發(fā)展初中生化學(xué)核心素養(yǎng)的實(shí)踐與思考

史育萌

根據(jù)《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》和《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》，初中化學(xué)核心素養(yǎng)具體應(yīng)包括“變化守恒”“宏微結(jié)合”“實(shí)驗(yàn)與探究”“綠色應(yīng)用”“表征符號(hào)”“科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任”等方面，概括為化學(xué)基本觀念、“三重表征”思維、實(shí)驗(yàn)探究能力三個(gè)基本要素。如何在學(xué)科教學(xué)中發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)，是我們化學(xué)教育工作者積極思考與實(shí)踐的熱點(diǎn)問(wèn)題。下面以人教版“酸、堿、鹽”教學(xué)為例，呈現(xiàn)筆者對(duì)這一問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。

一、建構(gòu)化學(xué)基本觀念

新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)，義務(wù)教育階段的化學(xué)教育“要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學(xué)基本觀念”?；瘜W(xué)基本觀念既不是化學(xué)知識(shí)，也不是化學(xué)知識(shí)的簡(jiǎn)單組合，但化學(xué)基本觀念又不是憑空產(chǎn)生的，它根植于化學(xué)知識(shí)和化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程之中。具體知識(shí)是化學(xué)基本觀念形成的載體，化學(xué)觀念是對(duì)具體知識(shí)的提煉和升華，教學(xué)中要以化學(xué)基本觀念為線索，從“知識(shí)為本的教學(xué)”轉(zhuǎn)向“觀念建構(gòu)的教學(xué)”。

1.概念形成的過(guò)程，培養(yǎng)微粒觀、分類(lèi)觀

【情景1】酸、堿、鹽概念的形成過(guò)程。

師：演示鹽酸、硫酸，氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液，氯化鈉溶液、硝酸鉀溶液、氯化鈉固體、無(wú)水酒精、蒸餾水的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)。

生：討論酸、堿、鹽溶液能導(dǎo)電的原因。

師：帶電微粒的定向移動(dòng)形成電流。請(qǐng)從金屬導(dǎo)電推測(cè)溶液導(dǎo)電的原因。

師：展示物質(zhì)離解的微觀過(guò)程，如圖1。

【問(wèn)題1】為什么氯化鈉固體、無(wú)水酒精、蒸餾水不導(dǎo)電？

生：氯化鈉固體中Na+和Cl-相互吸引不能自由移動(dòng)，無(wú)水酒精中酒精分子不帶電，水的導(dǎo)電性很弱。

【問(wèn)題2】酸、堿、鹽電離后一般形成幾部分？通過(guò)比較，你能歸納概括出酸堿鹽的概念嗎？

生：酸電離后形成H+和酸根離子兩部分，且陽(yáng)離子全部是H+；堿電離后形成金屬離子和OH-兩部分，且陰離子全部是OH-；鹽一般電離成金屬離子和酸根離子。

【情景2】探究酸、堿、鹽的分類(lèi)和溶解性。

師：KCl、K2SO4、KNO3構(gòu)成中有共同的K+，可以統(tǒng)稱為鉀鹽；Na2SO4、K2SO4、CuSO4構(gòu)成中有共同的SO42-，稱為硫酸鹽。

【問(wèn)題3】你能從中感悟出鹽的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)嗎？

生：按照鹽電離出的陽(yáng)離子，鹽可以分為鈉鹽、銨鹽、鉀鹽等；按照鹽電離出的陰離子，鹽可以分為硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽等。

師：觀察附錄Ⅰ酸、堿、鹽溶解表，根據(jù)物質(zhì)是否溶于水，鹽還可以怎么分類(lèi)？堿呢？……

由于在探究酸、堿、鹽反應(yīng)規(guī)律時(shí)要考慮物質(zhì)的分類(lèi)和常見(jiàn)酸、堿、鹽的溶解性，因此需要把教材重組，提前學(xué)習(xí)物質(zhì)的分類(lèi)，特別是酸、堿、鹽的分類(lèi)，讓學(xué)生能從酸、堿、鹽的組成特征來(lái)區(qū)分物質(zhì)類(lèi)別，認(rèn)識(shí)部分酸、堿、鹽的溶解性表，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)式的微觀構(gòu)成并依據(jù)概念辨認(rèn)酸、堿、鹽。

2.類(lèi)比、歸納物質(zhì)的性質(zhì)規(guī)律，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)關(guān)聯(lián)觀

【情景3】分組實(shí)驗(yàn)如下。

分別向盛有2mL鹽酸、硫酸、白醋、氫氧化鈉溶液、澄清石灰水的試管中滴加幾滴紫色石蕊液和無(wú)色酚酞溶液。

生：歸納出紫色石蕊遇酸溶液變紅色，遇堿溶液變藍(lán)色；無(wú)色酚酞遇酸溶液不變色，遇堿溶液變紅色。

【問(wèn)題4】為什么不同的酸或堿溶液能使相同的指示劑變色情況相同？

生：H2SO4（?。?2H++SO42-

HCl（?。?H++Cl-

NaOH=Na++OH-

Ca（OH）2=Ca2++2OH-

在不同的酸溶液中都含有H+，酸溶液能使紫色石蕊變紅色；在不同的堿溶液中都含有OH-，堿溶液能使紫色石蕊變藍(lán)色。

師：分別往碳酸鈉溶液中滴加紫色石蕊和無(wú)色酚酞，觀察現(xiàn)象。

生：碳酸鈉性質(zhì)呈現(xiàn)出堿溶液的性質(zhì)，但結(jié)構(gòu)與堿并不相似。

應(yīng)用上述片段教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的過(guò)程中，采用類(lèi)比、歸納法自主發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象的相似性，運(yùn)用物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的學(xué)科觀念，通過(guò)分析物質(zhì)相似的結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)出物質(zhì)可能出現(xiàn)的相似的性質(zhì)，培養(yǎng)了推理和論證的學(xué)科思維。例如，從實(shí)驗(yàn)探究中獲取鹽酸、硫酸的有關(guān)化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)類(lèi)比、歸納，找出相似點(diǎn)和不同處，得出酸類(lèi)物質(zhì)的通性。同理，從氫氧化鈉、氫氧化鈣等常見(jiàn)堿的化學(xué)性質(zhì)歸納堿類(lèi)物質(zhì)的通性，如圖2所示。

3.自主形成物質(zhì)間反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)圖，培養(yǎng)轉(zhuǎn)化觀

【情景4】視頻“溶洞的形成過(guò)程”。

師：溶洞形成的原理是什么？

生：①洞頂石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣，當(dāng)遇到溶有二氧化碳的水時(shí)，會(huì)反應(yīng)生成溶解性較大的碳酸氫鈣：CaCO3+CO2+H2OCa（HCO3）2。②溶有碳酸氫鈣的水遇熱或當(dāng)壓強(qiáng)突然變小時(shí)，溶解在水里的碳酸氫鈣就會(huì)分解，重新生成碳酸鈣沉積下來(lái)，在地面形成石筍：Ca（HCO3）2 CaCO3↓+CO2↑+H2O。

【情景5】酸、堿、鹽之間相互反應(yīng)物質(zhì)連線接龍游戲。形成酸、堿、鹽知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖（如圖3），培養(yǎng)轉(zhuǎn)化觀。

通過(guò)學(xué)生思考、討論、交流、連線，逐漸形成酸、堿、鹽物質(zhì)之間反應(yīng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，以游戲接龍的形式展現(xiàn)學(xué)習(xí)效果，既增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又減輕學(xué)生的負(fù)擔(dān)，重要的是，在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生獲得了學(xué)習(xí)化學(xué)重要的學(xué)科方法，通過(guò)應(yīng)用培養(yǎng)了物質(zhì)反應(yīng)和轉(zhuǎn)化的學(xué)科觀念。

二、深化“三重表征”思維

化學(xué)學(xué)科在漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程中，積淀了化學(xué)家們認(rèn)識(shí)物質(zhì)、改造物質(zhì)和應(yīng)用物質(zhì)的思想觀點(diǎn)、學(xué)科方法、思維方式，它們是化學(xué)學(xué)科的精髓。從“宏觀—微觀—符號(hào)”三個(gè)水平上認(rèn)識(shí)和理解化學(xué)知識(shí)，并建立三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，以及在三者之間靈活自由地轉(zhuǎn)化，是化學(xué)學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)，也是化學(xué)學(xué)科特有的思維方式，即“三重表征”思維。

【情景6】酸和堿混合會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎？

師生討論交流，確定實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)方案（如圖4）。

師：請(qǐng)觀察并描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

生：溶液先由無(wú)色變?yōu)榧t色，最后又變?yōu)闊o(wú)色。

【問(wèn)題5】現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么？引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合圖5進(jìn)行分析。

圖5 鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)示意圖

生：氫氧化鈉溶液中有Na+和OH-，酚酞遇到OH-變紅色，而鹽酸中有H+和Cl-，發(fā)生紅色消失的現(xiàn)象，說(shuō)明鹽酸和氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)。而鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)示意圖顯示H+和OH-反應(yīng)生成了H2O。

鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)方程式：

NaOH+HCl=NaCl+H2O

反應(yīng)的微觀過(guò)程：Na++OH-+H++Cl-=Na++Cl-+H2O

反應(yīng)實(shí)質(zhì)：H++OH- =H2O

師：簡(jiǎn)易滅火器的原理是碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生大量的CO2氣體，寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式，并分析該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么。

生：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑

【情景7】表演情景劇—碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)，認(rèn)識(shí)反應(yīng)實(shí)質(zhì)，幫助正確書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式。

生：扮演H+的男生和扮演Cl-的女生構(gòu)成一對(duì)雙人舞伴HCl，扮演Na+的男生和扮演CO32-的女生構(gòu)成另一對(duì)雙人舞伴Na2CO3，拉著雙手在跳舞，隨著教師發(fā)布指令交換舞伴，H+和CO32-結(jié)合形成H2CO3，Na+和Cl-結(jié)合生成NaCl。

師：碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？

生：觀察物質(zhì)構(gòu)成的微觀示意圖，發(fā)現(xiàn)碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是2H++CO32-=H2CO3，H2CO3=H2O+CO2↑，即2H++CO32-=H2O+CO2↑，而NaCl在水分子的作用下，依然以Na+和Cl-形式存在，并沒(méi)有參加反應(yīng)，它們是旁觀者。

【問(wèn)題6】堿和鹽能反應(yīng)嗎？鹽和鹽能反應(yīng)嗎？

師：將下列各組物質(zhì)兩兩混合，認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。①NaOH溶液和FeCl3溶液；②Ca（OH）2溶液和CuCO3；③BaCl2溶液和Na2SO4溶液；④NaCl溶液和KNO3溶液。

生：分組合作實(shí)驗(yàn)……

利用實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)由中和反應(yīng)到其他復(fù)分解反應(yīng)的探究，從宏觀現(xiàn)象上觀察、描述，從微觀結(jié)構(gòu)上解釋，以及用化學(xué)符號(hào)表征，交流物質(zhì)的性質(zhì)和變化，通過(guò)訓(xùn)練讓學(xué)生抓住復(fù)分解反應(yīng)的微觀本質(zhì)分析問(wèn)題，深化“三重表征”思維，實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)的科學(xué)化和規(guī)范化，幫助學(xué)生順利突破復(fù)分解反應(yīng)及其條件教學(xué)難點(diǎn)。

三、關(guān)注實(shí)驗(yàn)探究

實(shí)驗(yàn)探究不僅是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，更是一種學(xué)習(xí)方式，是促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展的重要途徑。酸、堿、鹽的學(xué)習(xí)中教材安排了11個(gè)演示實(shí)驗(yàn)、8個(gè)實(shí)驗(yàn)與探究，充分顯示出實(shí)驗(yàn)在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容中的重要性。

1.應(yīng)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)方法，尋找物質(zhì)共性和特性

【情景8】展示濃鹽酸和濃硫酸各一瓶，觀察顏色狀態(tài)，打開(kāi)瓶蓋，聞氣味。比較濃鹽酸和濃硫酸的物理性質(zhì)。

【情景9】演示實(shí)驗(yàn)如下。

分別用小木棍蘸少量濃硫酸和濃鹽酸；分別把等量濃硫酸和濃鹽酸倒入盛等量水的試管中，用手觸摸試管壁。

【情景10】學(xué)生分組合作實(shí)驗(yàn)。各展示一瓶NaOH和Ca（OH）2，觀察顏色狀態(tài)；分別取少量NaOH和Ca（OH）2放置在表面皿上，觀察現(xiàn)象；分別把等量氫氧化鈉和氫氧化鈣倒入盛等量水的試管中，觀察溶解情況并用手觸摸試管壁。

對(duì)比是把兩個(gè)相反、相對(duì)的事物或同一事物相反、相對(duì)的兩個(gè)方面放在一起，用比較的方法加以描述或說(shuō)明，是科學(xué)研究中常用的方法。教學(xué)中采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)方法有利于用來(lái)辨別異同、區(qū)分物質(zhì)的特性和共性。

2.設(shè)計(jì)情景問(wèn)題組，螺旋提升探究能力

【情景11】展示一瓶實(shí)驗(yàn)室久置的氫氧化鈉溶液，師生共同走向探究之旅。

【問(wèn)題7】如何檢驗(yàn)它是否變質(zhì)？

生：NaOH溶液與空氣中的CO2反應(yīng)生成Na2CO3，檢驗(yàn)它是否變質(zhì)，實(shí)質(zhì)是檢驗(yàn)CO32-是否存在。而CO32-可以和酸中的H+反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣體，與Ca（OH）2溶液或Ba（OH）2溶液中的Ca2+、Ba2+溶液反應(yīng)生成CaCO3、BaCO3沉淀，或與可溶性的鈣鹽、鋇鹽中的Ca2+、Ba2+溶液反應(yīng)生成CaCO3、BaCO3沉淀。實(shí)驗(yàn)方案如圖6所示。

【問(wèn)題8】對(duì)這瓶氫氧化鈉變質(zhì)程度做出猜想，并設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案。

生：猜想甲：可能部分變質(zhì)，固體是NaOH和Na2CO3的混合物；猜想乙：可能全部變質(zhì)，固體是Na2CO3。

師：兩種猜想共同之處是固體中都含Na2CO3，應(yīng)從不同之處入手鑒別，即檢驗(yàn)固體中是否有NaOH存在，其實(shí)就是檢驗(yàn)OH-的存在問(wèn)題。那么如何檢驗(yàn)OH-的存在？

生：取樣于試管中，滴加無(wú)色酚酞溶液，若變紅色，說(shuō)明OH-存在，猜想甲正確。

生：不能用無(wú)色酚酞溶液，因?yàn)镹a2CO3也顯堿性，也能使無(wú)色酚酞變紅色。

師：可見(jiàn)CO32-干擾了OH-的檢驗(yàn)，所以應(yīng)先加入試劑除去Na2CO3 。

生：討論實(shí)驗(yàn)方案（如右上表所示）并驗(yàn)證。

師：上述方案中BaCl2溶液可用什么物質(zhì)替代？能否用Ca（OH）2溶液或Ba（OH）2溶液替代BaCl2溶液？無(wú)色酚酞溶液可用什么物質(zhì)替代？……

【問(wèn)題9】如何除去這瓶已變質(zhì)的NaOH溶液中的雜質(zhì)Na2CO3？

生：要除去雜質(zhì)Na2CO3，其實(shí)是除去CO32-，加入Ca（OH）2溶液或Ba（OH）2溶液，產(chǎn)生CaCO3或BaCO3沉淀，過(guò)濾，得到NaOH溶液，變廢為寶。

師：剛才的“物質(zhì)除雜”環(huán)節(jié)帶來(lái)什么啟示？

師生共同歸納：除雜時(shí)所加試劑不能和被提純的物質(zhì)反應(yīng)，反應(yīng)后不能產(chǎn)生新的雜質(zhì)，在保證除去雜質(zhì)的同時(shí)，最好能增加被提純的物質(zhì)，雜質(zhì)最好轉(zhuǎn)變成氣體或沉淀，這樣易于物質(zhì)的分離。

上述探究活動(dòng)中，教師結(jié)合課標(biāo)要求和學(xué)生實(shí)際認(rèn)知水平，充分挖掘?qū)嶒?yàn)素材，將化學(xué)學(xué)科價(jià)值、化學(xué)基本觀念、化學(xué)三重表征、化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行有機(jī)整合，適時(shí)在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)創(chuàng)設(shè)幾個(gè)環(huán)環(huán)相扣、步步深入且?guī)в刑魬?zhàn)性的問(wèn)題，適當(dāng)設(shè)置懸念，引導(dǎo)學(xué)生順著思維的脈絡(luò)推進(jìn)教學(xué)，從變化、檢驗(yàn)、除雜、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等角度，多側(cè)面滲透“系統(tǒng)、組合、有序”的化學(xué)學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生深度思考的習(xí)慣，讓學(xué)生在知識(shí)和情感兩條主線的相互作用下深度學(xué)習(xí)。學(xué)生通過(guò)參與演示實(shí)驗(yàn)或分組合作等具體的實(shí)踐活動(dòng)，體驗(yàn)科學(xué)探究的各個(gè)環(huán)節(jié)，逐漸內(nèi)化成自身的探究能力。