將核心素養(yǎng)分層融入化學(xué)教學(xué)
——以“食品中的有機(jī)化合物 乙醇”教學(xué)為例

教學(xué)的最高目的是培養(yǎng)具有核心素養(yǎng)的人，核心素養(yǎng)是教學(xué)育人價(jià)值的集中體現(xiàn)。教育部將核心素養(yǎng)的內(nèi)涵界定為“學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力”?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中提出：化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”五大要素。筆者認(rèn)為高中化學(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)，將化學(xué)核心素養(yǎng)融入化學(xué)課堂教學(xué)，有利于學(xué)生人格的養(yǎng)成，獲取終身學(xué)習(xí)的能力，實(shí)現(xiàn)更高視野的自我發(fā)展。基于以上背景，筆者曾在江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究室“教學(xué)新時(shí)空·名師課堂”直播活動(dòng)中執(zhí)教了“食品中的有機(jī)化合物 乙醇”一課，下面以該課實(shí)踐為例，淺談落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)教學(xué)的心得體會(huì)。

一、化學(xué)認(rèn)識(shí)層面素養(yǎng)在課堂教學(xué)中的具體化

這里，“宏觀辨識(shí)與微觀分析”“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”“變化觀念和平衡思想”等要素是側(cè)重于“化學(xué)認(rèn)識(shí)”層面的素養(yǎng)。從化學(xué)素養(yǎng)的形成來看，對(duì)于“化學(xué)實(shí)踐”獲得的感性認(rèn)識(shí)，有轉(zhuǎn)化、升華和概括轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)科的思想與方法的客觀需要，這種轉(zhuǎn)變要求在課堂上要從“微觀”“模型”“動(dòng)態(tài)”等認(rèn)識(shí)視角形成對(duì)知識(shí)的設(shè)計(jì)的具體呈現(xiàn)，再通過活動(dòng)滲透，使學(xué)生自覺地在一定深度上形成學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)。

【片段1】

師：生活中有哪些物質(zhì)中含有酒精？

生：白酒、啤酒、黃酒、花露水、酒精棉球、酒精燈、醪糟。

師（展示白酒、啤酒、黃酒、花露水、無水乙醇）：請(qǐng)大家通過觀察并結(jié)合上述物品說說乙醇是一種什么樣的物質(zhì)？

生：無色、有特殊香味、與水互溶、易揮發(fā)（沸點(diǎn)低）、食用、消毒、可燃燒。

師：外在的性質(zhì)由結(jié)構(gòu)決定。通過燃燒法已測(cè)得乙醇的分子式為C2H6O，結(jié)合C2H6乙烷的分子模型，請(qǐng)同學(xué)們搭建乙醇可能結(jié)構(gòu)。

（學(xué)生動(dòng)手搭建。）

師：還有其他的結(jié)構(gòu)嗎？（出示圖1）思考這兩種分子結(jié)構(gòu)是什么關(guān)系？氫原子的空間位置有何不同？

（圖1）

生：這兩種結(jié)構(gòu)都是符合價(jià)鍵理論的可能結(jié)構(gòu)，互為同分異構(gòu)體。

師：我們把這兩種結(jié)構(gòu)與煤油和水的分子結(jié)構(gòu)做個(gè)比較，結(jié)合以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究乙醇結(jié)構(gòu)。

生：A分子中氫原子的環(huán)境與煤油中的氫類似，因此不能與鈉反應(yīng)。B分子有和水分子相似的結(jié)構(gòu)O-H，預(yù)測(cè)氫能被鈉置換，將鈉投入裝有無水乙醇試管看是否反應(yīng)，如果反應(yīng)，收集可能產(chǎn)生的氣體并點(diǎn)燃。

師：鈉與乙醇反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有哪些？

生：沉入試管底，未熔化，表面有氣泡，無明顯聲音，與水相比反應(yīng)緩慢，收集產(chǎn)生的氣體并點(diǎn)燃，聽到有輕微的爆鳴聲。

師：以上實(shí)驗(yàn)只是證明有H2生成。能否就此確定乙醇分子為B結(jié)構(gòu)？我們知道烷烴中是沒有O的，萬一O原子對(duì)C-H鍵產(chǎn)生影響，使C-H鍵上H原子能被鈉置換呢？有沒有更可靠的依據(jù)能證明氫原子來自何處？

生：定量方法，讓一定量的無水乙醇和足量的鈉反應(yīng)測(cè)量氫氣體積。

師：如何定量測(cè)定H2的體積？（具體過程略）

師：展示乙醇比例模型，寫出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，指出-OH的概念，醇類分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

生：結(jié)合斷鍵位置，試寫出方程式：2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑

師：為什么乙醇與鈉反應(yīng)較水更緩慢？

生：水分子中羥基上的H原子較乙醇中的活潑。乙醇較水更難電離，是非電解質(zhì)。

師：說明結(jié)構(gòu)有相似性，相似中又有不同性。

上述教學(xué)設(shè)計(jì)以“乙醇—乙醇結(jié)構(gòu)—乙醇的性質(zhì)”為主線，體現(xiàn)了以“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”為特征的宏觀辨識(shí)和微觀探析素養(yǎng)培育。乙醇結(jié)構(gòu)的探究中，采取的“模型構(gòu)建—證據(jù)猜想—實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)—反思批判—二次完善”的教學(xué)過程，則體現(xiàn)了以“模型、假設(shè)、分析”為特征的證據(jù)推理和模型認(rèn)知素養(yǎng)培育。最后通過比較鈉與水、乙醇反應(yīng)，深化了學(xué)生對(duì)水和乙醇分子結(jié)構(gòu)異同的理解，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)變與不變的辯證統(tǒng)一，體現(xiàn)了以“物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)和可變的”為觀點(diǎn)的變化觀念和平衡思想的培育。三種素養(yǎng)的培養(yǎng)有序穿插、銜接自然，這樣的設(shè)計(jì)使化學(xué)認(rèn)識(shí)素養(yǎng)的培育更加具體化，有利于學(xué)生關(guān)鍵能力的形成。

二、化學(xué)實(shí)踐層面素養(yǎng)在課堂教學(xué)中的功能化

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)物質(zhì)及其變化的重要實(shí)踐手段?！皩?shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”對(duì)應(yīng)于“化學(xué)實(shí)踐”層面的核心素養(yǎng)特征。在教學(xué)中教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)原理，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，解讀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，將化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能具體化。

【片段2】

師：鈉能與乙醇發(fā)生反應(yīng)生成的氣體是什么？如何檢驗(yàn)？氫氣點(diǎn)燃有沒有更安全方法？

生：將導(dǎo)管口沾滿肥皂水，待有氣泡生成，用火柴點(diǎn)燃?xì)馀荨?/p>

（學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。）

師：為什么點(diǎn)燃肥皂泡有時(shí)爆鳴聲并不是非常明顯？改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的方法有哪些？實(shí)驗(yàn)本身設(shè)計(jì)是否嚴(yán)密？

（學(xué)生分小組討論。）

生1：由于氫氣密度小于空氣，收集氣體時(shí)將導(dǎo)管口向上，有利氣泡的長(zhǎng)大。

生2：將肥皂水事先倒在蒸發(fā)皿中，將導(dǎo)管直接導(dǎo)入肥皂水，考慮鈉與乙醇反應(yīng)較水緩慢，可以適當(dāng)增加鈉塊大小和肥皂水的濃度，這樣有利于收集到較多的氣泡，再將其一起點(diǎn)燃。

生3：是否可以考慮用尖嘴滴管作為反應(yīng)的容器，將生成的氣體點(diǎn)燃，觀察火焰顏色；罩小燒杯收集燃燒產(chǎn)物，以排除生成其他可燃性氣體的可能。

生4：由于乙醇的揮發(fā)性較強(qiáng)，加之該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以也許有乙醇蒸汽存在的可能，可以先通過盛有水或酸性高錳酸鉀溶液的集氣瓶洗氣。

師（指導(dǎo)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案）：取一個(gè)膠頭滴管（去膠頭）用鑷子向膠頭滴管的肚容區(qū)域塞入一小團(tuán)脫脂棉，再向脫脂棉中滴入酸性高錳酸鉀溶液，取黃豆大小的鈉塊用鑷子放入上述膠頭滴管的柱體部分，將膠頭滴管的較粗部分浸沒在盛有無水乙醇的小燒杯中，尖嘴部分向上，在尖嘴處事先沾一些肥皂水，待肥皂泡長(zhǎng)大后，點(diǎn)燃肥皂泡。

（學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。）

師：請(qǐng)描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

生：棉球顏色由紅變白，有較明顯的爆鳴聲。

師：由現(xiàn)象你能得出了什么結(jié)論？

生：鈉與乙醇反應(yīng)生成氫氣，氣體中的確混有少量乙醇蒸汽。

實(shí)驗(yàn)探究是化學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)，化學(xué)核心素養(yǎng)的培育可以以實(shí)驗(yàn)為依托，開展有深度思維價(jià)值的探究活動(dòng)，以探究中的每一步操作、每一個(gè)現(xiàn)象為素材，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的問題。上述鈉與乙醇反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)片段，教師借助在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的“現(xiàn)象不明顯，嚴(yán)密性不夠”等問題來創(chuàng)設(shè)情境，通過指導(dǎo)學(xué)生小組討論，合作交流，大膽創(chuàng)新，最終完成了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。這樣的教學(xué)不僅使實(shí)驗(yàn)探究的“探究味”更濃，而且讓化學(xué)課堂變得更加開放、更加靈動(dòng)，學(xué)生所經(jīng)歷的學(xué)習(xí)過程更加真切，認(rèn)識(shí)收獲更實(shí)在，方法感悟更具體，情感體驗(yàn)更豐富。

三、化學(xué)運(yùn)用層面素養(yǎng)在課堂教學(xué)中的觀念化

通過化學(xué)認(rèn)識(shí)和化學(xué)實(shí)踐活動(dòng)建立起來的對(duì)化學(xué)世界的科學(xué)認(rèn)識(shí)，需要運(yùn)用于生活才能煥發(fā)其育人的價(jià)值和意義?！翱茖W(xué)精神和社會(huì)責(zé)任”這一素養(yǎng)就體現(xiàn)了“化學(xué)運(yùn)用”層面的要求。一方面化學(xué)認(rèn)識(shí)要與學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來，促進(jìn)學(xué)生透過現(xiàn)象認(rèn)識(shí)本質(zhì)，達(dá)成科學(xué)健康的生活能力；另一方面，化學(xué)實(shí)踐要與解決與化學(xué)有關(guān)的生活問題、參與有關(guān)的社會(huì)決策聯(lián)系起來，促進(jìn)學(xué)生理解化學(xué)與生活的密切聯(lián)系。

【片段3】

新聞材料：司機(jī)飲酒駕車，面部通紅，卻否認(rèn)自己飲酒，交警使用酒精探測(cè)儀對(duì)司機(jī)進(jìn)行酒精檢測(cè)，最終確定了其酒駕行為。

師：視頻中我們了解到飲酒司機(jī)想蒙混過關(guān)，但在精密儀器測(cè)量下還是敗下陣來。那么喝酒與臉紅有直接聯(lián)系嗎？如何看待中國(guó)人喝酒的習(xí)俗？你能做些什么？

視頻：酒精在人體中的代謝過程。

（學(xué)生分小組討論。）

師：思考汽油中添加乙醇的意義，大量使用乙醇汽油有哪些問題？

生：添加乙醇有助于汽油充分燃燒，熱值高、污染小，是很好的燃料；乙醇是可再生能源，可以節(jié)省汽油的消耗。但是大量使用乙醇汽油會(huì)消耗大量玉米，可能會(huì)出現(xiàn)汽車與人爭(zhēng)糧食的社會(huì)現(xiàn)象。我們一方面可以研發(fā)非食用植物制乙醇的方法，另一方面，尋找更好的可替代能源。

“科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任”的培育對(duì)于學(xué)生樹立客觀、辯證的化學(xué)觀，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活、關(guān)注時(shí)代有著積極的指導(dǎo)意義。本節(jié)課利用警察查處酒駕的視頻，提出了有關(guān)乙醇性質(zhì)的一連串問題，學(xué)生在討論交流中增強(qiáng)了社會(huì)責(zé)任感、參與意識(shí)和決策能力，并最終形成了正確的價(jià)值觀念。

總之，學(xué)科知識(shí)只是形成素養(yǎng)的載體，有指向的教學(xué)設(shè)計(jì)才是形成素養(yǎng)的主渠道。學(xué)科知識(shí)不能直接轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)，簡(jiǎn)單的復(fù)制、記憶、理解也是不能形成素養(yǎng)的。指向發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的課堂，要求教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)必須將宏微結(jié)合、模型認(rèn)知、分類表征、實(shí)驗(yàn)探究等學(xué)科活動(dòng)與學(xué)科知識(shí)有機(jī)統(tǒng)一起來，再引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)分析、應(yīng)用、評(píng)價(jià)、綜合，最終養(yǎng)成化學(xué)學(xué)科特質(zhì)的必備品格、關(guān)鍵能力和正確的價(jià)值觀念。