淺談“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中的實(shí)現(xiàn)

李強(qiáng) 王瑞欣 楊松林

摘要：系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)2018年河南省高中化學(xué)省級(jí)優(yōu)質(zhì)課樣本，揭示高中化學(xué)核心素養(yǎng)之一“宏觀辨識(shí)與微觀探析”在高中課堂的實(shí)現(xiàn)情況，通過合理探究與反思，使高中化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)更具可操作性，同時(shí)為優(yōu)化和改進(jìn)學(xué)科教學(xué)提供啟示。

關(guān)鍵詞：省級(jí)優(yōu)質(zhì)課;宏觀辨識(shí)與微觀探析;教學(xué)實(shí)踐啟示與反思

文章編號(hào)：1008-0546（2019）09-0025-03

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.09.007

一、研究背景

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)確定為“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”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”和“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”5個(gè)維度，新課標(biāo)的修訂提出“核心素養(yǎng)”融合并引領(lǐng)“三維目標(biāo)”，彰顯基礎(chǔ)教育從傳道授業(yè)到解惑育人的發(fā)展。“立德樹人”具體到高中課堂實(shí)現(xiàn)，就是讓學(xué)生通過自主、探究與合作等多樣化學(xué)習(xí)，形成和發(fā)展化學(xué)思維方式、探究能力、學(xué)科觀念，從而樹立和發(fā)展科學(xué)精神和價(jià)值觀[1]。

隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂，“核心素養(yǎng)”備受關(guān)注，廣大化學(xué)教育研究者及一線中學(xué)教師也都積極參與到“落實(shí)核心素養(yǎng)到日常教學(xué)中”的討論與探究中。然而關(guān)于化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)仍有很多問題值得我們?nèi)ニ伎己蛯?shí)踐，如何根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的5個(gè)維度？如何真正將核心素養(yǎng)融入到日常教學(xué)中？核心素養(yǎng)培養(yǎng)的著力點(diǎn)究竟在什么地方？等等，這些問題都需要廣大化學(xué)教育工作者不斷實(shí)踐探究、提煉總結(jié)，才能使核心素養(yǎng)的培養(yǎng)具有現(xiàn)實(shí)意義，并潛移默化地影響學(xué)生日后的工作與生活。

正是基于對(duì)上述問題的思考，筆者借助所在高中承辦的“2018年河南省高中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課大賽”這一機(jī)遇，以河南省優(yōu)質(zhì)課為分析樣本，著重研究高中化學(xué)核心素養(yǎng)之一“宏觀辨識(shí)與微觀探析”在當(dāng)前高中課堂的實(shí)現(xiàn)情況。省優(yōu)質(zhì)課在一定程度上能夠較好地反映一個(gè)地區(qū)的化學(xué)課堂的教學(xué)水準(zhǔn)，同時(shí)也能展示當(dāng)前公開課的基本樣貌，具有很強(qiáng)的代表性。本文對(duì)樣本進(jìn)行分析并合理反思，以期使高中化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)更具可操作性，同時(shí)為優(yōu)化和改進(jìn)學(xué)科教學(xué)提供啟示。

二、關(guān)于“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的內(nèi)涵與教學(xué)實(shí)踐分析

1.對(duì)“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的內(nèi)涵分析

“宏觀辨識(shí)與微觀探析”是從分子、原子層次對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、能量轉(zhuǎn)變等及其相互關(guān)系的基本認(rèn)知[2]，是化學(xué)學(xué)科的重要觀念，也是解決問題的思維視角。該維度是化學(xué)核心素養(yǎng)的第一個(gè)維度，足見其重要性。其具有明顯的學(xué)科特征，與宏觀一符號(hào)一微觀三重表征的化學(xué)思維與學(xué)習(xí)方法具有一致性。

通過高中化學(xué)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生直觀觀察或借助一定的儀器或技術(shù)間接觀察認(rèn)識(shí)物質(zhì)的存在形態(tài)和變化是宏觀的，而后通過化學(xué)符號(hào)或文字進(jìn)行描述，即為宏觀辨識(shí)。然而，人類認(rèn)識(shí)世界的過程往往是宏觀到微觀，從現(xiàn)象到本質(zhì)的探究。具體到化學(xué)學(xué)科從物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相聯(lián)系的視角再探析，即為“微觀探析”[3]。由宏觀性質(zhì)聯(lián)系微觀結(jié)構(gòu)，從微觀結(jié)構(gòu)推測(cè)宏觀性質(zhì)，從而形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)學(xué)科觀念，能從普遍聯(lián)系和相互作用、宏觀微觀相結(jié)合解決化學(xué)相關(guān)實(shí)際問題。

2.對(duì)“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的教學(xué)實(shí)踐分析

我們甄選“2018年河南省優(yōu)質(zhì)課大賽省級(jí)優(yōu)質(zhì)課”中的前兩名課例來分析“宏觀辨識(shí)與微觀探析”在教學(xué)活動(dòng)中表現(xiàn)行為與方式。

【案例1】楊老師授課內(nèi)容：烷烴，選自高中化學(xué)《選修5》，是《必修2》中“最簡(jiǎn)單的有機(jī)物——甲烷”的拓展與延伸。本節(jié)課從生活中常見的烷烴人手，從結(jié)構(gòu)類推性質(zhì)，通過探究烷烴的性質(zhì)初步建立從結(jié)構(gòu)角度學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的模式。

教學(xué)流程如下：（1）趣味魔術(shù)引入新課：通過趣味魔術(shù)——火焰掌，手掌中泡沫燃起熊熊大火，引起學(xué)生興趣。（2）感受烷烴，了解烷烴的物理性質(zhì)：揭秘魔術(shù)中吹起泡沫的氣體是烷烴，并根據(jù)烷烴碳原子數(shù)與沸點(diǎn)變化曲線圖，引導(dǎo)學(xué)生思考所用烷烴氣罐中的成分是什么？為什么選擇這種成分？進(jìn)而展示大量烷烴的直觀素材，通過交流討論總結(jié)出烷烴的物理通性。（3）實(shí)驗(yàn)探究，感知烷烴的化學(xué)性質(zhì)：首先從生活中的燃料人手，了解烷烴的可燃性;而后類比甲烷與氯氣的取代反應(yīng)，遷移探究液態(tài)烷烴與液溴的取代反應(yīng)。通過實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)微型化、微量化、綠色化，解決了液溴使用過程中可能產(chǎn)生危害和污染的問題，利于學(xué)生開展分組實(shí)驗(yàn)。并通過同屏傳送技術(shù)，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，便于小組交流，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)可視化。最后通過學(xué)生交流討論、產(chǎn)物驗(yàn)證得出結(jié)論。（4）學(xué)以致用，體驗(yàn)學(xué)科價(jià)值：通過調(diào)查身邊的烷烴來源及用途、設(shè)計(jì)丁烷的安全使用手冊(cè)等活動(dòng)，感受化學(xué)物質(zhì)的價(jià)值。

從整節(jié)課的教學(xué)流程來看，較好展現(xiàn)了“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的核心素養(yǎng)，通過炫酷的魔術(shù)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，自然切入本節(jié)課的主題——烷烴，同時(shí)提供大量的直觀素材，分別從沸點(diǎn)、密度、溶解性等多角度引導(dǎo)學(xué)生感受烷烴的物理通性，豐富了感性認(rèn)知，蘊(yùn)含了宏觀辨識(shí)素養(yǎng)目標(biāo)的培養(yǎng);通過分析討論，從組成上總結(jié)烷烴物理性質(zhì)的相似性與遞變性，發(fā)展了微觀探析的核心素養(yǎng)。講授烷烴的取代反應(yīng)時(shí)，基于學(xué)生的前認(rèn)知分析，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了液態(tài)烷烴與液溴反應(yīng)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)（圖1，圖2），使學(xué)生更加直觀地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，真實(shí)感受到烷烴取代反應(yīng)的發(fā)生。前認(rèn)知即學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)的數(shù)量、熟悉度和組織方式，由學(xué)生當(dāng)前能回憶起的事實(shí)、概念、理論所組成。前認(rèn)知決定了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握程度[4]。學(xué)生在《必修2》內(nèi)容中“最簡(jiǎn)單的有機(jī)物——甲烷”，已經(jīng)了解了甲烷和氯氣可以發(fā)生取代反應(yīng)，這屬于學(xué)生的前認(rèn)知部分。但甲烷與氯氣的取代反應(yīng)為氣一氣混合型，操作繁瑣、難以控制且現(xiàn)象不明顯，多為教師演示實(shí)驗(yàn)，難以開展學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很難從宏觀看到、感受到烷烴取代反應(yīng)的過程。本節(jié)課創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了烷烴取代反應(yīng)的液一液混合類型，操作簡(jiǎn)單。易于控制，可以開展學(xué)生隨堂分組實(shí)驗(yàn)。

本節(jié)課的創(chuàng)新點(diǎn)：（1）利用進(jìn)樣瓶和微量進(jìn)樣器實(shí)現(xiàn)了裝置的微型化、藥品的微量化，帶硅膠墊的進(jìn)樣瓶保證了實(shí)驗(yàn)的密閉性，用微量進(jìn)樣器添加液溴，可有效防止液溴的泄漏可能引發(fā)的危害。（2）利用慢拍、延時(shí)拍攝等技術(shù)手段，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過同屏傳送技術(shù)實(shí)現(xiàn)了微型實(shí)驗(yàn)可視化，便于學(xué)生交流討論，分析探討實(shí)驗(yàn)結(jié)果和可能出現(xiàn)的異常。

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，然而在當(dāng)前的高中化學(xué)課堂中，常常因?yàn)閷?shí)驗(yàn)操作復(fù)雜繁瑣，所需藥品危害性較大等現(xiàn)實(shí)原因，很多教師選擇不做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也習(xí)慣于在教室中“聽”實(shí)驗(yàn)，通過大腦“想”或“背”實(shí)驗(yàn)，在題海中“練”實(shí)驗(yàn)，這無疑是不恰當(dāng)?shù)某Ｒ姮F(xiàn)象。又或者教學(xué)過程中不少實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯或?qū)嶒?yàn)效果不好，造成學(xué)生不能很好地觀察現(xiàn)象、理解和掌握所學(xué)內(nèi)容。由于實(shí)驗(yàn)效果呈現(xiàn)不佳，學(xué)生無法從宏觀角度進(jìn)行觀察、感知，也難以進(jìn)一步從微觀探析結(jié)構(gòu)和本質(zhì)，不利于培養(yǎng)學(xué)生能適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所必備的素養(yǎng)。

因此，通過多種直觀素材的展示和利用現(xiàn)代化信息技術(shù)與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合，更加直觀地觀察物質(zhì)存在狀態(tài)和變化現(xiàn)象，多角度探析變化本質(zhì)，是“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中的一種實(shí)現(xiàn)方式。

【案例2】丁老師授課的內(nèi)容：生活中兩種常見的有機(jī)物第1課時(shí)乙醇，選自人教版《必修2》。乙醇是學(xué)生比較熟悉的物質(zhì)，又是典型的烴的含氧衍生物，本節(jié)課通過建立結(jié)構(gòu)一性質(zhì)一用途的有機(jī)物學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)官能團(tuán)對(duì)有機(jī)物性質(zhì)的重要影響。

教學(xué)流程如下：（創(chuàng)設(shè)問題情境）乙醇化身為一個(gè)有生命的小精靈，開始一段奇幻之旅，逐步揭示乙醇的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途。（1）“小朋友”對(duì)“小乙醇”的印象：結(jié)合乙醇在生活中的相關(guān)內(nèi)容通過學(xué)生歸納、總結(jié)得出乙醇的物理性質(zhì)。（2）“小乙醇”遇上“水龍王”：水龍王說它與小乙醇有血緣關(guān)系，這從何說起，又該如何證明？根據(jù)乙醇的分子式利用球棍模型拼插出乙醇可能的兩種結(jié)構(gòu)，通過乙醇和水與鈉的實(shí)驗(yàn)對(duì)比確定乙醇結(jié)構(gòu)，乙醇在結(jié)構(gòu)上與水有相似之處，證明了小乙醇與水龍王確實(shí)有血緣關(guān)系。進(jìn)而引入官能團(tuán)的概念，使學(xué)生認(rèn)識(shí)官能團(tuán)對(duì)有機(jī)物性質(zhì)的重要影響。（3）“小乙醇”遇上“銅大哥”：發(fā)生火災(zāi)，銅大哥被燒黑了，小乙醇設(shè)法把銅大哥變回了原樣。根據(jù)問題情境設(shè)計(jì)“銅盒實(shí)驗(yàn)”，通過學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)交流討論，驗(yàn)證了乙醇的催化氧化反應(yīng)。（4）“小乙醇”遇上“重鉻酸鉀老弟”：重鉻酸鉀老弟在玩捉迷藏，小乙醇施魔法將重鉻酸鉀紅色外衣變成了綠色，使其可以藏在草叢里。根據(jù)創(chuàng)設(shè)情境揭示其中的奧秘是乙醇將重鉻酸鉀還原成綠色的三價(jià)鉻離子，并指出現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，是酒駕檢測(cè)的原理。（5）回顧“小乙醇”一路的奇幻之旅，說明了乙醇是一種具有重要用途的有機(jī)物。

本節(jié)課的一大亮點(diǎn)在于情境創(chuàng)設(shè)。以“小乙醇”奇幻之旅為主線，貫穿始終，將乙醇的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及用途恰當(dāng)?shù)厝谌肫渲?，使學(xué)生跟隨“小乙醇”的奇幻之旅，不知不覺中學(xué)習(xí)和掌握了所學(xué)內(nèi)容，寓學(xué)于玩。素養(yǎng)是人在特定的情境中綜合運(yùn)用知識(shí)、技能和態(tài)度解決問題的高級(jí)能力[5]，因此素養(yǎng)的培養(yǎng)離不開特定情境的創(chuàng)設(shè)?，F(xiàn)實(shí)教學(xué)過程中，教師創(chuàng)設(shè)特定情境，并以此為主線，將教學(xué)內(nèi)容融入其中，從而引領(lǐng)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。特定情境的創(chuàng)設(shè)為學(xué)生知識(shí)的構(gòu)建提供了載體，持續(xù)激發(fā)、調(diào)整學(xué)生的認(rèn)知活動(dòng)、情感活動(dòng)和實(shí)踐活動(dòng)，逐步構(gòu)建學(xué)生的知識(shí)體系。

具體到“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的核心素養(yǎng)，本課通過特定情境的創(chuàng)設(shè)，問題探究推動(dòng)，一條主線貫穿始終，使學(xué)生逐步形成對(duì)乙醇性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和用途的宏觀感知，對(duì)于乙醇的結(jié)構(gòu)和具體性質(zhì)的微觀實(shí)驗(yàn)探究，又進(jìn)一步強(qiáng)化了學(xué)生的宏觀認(rèn)知。一堂好課就是全體學(xué)生興致盎然地投入到教師設(shè)定的課堂中，由老師引導(dǎo)著興致勃勃地學(xué)習(xí)，在不知不覺中掌握所學(xué)內(nèi)容，潛移默化地形成學(xué)科思維，而后意猶未盡地發(fā)現(xiàn)一節(jié)課居然這么快就結(jié)束了，期待著下次上課。

因此，創(chuàng)設(shè)特定情境，并以此為主線將學(xué)習(xí)內(nèi)容融人其中，讓學(xué)生整體宏觀感知，配以適當(dāng)?shù)膶W(xué)生活動(dòng)，使學(xué)生綜合利用知識(shí)、技能和態(tài)度進(jìn)行探析，解決實(shí)際問題也是“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中的一種實(shí)現(xiàn)方式。

3.關(guān)于“宏觀辨識(shí)與微觀探析”在課堂中的實(shí)現(xiàn)的再思考

總體來看，這兩節(jié)優(yōu)質(zhì)課的授課教師及其團(tuán)隊(duì)均投入了巨大的精力和熱情，每一節(jié)課都有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)結(jié)構(gòu)、鮮明的任務(wù)版塊、合理的時(shí)間安排，并從不同角度展現(xiàn)了“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中的實(shí)現(xiàn)形式，為高中化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了具有可操作性的啟示。

有關(guān)核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中的落實(shí)，筆者建議：（1）聚焦核心知識(shí)點(diǎn)，深刻理解具體化學(xué)知識(shí)的背景和歷史脈絡(luò)，節(jié)選最具育人價(jià)值的知識(shí)點(diǎn)作為核心知識(shí)點(diǎn)。（2）聚焦核心素養(yǎng)培養(yǎng)的目標(biāo)達(dá)成，學(xué)生能力培養(yǎng)目標(biāo)的設(shè)定不宜太寬泛，不能脫離教學(xué)實(shí)際空談核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，應(yīng)做到因需設(shè)計(jì)，在具體的核心知識(shí)點(diǎn)教學(xué)中，滲透核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

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