基于發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)片段案例分析
——以“濃度對化學(xué)平衡移動的影響”為例

宗漢周躍

（1楚水實驗學(xué)校江蘇興化225700；2泰興市教師發(fā)展中心江蘇泰興225400）

基于發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)片段案例分析
——以“濃度對化學(xué)平衡移動的影響”為例

宗漢1周躍2

（1楚水實驗學(xué)校江蘇興化225700；2泰興市教師發(fā)展中心江蘇泰興225400）

化學(xué)知識是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體，化學(xué)教學(xué)是落實化學(xué)課程目標、幫助學(xué)生達成化學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量標準的基本途徑，結(jié)合具體的課堂片段教學(xué)案例，論述如何在化學(xué)課堂教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

學(xué)科核心素養(yǎng)；教學(xué)設(shè)計；學(xué)科內(nèi)容

一、化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

2016年9月13日《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》正式發(fā)布。所謂學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，主要指學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，是高中生綜合素質(zhì)的具體體現(xiàn)，反映了社會主義核心價值觀的化學(xué)學(xué)科育人的基本要求，全面展現(xiàn)了學(xué)生通過化學(xué)課程學(xué)習形成的關(guān)鍵能力和必備品格。

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)精神與社會責任”五個維度。這五個維度立足高中生的化學(xué)學(xué)習過程，各有側(cè)重，相輔相成?！昂暧^辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”體現(xiàn)了具有化學(xué)學(xué)科特質(zhì)的思想和方法；“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”從實踐層面激勵創(chuàng)新，“科學(xué)精神和社會責任”進一步揭示了化學(xué)學(xué)習更高層面的價值追求。

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的五個維度將化學(xué)知識與技能的學(xué)習，化學(xué)思想觀念的建構(gòu)、科學(xué)探究與解決問題能力的發(fā)展、創(chuàng)新意識和社會責任感的形成等方面組成完整的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)體系。

二、基于發(fā)展高中化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)片段設(shè)計

化學(xué)課堂教學(xué)是發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的主陣地，為達到發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的目的，教師必須精心設(shè)計課堂教學(xué)，要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)情境設(shè)計、教學(xué)方式和學(xué)習方式選擇等方面入手，著力多維度、多視角發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

本文選擇現(xiàn)行人教版選修4第二章第二節(jié)“化學(xué)平衡”的部分教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)高中化學(xué)核心素養(yǎng)的具體要求，遵循學(xué)生的認知規(guī)律和教材中知識間的內(nèi)在聯(lián)系，精心設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，充分挖掘化學(xué)核心素養(yǎng)之價值，并形成教學(xué)案例，力求達到發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)的目的。

表1 基于發(fā)展高中化學(xué)核心素養(yǎng)的課堂片段教學(xué)過程設(shè)計

【任務(wù)一】依據(jù)人教版選修4探究實驗2－5，啟發(fā)學(xué)生思考：為什么改變H+濃度是最好方案?改變H2O、Cr2O72－、CrO42－的濃度，為什么不行?【任務(wù)二】引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)預(yù)測，設(shè)計方案，進行探究實驗。【任務(wù)三】根據(jù)學(xué)生小組匯報，運用PPT展示分析思路：實驗現(xiàn)象橙色加深Cr2O72離子濃度增大環(huán)節(jié)三:創(chuàng)設(shè)情境,科學(xué)探究改變平衡外界條件增大H+濃度（生成物）其他物質(zhì)濃度幾乎不變小組討論，設(shè)計方案，實驗完畢后，由小組總結(jié)。瞬時改變正（逆）反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率瞬時增大，正反應(yīng)速率瞬時幾乎不變創(chuàng)設(shè)來自實驗中的問題情境，組織學(xué)生開展實驗探究活動時，注意實驗前后的分析預(yù)測和對實驗現(xiàn)象的分析解釋，基于實驗現(xiàn)象進行證據(jù)推理，對假設(shè)預(yù)測、實驗結(jié)論進行科學(xué)論證，發(fā)展學(xué)生的“宏觀辨識與微觀探析”的化學(xué)核心素養(yǎng)。平衡移動方向平衡逆向移動圖1化學(xué)平衡移動分析思路【任務(wù)四】師生總結(jié)濃度對化學(xué)平衡移動的影響規(guī)律。【任務(wù)一】指導(dǎo)學(xué)生完成人教版選修4探究實驗2-6。【任務(wù)二】組織學(xué)生思考下列問題：濃度對化學(xué)平衡有影響嗎？有什么影響？影響的結(jié)果是什么？【任務(wù)三】根據(jù)實驗結(jié)論畫速率-時間關(guān)系圖。vv v'（正）v'（正）=v'（逆）v'（正）v'（正）=v'（逆）v'（逆）v'（逆）v（逆）v（逆）O O tttt v（正）環(huán)節(jié)四：建構(gòu)模型，體現(xiàn)素養(yǎng)增大反應(yīng)物濃度減小生成物濃度化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動圖2濃度影響化學(xué)平衡移動圖像1 v（正）【任務(wù)四】指導(dǎo)學(xué)生嘗試畫圖。vv學(xué)生實驗完畢后，匯報實驗記錄，解釋實驗現(xiàn)象，得出實驗結(jié)論，并畫出速率-時間關(guān)系圖。v'（逆）v（正）v'（逆）v（正）v'（正）=v'（逆）v'（正）v（逆）v'（正）=v'（逆）為了突破化學(xué)平衡移動原理的本質(zhì)，用三重表征（宏觀現(xiàn)象、微觀解析和圖像分析）“改變濃度瞬間，正逆反應(yīng)速率的變化”進行證據(jù)推理，將學(xué)生的思維有效地展示于圖像上（如左圖所示），既檢查了學(xué)生的已有認知“改變某個方向反應(yīng)物濃度瞬間，該方向的速率改變”，同時又驗證了“濃度對速率的影響”。這一環(huán)節(jié)的設(shè)計，還為以后圖像表征能力的學(xué)習和培養(yǎng)做了鋪墊。減小反應(yīng)物濃度增大生成物濃度化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動v'（正）v（逆）O圖3濃度影響化學(xué)平衡移動圖像2 tttt O環(huán)節(jié)五：學(xué)以致用，體現(xiàn)價值請結(jié)合所學(xué)知識，解決下列問題：(1)請從濃度的角度進行分析，如何提高合成氨工業(yè)中平衡時氨的產(chǎn)率？⑵已知：CO+HbO2■■■■HbCO+O2①如果你碰到疑似CO中毒者，你會采取什么措施？為什么？②中毒患者送醫(yī)之后，通常會輔以高壓氧艙治療，為什么？學(xué)生思考、討論、分析展示。從生活、生產(chǎn)中各選一例進行分析，將所學(xué)知識應(yīng)用于化工生產(chǎn)條件的選擇，實現(xiàn)了理論與實際的結(jié)合，體現(xiàn)知識的價值，反映了化學(xué)來源于生產(chǎn)、生活，服務(wù)于生產(chǎn)、生活。

三、基于發(fā)展高中化學(xué)核心素養(yǎng)的課堂問卷調(diào)研

為進一步提升課堂教學(xué)能力，在行動研究中提煉發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑、方法和策略。課后，筆者通過問卷對學(xué)生的課堂學(xué)習作了調(diào)研，其分析結(jié)果如下：

1.本教學(xué)片段的開篇是以“化學(xué)史話”導(dǎo)入，你認為有無必要（見圖4）。

圖4 化學(xué)史話引入的必要性

調(diào)查顯示，絕大多數(shù)（近98%）學(xué)生認同課堂的導(dǎo)入可以通過“化學(xué)史”進行，這樣的處理既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習化學(xué)的興趣，又能讓學(xué)生對“核心概念”的演變進程有一個清晰的認識，同時也體現(xiàn)了科學(xué)教育研究的階段性和持續(xù)性。

2.本教學(xué)片段設(shè)置了一些科學(xué)探究實驗，你認為在這些實驗中最重要的部分（見圖5）。

圖5 科學(xué)探究實驗中的重要性

調(diào)查顯示，近43.4%左右的學(xué)生認為探究實驗應(yīng)依據(jù)實驗方案進行，近31.5%左右的學(xué)生認為要學(xué)會收集各種證據(jù)（如實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)），并基于證據(jù)進行推理，得出實驗結(jié)論，但只有近11.9%的學(xué)生認為要對已有結(jié)論提出質(zhì)疑、反思，這說明學(xué)生在實驗探究中提出進一步探究或改進的設(shè)想不多，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神不夠強烈。

3.本教學(xué)片段設(shè)計了圖像（如流程圖、V-t圖），在學(xué)習過程中你對圖像的體會（見圖6）。

圖6 模型認知的基本情況

調(diào)查顯示，18.2%左右的學(xué)生選擇”過于復(fù)雜，難理解”，說明這部分學(xué)生對圖像等模型理解有困難，34. 5%左右的學(xué)生認可“模型基于化學(xué)事實”，37.8%左右的學(xué)生認同“建構(gòu)模型，便于總結(jié)”，體現(xiàn)了模型認知的重要性，只有9.5%左右的學(xué)生贊成“便于解釋和解決復(fù)雜的化學(xué)問題”顯示出模型的功能仍須學(xué)生在今后的學(xué)習中進一步體會。

4.本教學(xué)片段的末尾設(shè)計了兩個問題，你認為有價值嗎？（見圖7）

圖7 化學(xué)科學(xué)價值的認知

調(diào)查顯示，37.3%左右的學(xué)生認可“與現(xiàn)實生活聯(lián)系緊密”，41.8%左右的學(xué)生認同“所學(xué)知識能解決真實問題”，這說明很多學(xué)生已充分認識化學(xué)科學(xué)的價值。今后教師應(yīng)一如既往地重視STSE內(nèi)容主題的選擇和組織，緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際，使學(xué)生能綜合運用所學(xué)知識解釋和解決真實的實際問題。

四、基于發(fā)展高中化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計的反思

1.嘗試運用建構(gòu)模型方法，感知化學(xué)核心素養(yǎng)中的“模型建構(gòu)”

建構(gòu)模型是科學(xué)認知、科學(xué)探究和科學(xué)解決問題的重要方法。如在本教學(xué)片段中，為了突破教學(xué)難點——化學(xué)平衡移動的本質(zhì)。我們依據(jù)學(xué)情，從知識的邏輯次序，學(xué)生認知規(guī)律出發(fā)，多次嘗試采用建構(gòu)模型的方法，將抽象問題直觀化、可視化。如建構(gòu)“化學(xué)平衡的移動”概念的“三態(tài)模型”，“濃度對化學(xué)平衡移動的影響”的分析模型，這樣將復(fù)雜的文字表述轉(zhuǎn)化為簡潔的圖像或流程，建立結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系，有利于學(xué)生對化學(xué)原理的認知、理解和運用。不僅如此，我們還構(gòu)建出由實踐到理論再到實踐的思維模型。這樣的設(shè)計，可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會模型建構(gòu)，借助模型進行預(yù)測、分析推理，并運用模型解釋顯性的化學(xué)事實，揭示化學(xué)事實后隱性的本質(zhì)和規(guī)律。

2.營造科學(xué)課堂教學(xué)氛圍，感知化學(xué)核心素養(yǎng)中的“科學(xué)探究”

營造科學(xué)課堂的教學(xué)氛圍，引發(fā)學(xué)生觀察、思考、質(zhì)疑、爭論和實驗探究，讓學(xué)生在潛移默化中接受“科學(xué)即探究”“科學(xué)需要質(zhì)疑”的核心素養(yǎng)觀。如本教學(xué)片段中，向4 mL 0.1mol·L-1的K2Cr2O7溶液中滴加濃硫酸時，學(xué)生就濃硫酸的使用提出質(zhì)疑，因為濃硫酸的加入除了影響c（H+）外，溫度也會有相應(yīng)的變化。再有，此實驗除了通過觀察顏色可判斷平衡移動外，能否通過定量測定c（H+）的變化來研究化學(xué)平衡的移動。這些問題的提出體現(xiàn)了學(xué)生對實驗方案的“質(zhì)疑”，具有批判性思維的品質(zhì)，同時這些問題的解決可以組織學(xué)生進行合作交流、討論分析，如是否可通過控制濃硫酸的用量來盡量減少溫度對平衡的影響，是否可以通過DIS系統(tǒng)來定量研究c（H+）的變化，并通過其變化，深入分析探究濃度對化學(xué)平衡影響的一般規(guī)律。這些調(diào)整能鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題，能依據(jù)探究目的設(shè)計并優(yōu)化實驗，提出進一步探究或改進的設(shè)想，養(yǎng)成獨立思考，敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，掌握由定性到定量的科學(xué)方法，達成發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的目的。

［1］林崇德.21世紀學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2016：23-25

［2］成尚榮.回到教學(xué)的基本問題上去［J］.課程·教材·教法，2015（1）：21-28

［3］中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標準（實驗）［M］.北京：人民教育出版社，2003：12-15

［4］梁永平.化學(xué)科學(xué)理解的基本視角及其核心觀念［J］.化學(xué)教育，2011（6）：4-7

［5］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）：36-39

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10.3969/j.issn.1008-0546.2017.09.009