在整合“五線”過程中發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)

摘要：以《金屬礦物鐵的冶煉》教學(xué)為例，以情境線、問題線、知識線、活動線、素養(yǎng)線為最佳切入點(diǎn)，探討了培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、信息意識、化學(xué)觀念、實(shí)驗(yàn)探究能力和社會決策能力的教學(xué)實(shí)踐，指出了在初中化學(xué)教學(xué)中發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)需要注意的幾個(gè)問題。

關(guān)鍵詞：化學(xué)教學(xué)；核心素養(yǎng)；鐵的冶煉；“五線”

一、 簡要回顧教改歷程：從“雙基”“三維目標(biāo)”到“核心素養(yǎng)”

20世紀(jì)的中國基礎(chǔ)教育關(guān)注學(xué)生對基礎(chǔ)知識和基本技能的學(xué)習(xí)，21世紀(jì)初教育部制定《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》提出“三維目標(biāo)”的建構(gòu)與實(shí)踐。是通過機(jī)械灌輸和被動接受還是主動探究和自主合作的方式獲得知識和技能，成為能否真正落實(shí)“三維目標(biāo)”的關(guān)鍵。我們認(rèn)為“知識與技能”是學(xué)生學(xué)習(xí)的目標(biāo)之一，獲取知識與技能的同時(shí)必然經(jīng)歷正確的“過程與方法”，而獲得知識與技能的過程，也是學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)和形成正確的“情感態(tài)度價(jià)值觀”的過程。落實(shí)素質(zhì)教育必然要求我們把“三維目標(biāo)”有機(jī)統(tǒng)一和融合在教學(xué)實(shí)踐中，這是一種進(jìn)步。

“核心素養(yǎng)”要求培養(yǎng)學(xué)生在“文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展和社會參與”等方面的關(guān)鍵能力和必備品格，以適應(yīng)知識經(jīng)濟(jì)、信息時(shí)代?！叭S目標(biāo)”不是對“雙基”的否定，同樣“核心素養(yǎng)”是對“三維目標(biāo)”的傳承、提升和發(fā)展?！叭S目標(biāo)”強(qiáng)調(diào)在自主合作探究知識與技能的學(xué)習(xí)過程中、掌握方法、發(fā)展能力、培養(yǎng)情感態(tài)度，樹立正確的價(jià)值觀。而“核心素養(yǎng)”聚焦教育對學(xué)生關(guān)鍵能力和必備品格的培養(yǎng)，所以“核心素養(yǎng)”更能體現(xiàn)時(shí)代發(fā)展對人的需求，更能體現(xiàn)以學(xué)生發(fā)展為本的教育理念。

二、 發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐：以滬教版初中化學(xué)《金屬礦物鐵的冶煉》為例

（一） 以情境線為前提（積極創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境），激發(fā)興趣，引導(dǎo)學(xué)生在交流中學(xué)會自主學(xué)習(xí)

在新知導(dǎo)入時(shí)，展示圖片：干將、莫邪兩把寶劍

（提問）為什么蘇州市用干將、莫邪來命名城市道路？

（學(xué)生）干將、莫邪兩把寶劍出現(xiàn)在2500多年前春秋時(shí)期，可見蘇州是歷史文化名城。

（講解）鋒利無比的寶劍，展示了我們祖先高超的冶鐵和煉鋼技術(shù)。

不知不覺中，學(xué)生在觀察圖片和思考問題的過程中感受到古人非凡的智慧，了解了蘇州悠久的歷史和深厚的人文積淀，潛移默化中形成了個(gè)人的文化底蘊(yùn)。

（二） 以問題線為驅(qū)動，助學(xué)生腦洞打開，培養(yǎng)樂學(xué)善思的品格，獲取信息的能力

常見的金屬礦物 展示地殼中金屬元素的含量、常見的金屬礦物

（提問）赤鐵礦、磁鐵礦是根據(jù)什么性質(zhì)命名的？其主要成分是什么？屬于哪類物質(zhì)？

（學(xué)生）赤鐵礦是根據(jù)其顏色命名的，其主要成分氧化鐵是紅色固體，而磁鐵礦是根據(jù)其磁性命名的，其主要成分四氧化三鐵能被磁鐵吸引。氧化鐵、四氧化三鐵都屬于氧化物。

（提問）誰見過金礦？俗話說“沙里淘金”，電視劇《闖關(guān)東》中金礦的礦工在冰冷的河水中用原始工具淘金，河水沖走了黃沙留下了金砂，說明金的化學(xué)性質(zhì)活潑還是不活潑？

（學(xué)生）金的化學(xué)性質(zhì)不活潑。

（講解）在自然界中，極少數(shù)不活潑的金屬以單質(zhì)形式存在，如金、銀、鉑；而大多數(shù)金屬以化合物的形式存在，如鐵、銅、鋅等，并且在金屬礦物中或多或少含有雜質(zhì)。

（三） 以知識線為基礎(chǔ)，在學(xué)習(xí)知識和掌握技能過程中培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)觀念（物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀、分類觀等）

【教學(xué)片段】鐵的冶煉原理

（引導(dǎo)）今天我們以赤鐵礦為例，學(xué)習(xí)研究如何實(shí)現(xiàn)煉鐵。對比氧化鐵與鐵在組成元素上的區(qū)別，請同學(xué)們大膽假設(shè)，如何實(shí)現(xiàn)從氧化鐵到鐵的轉(zhuǎn)變。

分析氧化鐵與鐵的組成元素，可看到鐵少了氧元素，要使氧化鐵轉(zhuǎn)變?yōu)殍F，可加入某類物質(zhì)，主動奪取氧化鐵中的氧元素，使氧化鐵轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘勹F。這類物質(zhì)稱為還原劑。

（回憶）我們所學(xué)過的物質(zhì)中，哪些可以和氧結(jié)合，形成新的物質(zhì)？

（學(xué)生）鎂、氫氣、碳、一氧化碳、磷、銅等物質(zhì)可實(shí)現(xiàn)以上變化。

（講解）理論上，這些物質(zhì)都能與氧結(jié)合實(shí)現(xiàn)所需轉(zhuǎn)變，但綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)、人體健康及安全生產(chǎn)等，我們一般選擇碳、氫氣或一氧化碳?，F(xiàn)以一氧化碳為例，探討鐵的冶煉過程。

通過實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生不僅了解了探究的過程與方法，而且提高了探究能力。這讓學(xué)生充分認(rèn)識到化學(xué)知識在自然資源開發(fā)利用中的作用。在煉鐵過程中，鐵元素由+3價(jià)變成0價(jià)，碳元素由+2價(jià)變成+4價(jià)。通過元素化合價(jià)的變化，學(xué)生建構(gòu)起物質(zhì)的轉(zhuǎn)化觀，并能從元素化合價(jià)角度認(rèn)識了物質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而逐步揭示氧化還原反應(yīng)的特征和規(guī)律，并預(yù)測可能發(fā)生的化學(xué)變化。知識拓展：一氧化碳如何與磁鐵礦（主要成分四氧化三鐵）發(fā)生反應(yīng)？

（四） 以活動線為框架，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和敢于質(zhì)疑與批判的精神

【教學(xué)片段】實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵 觀看視頻并思考下列問題：（以赤鐵礦為例）

①實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，應(yīng)先通一氧化碳?xì)怏w，還是先加熱氧化鐵粉末？

②澄清石灰水的作用是什么？實(shí)驗(yàn)中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

③從尖嘴管口排出的尾氣是什么成分，應(yīng)如何處理？

④實(shí)驗(yàn)結(jié)束前，應(yīng)先停止通一氧化碳，還是先停止加熱氧化鐵？

⑤如何驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了鐵和二氧化碳？

在實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵中，涉及的內(nèi)容特別多：操作步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、反應(yīng)原理、尾氣處理、產(chǎn)物檢驗(yàn)等，操作步驟體現(xiàn)了很強(qiáng)的技術(shù)性，不能顛倒出錯(cuò)；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的敘述與反應(yīng)原理的書寫體現(xiàn)了宏觀辨識與微觀探析的關(guān)系，并需運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆柋碚魑镔|(zhì)及其變化，而尾氣處理更是從環(huán)境保護(hù)的角度體現(xiàn)了綠色化學(xué)的觀念。

在檢驗(yàn)產(chǎn)物時(shí)，看到的黑色固體就一定是鐵嗎？

（學(xué)生）反應(yīng)生成的黑色固體有三種，所以看到的黑色固體就不一定是鐵?；谑占男畔ⅲㄗC據(jù)）學(xué)生提出了多種假設(shè)。根據(jù)能否被磁鐵吸引，能否與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，推理可得能被吸引且能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的是鐵粉。在此過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出了有探究價(jià)值的化學(xué)問題，基于證據(jù)進(jìn)行了分析推理，證實(shí)或證偽了假設(shè)，并且解釋了證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系，養(yǎng)成了敢于質(zhì)疑和批判的精神。

（五） 以素養(yǎng)線為核心，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和參與化學(xué)問題的社會決策能力

【教學(xué)片段】工業(yè)上高爐煉鐵 播放視頻

學(xué)生觀察了采礦、選礦、煉焦、煉鐵的過程和高爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，歸納出煉鐵的設(shè)備：高爐；煉鐵的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、熱空氣；煉鐵的產(chǎn)品：生鐵（屬于混合物）。

（講解）從視頻可以看出，工業(yè)上高爐煉鐵是一個(gè)連續(xù)不斷的生產(chǎn)過程，故需要向高爐中不斷加入原料，把產(chǎn)品不斷運(yùn)出高爐。這是高爐煉鐵與實(shí)驗(yàn)室模擬煉鐵最大的不同之處。

（提問）為什么鐵礦石、焦炭、石灰石從高爐頂部加入，而熱空氣從高爐底部通入呢？

（學(xué)生）固體原料從頂部加入，氣體從底部通入，可增大反應(yīng)物之間的接觸面積，有利于加快反應(yīng)速率，提高煉鐵效率。

（思考）工廠里為什么將生鐵出口設(shè)置在爐渣出口的下方呢？

（學(xué)生）爐渣浮于生鐵的表面，說明兩者的密度不同，生鐵的密度大于爐渣的密度。

通過真實(shí)的化學(xué)情境學(xué)習(xí)了高爐煉鐵的原理，學(xué)生明白了在實(shí)際生產(chǎn)中會遇到很多復(fù)雜的問題，如高爐中原料的不斷加入和產(chǎn)品的不斷運(yùn)出，如何提高煉鐵效率，如何除去鐵礦石中的雜質(zhì)，爐渣與產(chǎn)品如何分離，尾氣如何處理等等，所以我們要辯證地看待發(fā)展中遇到的問題，認(rèn)識環(huán)境保護(hù)和資源合理開發(fā)的重要性，形成可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念。

三、 在化學(xué)教學(xué)中發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的幾點(diǎn)思考

（一） 選對切入點(diǎn)，助學(xué)生建構(gòu)化學(xué)核心概念，形成學(xué)科觀念

學(xué)習(xí)鐵的冶煉原理時(shí)要求學(xué)生先從組成元素上發(fā)現(xiàn)氧化鐵與鐵的不同之處，再加入還原劑主動奪取氧化鐵中的氧元素，使氧化鐵轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘勹F。只有通過自主探究與主動建構(gòu)過程，學(xué)生才能形成物質(zhì)的轉(zhuǎn)化觀和元素觀等化學(xué)基本觀念。而機(jī)械灌輸與被動接受的學(xué)科知識是不可能形成核心素養(yǎng)的。通過自主探究與主動建構(gòu)知識的過程才是核心素養(yǎng)發(fā)展的前提。

（二） 選擇好窗口，突出化學(xué)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)功能，彰顯學(xué)科特色，體驗(yàn)學(xué)科魅力

化學(xué)知識來自生活和生產(chǎn)實(shí)踐，也來源于實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)時(shí)，教師要注重科學(xué)探究的過程，對實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行加工并獲得結(jié)論。在檢驗(yàn)煉鐵的產(chǎn)物時(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)生成的黑色固體不一定是鐵粉，那如何才能確認(rèn)鐵粉呢？學(xué)生提出了有探究價(jià)值的化學(xué)問題，接著依據(jù)探究目的設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，先用磁鐵吸，再把黑色粉末加入稀鹽酸中，最終學(xué)生發(fā)現(xiàn)：能被磁鐵吸引且能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的黑色固體才是鐵粉。在探究時(shí)同學(xué)之間交流實(shí)驗(yàn)探究的成果，養(yǎng)成了尊重事實(shí)和證據(jù)、具有獨(dú)立思考、敢于質(zhì)疑和批判的精神。

（三） 選準(zhǔn)突破口，建立宏觀、微觀、符號間的有機(jī)聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)特的化學(xué)思維方式

宏觀與微觀的聯(lián)系是化學(xué)不同于其他科學(xué)的最特征的思維方式（吳國慶語）?；瘜W(xué)作為一門基礎(chǔ)的自然科學(xué)，其本質(zhì)特征就是從微觀角度解釋宏觀物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與變化之間的關(guān)系，并能運(yùn)用符號表征物質(zhì)及其變化，建立宏觀、微觀、符號三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，這就是化學(xué)的三重表征思維方式。觀看兩個(gè)視頻后，學(xué)生觀察到煉鐵過程中的現(xiàn)象，再從微觀角度理解鐵的氧化物如何失氧、還原劑一氧化碳如何得氧，最后用恰當(dāng)?shù)姆杹肀硎捐F的冶煉（即化學(xué)方程式）。在寫出赤鐵礦與一氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式后，舉一反三，寫出磁鐵礦與一氧化碳反應(yīng)的方程式?？梢?，化學(xué)學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)是建構(gòu)化學(xué)的三重表征，以及在三重表征之間自由靈活地切換。

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作者簡介：

陳立新，江蘇省常熟市，常熟市濱江實(shí)驗(yàn)中學(xué)。