化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與實(shí)踐
——以“海水資源的開發(fā)利用”為例

◎于斌

高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生核心素養(yǎng)的重要組成部分，是學(xué)生具有化學(xué)學(xué)科特質(zhì)的關(guān)鍵能力和品格［1］.它是學(xué)生在面對現(xiàn)實(shí)生活情境時(shí)綜合運(yùn)用自主、合作和探究等學(xué)習(xí)方式形成和發(fā)展化學(xué)學(xué)科價(jià)值觀念，化學(xué)思維模式、探究能力和創(chuàng)新意識，分析情境、提出問題、解決問題，結(jié)合交流應(yīng)用過程中表現(xiàn)出來的綜合性品質(zhì)。在“海水資源的開發(fā)利用”教學(xué)中，我嘗試著從以下幾個(gè)方面對學(xué)生進(jìn)行核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與實(shí)踐。

一、從海水中氯化鈉的提取，培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析

海水中含有大量的鹽，全球海水中含有鹽類總質(zhì)量約為5億億噸。而氯化鈉又是含量最高的鹽。氯化鈉除了食用外，它還是海洋化學(xué)工業(yè)原料。如何從海水中提取氯化鈉？海水是一種混合物，通過蒸發(fā)除去水，可以得到粗鹽。粗鹽中有哪些雜質(zhì)？分為可溶性雜質(zhì)和不溶性雜質(zhì)。從宏觀角度分析不溶性雜質(zhì)是泥沙，可以通過溶解、過濾、蒸發(fā)，除去。而可溶性雜質(zhì)呢、從微觀角度分析就是SO42－、Mg2＋、Ca2＋，學(xué)生在學(xué)完復(fù)分解反應(yīng)的內(nèi)容之后就會想到通過沉淀的方法除去。這三種離子可通過加入Ba2＋OH－CO32－分別除去。除雜的要求是不能引入其它離子，又該選擇什么具體物質(zhì)？學(xué)生經(jīng)過討論認(rèn)為BaCl2、NaOH、Na2CO3是最佳選擇。除雜試劑選好，順序如何？最后如何調(diào)節(jié)PH值？這些都是我們必須考慮的問題。隨著問題的不斷出現(xiàn)，學(xué)生求知的欲望越來越強(qiáng)。最后各小組經(jīng)過激烈討論并加以修改和完善。同學(xué)們得出以下完整的除雜流程圖

宏微聯(lián)系是化學(xué)學(xué)科區(qū)別于其它學(xué)科最具特征的思維活動(dòng)方式，而化學(xué)符號（用語）是化學(xué)學(xué)科的通用語言，不但能從微觀角度上解釋物質(zhì)的組成與變化也可以從宏觀層面上描述物質(zhì)的狀態(tài)與其性質(zhì)，是表征宏微關(guān)系的重要紐帶。通過海水中氯化鈉的提取，很好地培養(yǎng)了學(xué)生從宏觀辨析與微觀探析角度分析與解決實(shí)際問題。

二、通過從海帶中碘離子的檢驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識

習(xí)題1、海帶中碘離子的檢驗(yàn)

①灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻；

②在濾紙中滴加稀硫酸及雙氧水，然后加入幾滴淀粉溶液；

③用剪刀剪碎海帶，用酒精潤濕，放入坩堝中；

④海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯，加蒸餾水，攪拌，煮沸，過濾

（1）合理的步驟是：

（2）證明含碘的步驟是_______：現(xiàn)象是_______：

（3）反應(yīng)的離子方程式是_______：

（4）請?jiān)O(shè)計(jì)一種檢驗(yàn)提取碘后的水溶液中是否還有單質(zhì)碘的簡單方法。

此習(xí)題的設(shè)計(jì)是以必修2第四章的實(shí)驗(yàn)4－2為基礎(chǔ)，著重來培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。讓學(xué)生建立起實(shí)驗(yàn)的操作、目的、結(jié)論之間的實(shí)質(zhì)性練習(xí)。問題（1）要求學(xué)生能夠?qū)岬獾膶?shí)驗(yàn)進(jìn)行完整的復(fù)述，對相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器的正確使用也起到了復(fù)習(xí)的效果。問題（2）出現(xiàn)了滴入淀粉溶液變藍(lán)的現(xiàn)象，證明了I2的存在。I2在海帶中是不存在的，海帶中只有I－，在酸性條件下，H2O2氧化I－得到了I2.同學(xué)經(jīng)過討論完成。問題（3）的離子方程式書寫，教師要加以把關(guān)，鞏固離子方程式書寫的兩個(gè)關(guān)鍵質(zhì)量守恒和電荷守恒，最后得出正確結(jié)論2I－＋H2O2＋2H＋＝I2＋2H2O。教師還可以拓展提問除了用雙氧水氧化I－，還可以選擇哪些物質(zhì)？選擇氯氣，酸性高錳酸鉀，稀硝酸等等。綜合考慮選擇雙氧水和氯氣最為合適。問題（4）可以讓學(xué)生課后去探究，拓展他們的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?shí)驗(yàn)探究是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要方式，教師在教學(xué)過程中應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，認(rèn)真規(guī)范的完成實(shí)驗(yàn)操作，對獲得的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，尊重事實(shí)和證據(jù)，能夠客觀分析現(xiàn)象，培養(yǎng)他們敢于質(zhì)疑和批判的創(chuàng)新精神。

三、從海水中提取溴，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理能力

地球上99%的溴以Br－的形式存在于海水中，整個(gè)海水中溴儲量可達(dá)100萬噸，所以人們也把溴稱為“海洋元素”，但溴在海水中含量僅為6.5x10－3%，鹽鹵和海水是提取溴的主要來源，我國主要采用空氣吹出法進(jìn)行海水提溴。部分流程如下

（1）反應(yīng)釜1中Cl2作用是什么？依據(jù)的反應(yīng)原理？

（2）吹出塔中，用熱空氣將溴吹出，利用了Br2的什么性質(zhì)？目的是什么？

（3）吸收塔為什么用碳酸鈉溶液代替SO2水溶液吸收Br2？

（4）反應(yīng)釜2中的離子方程式？

此習(xí)題是課堂教學(xué)原型的變式，側(cè)重點(diǎn)放在工藝流程上，剖析其中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，Cl2氧化，碳酸鈉溶液吸收，蒸餾塔蒸餾得到單質(zhì)溴。目的是培養(yǎng)學(xué)生初步學(xué)會收集各種證據(jù)，發(fā)現(xiàn)背后的分離提純與富集原理。對物質(zhì)的性質(zhì)及其變化提出可能的假設(shè)進(jìn)行分析推理，確定形成科學(xué)結(jié)論所需要的證據(jù)，預(yù)測物質(zhì)及其變化的可能結(jié)果，建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架。

四、通過從海水中提取鎂元素的到單質(zhì)鎂，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任

鎂主要以化合態(tài)的形式存在于地殼和海水中，海水中鎂總儲量約為1.8X1025t，目前世界上60%的鎂是從海水中提取的，通常采用的方法如下

上述方法提取鎂的成本很高，能耗巨大，生成1公斤的鎂大致需要消耗10公斤的煤。同時(shí)還會產(chǎn)生不少的CO2的排放，引起溫室效應(yīng)。這時(shí)可以向?qū)W生提出問題，假如你是一位企業(yè)家，就海水提鎂的項(xiàng)目從原料來源，生產(chǎn)成本，環(huán)境保護(hù)、廠址選擇角度你有哪些建議？小組討論匯報(bào)，從能源角度多用太陽能，廠址選擇靠近海邊。通過真實(shí)的數(shù)據(jù)和化學(xué)情境讓學(xué)生學(xué)會辯證看待人類發(fā)展中遇到的問題，努力通過化學(xué)知識和技術(shù)去解決問題。積極參與有關(guān)化學(xué)問題的社會決策，合理利用化學(xué)資源。初步學(xué)會應(yīng)用循環(huán)經(jīng)濟(jì)，綠色化學(xué)樹立可持續(xù)發(fā)展的思想。達(dá)到人與環(huán)境的和諧共處。

葉瀾教授曾經(jīng)說過“課堂應(yīng)是向未知方向挺進(jìn)的旅程，隨時(shí)都有可能發(fā)現(xiàn)意外的通道和美麗的風(fēng)景，而不是一切都必須遵循固定線路而沒有激情的行程?！被瘜W(xué)以其概念、原理揭示了自然界物質(zhì)的變化規(guī)律。它要求教師在課堂教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，以發(fā)展性的問題為線索，將探究的過程還給學(xué)生，把思考的樂趣讓給學(xué)生，把知識的構(gòu)建留給學(xué)生。從而讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中掌握方法獲取知識、形成能力，培養(yǎng)情感、態(tài)度與價(jià)值觀。將教學(xué)過程轉(zhuǎn)變成學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)過程，真正實(shí)現(xiàn)從“知識教學(xué)”走向“核心素養(yǎng)”。