基于發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計與反思

莊德剛

摘要：文章以“碳酸鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”教學(xué)內(nèi)容為載體，按照目前關(guān)于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，重新審視了教材，挖掘其學(xué)科核心素養(yǎng)價值，進(jìn)行了精心設(shè)計，通過有效的教學(xué)活動，達(dá)到培育學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。

關(guān)鍵詞：化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)；碳酸鈉性質(zhì)與應(yīng)用；教學(xué)設(shè)計；反思

文章編號：1008-0546（2017）07-0077-04 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.023

一、問題的提出

教育部《關(guān)于全面深化課程改革是立德樹人根本任務(wù)的意見》中提出，在基礎(chǔ)教育階段應(yīng)該幫助學(xué)生形成適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。要求高中各學(xué)科課程要提出學(xué)科核心素養(yǎng)，將教育教學(xué)的行為統(tǒng)一到育人目標(biāo)上來，提高學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力[1]。

目前，大家認(rèn)為，化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)含有以下方面：人們在研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、變化的過程中，運用探究的手段，基于證據(jù)進(jìn)行分析推理，透過宏觀現(xiàn)象審視變化的微觀本質(zhì)；能建立變化觀念與平衡思想；理解化學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境之間的相互關(guān)系，贊賞化學(xué)對社會發(fā)展的重大貢獻(xiàn)；能運用已有知識和方法綜合分析化學(xué)過程對自然可能帶來的各種影響，權(quán)衡利弊，勇于承擔(dān)責(zé)任，積極參與有關(guān)化學(xué)問題的社會決策。

“碳酸鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”是蘇教版必修《化學(xué)1》專題2的第二單元教學(xué)內(nèi)容，本課按照目前關(guān)于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，重新審視了教材，挖掘其學(xué)科核心素養(yǎng)價值，以這部分教學(xué)內(nèi)容為載體，進(jìn)行了精心設(shè)計，通過有效的教學(xué)活動，發(fā)展學(xué)生基于證據(jù)進(jìn)行分析推理、透過宏觀現(xiàn)象審視變化的微觀本質(zhì)、運用所學(xué)知識解決實際問題等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、教學(xué)設(shè)計

1. 教學(xué)背景分析

（1）教學(xué)指導(dǎo)思想分析

學(xué)科教學(xué)的終極目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的形成。以學(xué)科核心素養(yǎng)培育的課堂教學(xué)，應(yīng)該從以“教”為主轉(zhuǎn)向以“學(xué)”為主，從重視學(xué)科知識的傳授、灌輸轉(zhuǎn)向重視學(xué)生學(xué)習(xí)活動的設(shè)計、組織和指導(dǎo)，將科學(xué)精神和人文精神自然地融入教學(xué)活動當(dāng)中，讓學(xué)生在探究體驗中、學(xué)習(xí)反思中獲得化學(xué)核心知識，發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

（2）教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)內(nèi)容是一節(jié)典型的物質(zhì)性質(zhì)的課，也是學(xué)生進(jìn)入高中后第一次完整地學(xué)習(xí)一種鹽。教材并沒有把碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)逐條呈現(xiàn)，而是通過兩個“活動與探究”（“碳酸鈉的性質(zhì)”、“區(qū)別碳酸鈉與碳酸氫鈉的實驗方案設(shè)計”）來引導(dǎo)學(xué)生在動腦思考、動手實踐的過程中，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)。這樣的編排符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，有利于學(xué)生理解和掌握知識，提升化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

（3）學(xué)情分析

學(xué)生在初中初步學(xué)習(xí)了碳酸鈉與酸的反應(yīng)，了解了檢驗溶液酸堿性的常用方法，但對與碳酸鈉關(guān)系十分密切的碳酸氫鈉的性質(zhì)了解甚少。因此，教學(xué)時可以用實驗探究、對比的方法理解兩者性質(zhì)之間的異同。

2. 教學(xué)目標(biāo)

（1）通過實物展示、實驗對比，讓學(xué)生認(rèn)識到二者性質(zhì)的差異是結(jié)構(gòu)不同所致，并能歸納總結(jié)碳酸鈉與碳酸氫鈉的鑒別方法和相互轉(zhuǎn)化。

（2）學(xué)會研究物質(zhì)的一般思路與方法。特別是從碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)對比中，學(xué)會全面地認(rèn)識和分析事物，體驗對立統(tǒng)一的辯證唯物主義觀點。

（3）聯(lián)系生活實際，讓學(xué)生掌握碳酸鈉和碳酸氫鈉的用途，感受化學(xué)在生活中的重要作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和使命感。

3. 教學(xué)重難點

基于上述分析，把教學(xué)重點確定為碳酸鈉和碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)、鑒別，教學(xué)難點設(shè)計為對照實驗方案的設(shè)計。

4. 教學(xué)過程及點評

教學(xué)環(huán)節(jié)1 提出問題，引入新課

[師]資料1中，侯氏制堿法制得的“堿”是什么物質(zhì)？

[生]是純堿，化學(xué)成分是碳酸鈉。

[師]讓我們一起走近碳酸鈉。

[師]實物展示。請根據(jù)資料2和初中所學(xué)知識，推測碳酸鈉化學(xué)性質(zhì)，并運用桌面上的藥品和儀器進(jìn)行驗證（藥品：水、0.1mol/L稀鹽酸、石灰水、氯化鈣溶液、酚酞試液、0.1mol/L碳酸鈉溶液、0.1mol/L碳酸氫鈉溶液等，儀器：試管、滴管等）。

[生]討論，制定實驗方案，猜測實驗現(xiàn)象，進(jìn)行探究驗證。在四支試管里各加入0.1mol/LNa2CO3溶液2毫升左右，然后依次滴加幾滴酚酞試液、氯化鈣溶液、石灰水、稀鹽酸，觀察現(xiàn)象。主動交流實驗現(xiàn)象和結(jié)論。

[板書]

碳酸鈉的化學(xué)性質(zhì)

一、化學(xué)性質(zhì)

1、與酸反應(yīng)：Na2CO3+2HCl■2NaCl+H2O+CO2↑

2、與某些堿反應(yīng)：Na2CO3+Ca（OH）2■CaCO3↓+2NaOH

3、 與某些鹽反應(yīng)：Na2CO3+BaCl2■BaCO3↓+2NaCl

評析：通過科學(xué)家侯德榜先生實業(yè)救國的事跡引課，培養(yǎng)學(xué)生刻苦鉆研的科學(xué)精神和無私的愛國情操，引發(fā)學(xué)生對“堿”的好奇心和重視，讓學(xué)生認(rèn)識化學(xué)學(xué)習(xí)的社會價值。

后面讓學(xué)生根據(jù)初中所學(xué)，大膽預(yù)測碳酸鈉的化學(xué)性質(zhì)，設(shè)計實驗對自己的預(yù)測進(jìn)行驗證，得出結(jié)論，發(fā)展學(xué)生尋找證據(jù)進(jìn)行分析推理的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

教學(xué)環(huán)節(jié)2 分析比較，深入探究

[生]認(rèn)真閱讀資料，仔細(xì)觀察碳酸氫鈉樣品，產(chǎn)生了以下疑問：為什么在資料中碳酸氫鈉可作為食品制作中的膨松劑，而碳酸鈉不能？兩者性質(zhì)差異有哪些？

[師]順勢引導(dǎo)。請大家根據(jù)碳酸鈉的化學(xué)性質(zhì)來設(shè)計實驗，對比觀察兩者的性質(zhì)差異。那么請同學(xué)們思考一下，在什么樣的條件下實驗對比才更有科學(xué)性？

[生]在相同的反應(yīng)條件下比較！如相同反應(yīng)物的濃度、狀態(tài)等。同時，提出了以下3個探究實驗方案：

[探究實驗1]水溶液的酸堿性

在試管里加入0.1mol/LNaHCO3溶液2毫升，滴加幾滴酚酞試液，與前面現(xiàn)象進(jìn)行對照，比較溶液的酸堿性。觀察現(xiàn)象。填寫表1。

[探究實驗2]與鹽、堿反應(yīng)

向盛有2mL0.1mol/LNaHCO3溶液的試管中先滴加1mL0.01mol/LCaCl2溶液，觀察現(xiàn)象。再向其中逐滴加入澄清石灰水振蕩，觀察現(xiàn)象。與前面實驗比較，填寫表2。

[板書]2NaHCO3+Ca（OH）2■CaCO3↓+Na2CO3+2H2O

[探究實驗3]與酸的反應(yīng)

向盛有體積均為2mL、濃度均為0.1mol/L 的Na2CO3、NaHCO3溶液的兩支試管中，同時加入等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸（足量）。觀察現(xiàn)象。填寫表3。

[板書]NaHCO3+HCl■NaCl+H2O+CO2↑

[生]通過實驗對照，得出結(jié)論：Na2CO3、NaHCO3性質(zhì)大體相似，但是在某些反應(yīng)上又有差別。如同濃度時，Na2CO3溶液的堿性強于NaHCO3溶液，但NaHCO3溶液與酸反應(yīng)的劇烈程度大于同濃度的Na2CO3溶液。又產(chǎn)生了這樣的疑問：兩者性質(zhì)差異的原因是什么？

[生]大家積極思考，有同學(xué)提出了結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的觀點。

[師]對！那我們來一起分析它們在組成結(jié)構(gòu)上有什么異同？完成表4。

[生] 清楚地發(fā)現(xiàn)：兩者性質(zhì)差異的原因就在HCO3-、CO32-方面。

[師]資料3中說，碳酸氫鈉作為食品制作過程中的膨松劑。請你猜想碳酸鈉、碳酸氫鈉哪一種受熱更易分解？

[生]肯定是碳酸氫鈉受熱更易分解，而且分解時會有氣體產(chǎn)生。

[師]讓實驗來說話。

[探究實驗4]熱穩(wěn)定性

[師]采用（圖1）裝置，應(yīng)該如何放置兩種固體，才能證明碳酸鈉的熱穩(wěn)定性較碳酸氫鈉更好？

[生]大試管中盛的是Na2CO3固體，小試管中盛的是NaHCO3固體。大試管的導(dǎo)管伸入盛有石灰水的B試管中，小試管的導(dǎo)管伸入盛有石灰水的A試管中。如果A試管中的石灰水變渾濁而B試管中的石灰水沒變渾濁，則可證明。

[師]演示實驗，點燃酒精燈，先預(yù)熱，再集中加熱。

[生]學(xué)生描述實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論。填寫表5。

[板書]2NaHCO3■Na2CO3+H2O+CO2↑

[師]根據(jù)資料4，推測向飽和Na2CO3溶液中通入足量的CO2可能會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

[生]可能會有固體析出。

[探究實驗5]飽和Na2CO3溶液與CO2的反應(yīng)

[演示] 向一瓶充滿CO2氣體的軟塑料礦泉水瓶中，倒入10毫升左右的飽和Na2CO3溶液，旋緊蓋子，快速振蕩一會兒。

[生]觀察現(xiàn)象：礦泉水瓶變癟，澄清的碳酸鈉溶液變渾濁。

[板書]Na2CO3+CO2+H2O■2NaHCO3

[師生共同分析]NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，這是析出沉淀的主要原因，而從方程式來看，106g碳酸鈉反應(yīng)將生成碳酸氫鈉168g，生成的碳酸氫鈉多了且反應(yīng)消耗了水，也會導(dǎo)致碳酸氫鈉析出。

評析：根據(jù)實驗現(xiàn)象的異同，引導(dǎo)學(xué)生分析碳酸鈉、碳酸氫鈉組成結(jié)構(gòu)的異同，進(jìn)而尋找證據(jù)進(jìn)行推理，透過宏觀現(xiàn)象審視變化的微觀本質(zhì)。課堂上精心設(shè)計對比實驗進(jìn)行探究，促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)，形成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途的化學(xué)觀念。

教學(xué)環(huán)節(jié)3 總結(jié)提升，鞏固觀念

[師]碳酸鈉與碳酸氫鈉關(guān)系密切，請大家根據(jù)本堂課內(nèi)容說說它們是如何相互轉(zhuǎn)化的？

[生] 歸納碳酸鈉與碳酸氫鈉的相互轉(zhuǎn)化途徑（略），形成物質(zhì)間有條件的轉(zhuǎn)化觀念。

[投影]碳酸鈉、碳酸氫鈉在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。

教學(xué)環(huán)節(jié)4 解決問題，拓展應(yīng)用

[投影]問題解決：

[生]交流討論（略）

[課后作業(yè)]

查詢侯氏制堿法的工業(yè)流程圖，分析涉及的原理。

評析：通過幾個有“生活味”的問題解決，提升了學(xué)生運用知識、解決問題的能力，發(fā)展了學(xué)生化學(xué)應(yīng)用觀。也體現(xiàn)了基于學(xué)科核心素養(yǎng)的化學(xué)教學(xué)，是一種能使學(xué)生主動獲取化學(xué)知識、運用化學(xué)知識、解決化學(xué)問題的教學(xué)策略。

三、幾點反思

1. 提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，要讓學(xué)生明白所學(xué)化學(xué)知識的價值

基礎(chǔ)教育課程改革的基本目標(biāo)，就是讓學(xué)生積極主動地學(xué)，這也是提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的必然要求。讓學(xué)生“想學(xué)”的方法有多種，其中向?qū)W生展示所學(xué)化學(xué)知識的價值是重要而有效的方法之一。

向?qū)W生展示所學(xué)化學(xué)知識的價值，可以是向?qū)W生展示所學(xué)化學(xué)知識在生產(chǎn)、生活和科技領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是日常生活中的應(yīng)用；也可以是向?qū)W生展示所學(xué)化學(xué)知識在化學(xué)科學(xué)發(fā)展中的應(yīng)用；還可以是向?qū)W生展示所學(xué)化學(xué)知識在化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科學(xué)習(xí)中的應(yīng)用[2]。高中化學(xué)課程中之所以安排“碳酸鈉性質(zhì)與應(yīng)用”教學(xué)內(nèi)容，就是因為鈉及其化合物在生產(chǎn)生活中有廣泛應(yīng)用。本節(jié)課以侯德榜的愛國事跡為引課，以“為什么碳酸氫鈉可作為食品制作過程中的膨松劑？”“Na2CO3、NaHCO3均可與胃酸反應(yīng)，為何不選用Na2CO3作抗酸藥？”等應(yīng)用性問題展開教學(xué)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中體會了知識的價值，明白了“為什么學(xué)”的問題，有效地調(diào)動了自我主動學(xué)習(xí)的積極性，提升了化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

2. 提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，要讓學(xué)生在自主實踐中提高能力、發(fā)展素養(yǎng)

本節(jié)課采用實驗探究進(jìn)行教學(xué)。教學(xué)中提供相應(yīng)的儀器藥品，讓學(xué)生自己提出猜想、設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗探究，得出結(jié)論。學(xué)生在實驗探究中，主動對比碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質(zhì)與應(yīng)用，將知識融入推測、驗證、探究和歸納的過程中，掌握了元素化合物的一般規(guī)律：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途，并能運用所學(xué)知識解決實際問題。整個教學(xué)過程，充分突出了學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生在體驗化學(xué)研究的過程中發(fā)展了學(xué)科素養(yǎng)。

3. 提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，教師要科學(xué)地處理教材內(nèi)容

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)不可能憑空產(chǎn)生，它們一定內(nèi)隱在化學(xué)教學(xué)內(nèi)容之中。培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)必然要以知識教學(xué)為載體[3]。因此，教師要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生的實際情況，圍繞發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)這一目標(biāo)，創(chuàng)造性地開發(fā)和使用教材，精心設(shè)計課堂教學(xué)，科學(xué)合理地選擇和處理教材內(nèi)容，挖掘教材內(nèi)容所包含的素養(yǎng)教育，達(dá)成發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。如通過碳酸鈉、碳酸氫鈉在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，突出化學(xué)學(xué)習(xí)的社會價值，培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任感；通過碳酸根與碳酸氫根的比較，拓展學(xué)生透過宏觀現(xiàn)象審視變化的微觀本質(zhì)；通過碳酸鈉、碳酸氫鈉性質(zhì)比較實驗設(shè)計，提高學(xué)生科學(xué)類比的思維能力、發(fā)展學(xué)生尋找證據(jù)進(jìn)行推理的核心素養(yǎng)。當(dāng)然，我們在處理教材內(nèi)容的時候，也要明白某一教學(xué)內(nèi)容可能只是有側(cè)重地發(fā)展學(xué)生某個或者某些方面的學(xué)科素養(yǎng)，不可能通過一個教學(xué)內(nèi)容發(fā)展學(xué)生全面的學(xué)科素養(yǎng)。

此文在形成過程中，受到了吳星教授的悉心指導(dǎo)，在此謹(jǐn)向吳教授致以誠摯的謝意和崇高的敬意。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國教育部制定.關(guān)于全面深化課程改革是立德樹人根本任務(wù)的意見[S].2014，4

[2] 喬中云，曹麗敏，吳星.關(guān)于高中化學(xué)元素化合物教學(xué)的思考[J]. 化學(xué)教學(xué)，2015（4）：15

[3] 周業(yè)虹.基于發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計案例分析[J].化學(xué)教學(xué)，2016（8）：36