO3受熱易分解呢？對比學(xué)習(xí)Na2CO3、NaHCO3，所以就想用它們的固體來加熱。加熱時(shí)是不是需要兩盞酒精燈？兩盞酒精燈能保證它們的溫度一致嗎？因此，在師生共同討論后得出：用一支試管內(nèi)套小試管，組裝成套管裝置，于試管底部分別裝固體Na2CO3、NaHCO3進(jìn)行加熱。學(xué)生根據(jù)NaHCO3受熱易分解的知識(shí)創(chuàng)造性地提出了將NaHCO3裝在溫度較低的小試管中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的想法。套管實(shí)驗(yàn)裝置的分析設(shè)計(jì)，從實(shí)驗(yàn)需求出發(fā)，有助于發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究的能力。

二、設(shè)計(jì)多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)

設(shè)計(jì)多樣化學(xué)習(xí)活動(dòng)，課堂內(nèi)外相互融合，學(xué)生能根據(jù)自己的不同興趣參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，根據(jù)自身特點(diǎn)訓(xùn)練發(fā)展能力，領(lǐng)悟?qū)W科本質(zhì)，促進(jìn)終身發(fā)展。

1.實(shí)驗(yàn)探究多樣化。實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的特色和優(yōu)勢，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)課程特別是元素化合物教學(xué)的基礎(chǔ)。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)涉及到儀器組裝、操作觀察、記錄交流、分析歸納、思考討論、分工合作等多種活動(dòng)形式，在本課例中的實(shí)驗(yàn)有：小組實(shí)驗(yàn)、學(xué)生代表演示實(shí)驗(yàn)、生活實(shí)驗(yàn)、興趣小組視頻實(shí)驗(yàn)等多樣化實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)。

在做Na2CO3和NaHCO3溶于水的小組實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過觀察記錄等學(xué)習(xí)活動(dòng)，增強(qiáng)合作探究意識(shí)，形成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，積極討論交流并進(jìn)行理性分析，并能用恰當(dāng)形式展示和表達(dá)，解釋說明溫度、溶解性、滴加酚酞后顏色的實(shí)驗(yàn)差異現(xiàn)象背后所涉及到的知識(shí)。

在與酸反應(yīng)的對比實(shí)驗(yàn)中，筆者設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)裝置（見圖3），操作簡單、現(xiàn)象明顯，滿足膽大學(xué)生（自愿舉手上臺(tái)演示）的成就感，該實(shí)驗(yàn)旨在培養(yǎng)學(xué)生勇于自我表現(xiàn)的能力和思辨能力，該實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是氣球變大后的宏觀與微觀結(jié)合和證據(jù)推理分析，所以氣球?qū)嶒?yàn)可由學(xué)生代表演示。

教師還可設(shè)計(jì)生活化的實(shí)驗(yàn)（在家中用熱水沖泡碳酸氫鈉有大量氣泡），通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)生活場景提升學(xué)生興趣，拓展學(xué)生對碳酸氫鈉受熱分解的認(rèn)識(shí)。

碳酸鈉和碳酸氫鈉受熱分解實(shí)驗(yàn)，筆者提供了套管實(shí)驗(yàn)的裝置（見圖4），讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置及老師的“生活化實(shí)驗(yàn)”中所獲取的信息，設(shè)計(jì)如何利用套管裝置比較碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性，通過設(shè)計(jì)及分析加熱Na2CO3和NaHCO3的套管實(shí)驗(yàn)原理，在熱分解對比實(shí)驗(yàn)中能做到設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)、分析有理有據(jù)，形成證據(jù)推理意識(shí)。

2.課外拓展多樣化。多元的教學(xué)拓展實(shí)踐探究活動(dòng)，能夠讓學(xué)生將課堂中所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到真實(shí)的社會(huì)、生活情境中，可進(jìn)一步培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的綜合能力，不斷促進(jìn)核心素養(yǎng)的發(fā)展。除了課前測和課后測等紙筆練習(xí)外，筆者還設(shè)計(jì)了不同類型的課后拓展活動(dòng)：查閱資料、在家里開展實(shí)踐操作、進(jìn)行實(shí)地參觀考查等，具體活動(dòng)設(shè)計(jì)如下。

拓展活動(dòng)1：了解純堿的生產(chǎn)歷史。通過查閱資料，了解純堿的生產(chǎn)歷史，感受化學(xué)工業(yè)發(fā)展過程中技術(shù)進(jìn)步的重要性，以及建設(shè)生態(tài)文明的意義，從環(huán)境保護(hù)及生產(chǎn)效益等方面，思考侯氏制堿法的意義，以純堿的生產(chǎn)發(fā)展史為線索，完成研究報(bào)告，并與同學(xué)討論交流。這一活動(dòng)的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在了解純堿生產(chǎn)史的同時(shí)，認(rèn)識(shí)Na2CO3在社會(huì)生產(chǎn)中的重要價(jià)值，體會(huì)科學(xué)家的不斷探索精神及家國情懷。

拓展活動(dòng)2：根據(jù)家里的實(shí)際條件，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)鑒別家中的純堿和小蘇打兩種粉末，并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這一活動(dòng)的設(shè)計(jì)將課堂上學(xué)習(xí)的Na2CO3和NaHCO3的知識(shí)轉(zhuǎn)用于解決生活問題，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，也發(fā)展了學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力。

拓展活動(dòng)3：參觀海南儋州石花水洞，觀察鐘乳石的形成，并向家人解釋和介紹鐘乳石的形成原理。這一活動(dòng)的設(shè)計(jì)立足于海南地域特色，加強(qiáng)學(xué)生對海南地域文化的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生更加深入地了解和認(rèn)識(shí)自己的家鄉(xiāng)，體現(xiàn)育人價(jià)值。

三、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化的教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)可把比較零散細(xì)碎的記憶性知識(shí)轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化知識(shí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，減少記憶性知識(shí)壓力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)建構(gòu)知識(shí)學(xué)習(xí)的模型，完善價(jià)類二維元素觀。

1.從知識(shí)的進(jìn)階性發(fā)展構(gòu)建結(jié)構(gòu)化教學(xué)內(nèi)容?！扳c鹽”是人教版高一必修“海水中的重要元素—鈉和氯”的內(nèi)容，隸屬第一節(jié)鈉及其化合物。學(xué)生在初三已經(jīng)學(xué)習(xí)過氯化鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉等鈉的化合物知識(shí)，但主要學(xué)習(xí)的是碳酸鈉和碳酸氫鈉的共性，即都含有碳酸根，故可以和酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w。在本節(jié)課中將進(jìn)一步對比它們的溶解性、與酸反應(yīng)、熱穩(wěn)定性的差異，并深入微觀結(jié)構(gòu)探究差異性的根源是結(jié)構(gòu)不同而引起的。本節(jié)課還為后面的學(xué)習(xí)埋下伏筆：為什么碳酸鈉和碳酸氫鈉水溶液會(huì)呈堿性？為什么兩者水溶液堿性的強(qiáng)弱不同？得出的結(jié)論為：因?yàn)镹a2CO3和NaHCO3溶于水產(chǎn)生的陰離子CO32-、HCO3-不一樣，在水溶液中的水解程度也不同，所以兩者水溶液堿性的強(qiáng)弱不同。

根據(jù)上述分析，我們清楚地看到，在中學(xué)階段我們對碳酸鈉、碳酸氫鈉的認(rèn)識(shí)分成了三個(gè)不同的階段，每個(gè)階段對它們的認(rèn)識(shí)視角、認(rèn)識(shí)層次都不同，也代表了化學(xué)物質(zhì)觀的不斷發(fā)展。在梳理出這一認(rèn)識(shí)進(jìn)階后，本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)思路清晰，目標(biāo)明確，使學(xué)生更清晰認(rèn)識(shí)到對物質(zhì)研究的不斷深入，發(fā)展宏觀與微觀結(jié)合的學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.從元素觀的進(jìn)階性發(fā)展構(gòu)建結(jié)構(gòu)化的教學(xué)內(nèi)容。元素觀大概念是學(xué)習(xí)無機(jī)物的核心，但在高中化學(xué)的學(xué)習(xí)過程中元素觀的構(gòu)建并非一蹴而就，而是需要不斷發(fā)展和完善的。高一化學(xué)必修第一章“物質(zhì)分類、物質(zhì)轉(zhuǎn)化、離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)”等理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，就是為構(gòu)建價(jià)類二維的元素觀打下理論基礎(chǔ)。第二章的“鈉及其化合物的學(xué)習(xí)”，側(cè)重從物質(zhì)類別轉(zhuǎn)化構(gòu)建認(rèn)識(shí)元素及其化合物的學(xué)習(xí)思路，第三單元“鐵及其化合物的學(xué)習(xí)”則是初步從物質(zhì)類別和化合價(jià)兩個(gè)維度去認(rèn)識(shí)物質(zhì)，到第五單元硫、氮及其化合物的學(xué)習(xí)，則是運(yùn)用價(jià)類二維元素觀去預(yù)測、分析氮、硫及其化合物的性質(zhì)，完成從“實(shí)踐→理論→預(yù)測”的觀念構(gòu)建過程，形成物質(zhì)研究的思路和模型。無機(jī)物種類豐富多彩，知識(shí)繁雜瑣碎，不可能逐一學(xué)習(xí)，因此教材注重引導(dǎo)學(xué)生用元素觀建構(gòu)無機(jī)物的研究思路和方法。

基于上述分析，本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)注重引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用分類思想，利用碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸的離子反應(yīng)等反應(yīng)，預(yù)測、分析并學(xué)習(xí)鈉的化合物的性質(zhì)。用物質(zhì)轉(zhuǎn)化思路，經(jīng)歷從鈉到氧化鈉和過氧化鈉，再到碳酸鈉和碳酸氫鈉的過程，既突出了物質(zhì)的分類思想，又明確了研究金屬單質(zhì)及其化合物的方法。運(yùn)用對比法、類比法、歸納法深入學(xué)習(xí)Na2CO3和NaHCO3的性質(zhì)、類比推理非金屬及其化合物的研究思路和方法，掌握元素及其化合物的研究思路和方法的建構(gòu)模型。學(xué)生既掌握了Na2CO3和NaHCO3的性質(zhì)又建構(gòu)了元素觀，還學(xué)習(xí)了元素及其化合物研究思路和方法?？梢哉f，教師在本節(jié)以鈉及其化合物的研究為載體，建構(gòu)了金屬及其化合物的研究模型，為后續(xù)學(xué)習(xí)元素及其化合物奠定了元素觀基礎(chǔ)。

學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展是一個(gè)潛移默化的過程，需要教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，從學(xué)生角度出發(fā)，創(chuàng)造性地使用和開發(fā)教材，以教學(xué)內(nèi)容為載體，通過有效的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式，從“知識(shí)本位”走向“素養(yǎng)為重”，以滿足高中學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，促進(jìn)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展，提升學(xué)生的核心競爭力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]房喻，徐端鈞.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀[M].北京：高等教育出版社，2020.

[2]喬國才，夏建華.化學(xué)必修第一冊教師教學(xué)用書[M].北京：人民教育出版社，2019.

（基金項(xiàng)目：本文系海南省?？谑?021年教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃課題“基于核心素養(yǎng)的高中化學(xué)必修第二章‘鈉和氯’的教學(xué)實(shí)踐研究”的研究成果之一，課題編號(hào)：HKZ14521014）