化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)策略研究

天津市第二十五中學(xué) 劉 爽

高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生全面發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，提供了社會(huì)主義核心價(jià)值觀下化學(xué)學(xué)科育人的基本標(biāo)準(zhǔn)，為學(xué)生通過(guò)化學(xué)課程學(xué)習(xí)所需要形成的關(guān)鍵能力和必備品格明確了要求。

新時(shí)代新形勢(shì)，改革開(kāi)放和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)、促進(jìn)人的全面發(fā)展和社會(huì)全面進(jìn)步對(duì)教育和學(xué)習(xí)提出了新的更高的要求，也對(duì)教師日常教學(xué)工作提出了新的更高的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在課堂上、校園中，如何培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，甚至將核心素養(yǎng)的養(yǎng)成融入到生活的點(diǎn)滴中，成為值得深入思考和研究的問(wèn)題。

一、宏觀辨識(shí)與微觀探析

化學(xué)是宏觀與微觀緊密結(jié)合的一門(mén)科學(xué)，從宏觀上研究物質(zhì)性質(zhì)及其相互轉(zhuǎn)化，從微觀上研究其組成、結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)化機(jī)理。宏觀與微觀相輔相成，緊密聯(lián)系。從宏觀和微觀兩個(gè)方面去認(rèn)識(shí)物質(zhì)的變化過(guò)程，能夠幫助學(xué)生從本質(zhì)上掌握變化過(guò)程中的機(jī)理，建立物質(zhì)之間的聯(lián)系，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念。

例如：從宏觀上學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)時(shí)，重在掌握反應(yīng)現(xiàn)象、物質(zhì)的性質(zhì)和相互轉(zhuǎn)化，以及轉(zhuǎn)化過(guò)程中的能量變化。從微觀角度上講，所有的化學(xué)反應(yīng)都是舊鍵斷裂、新鍵形成的過(guò)程。若以化學(xué)鍵作為橋梁，從鍵的形成和斷裂推理分析產(chǎn)物的由來(lái)，學(xué)生理解起來(lái)就變得由內(nèi)而外，有理有據(jù)了。此法尤其適用于有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)，明確了反應(yīng)時(shí)化學(xué)鍵的變化，就能掌握物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化機(jī)理，從而進(jìn)行有機(jī)推斷了。

化學(xué)反應(yīng)中的能量變化既可以從反應(yīng)物和生成物的能量差這個(gè)宏觀角度去分析，又可以從斷鍵吸熱和成鍵放熱之差這個(gè)微觀角度去分析。若以鍵能為橋梁，便能實(shí)現(xiàn)微觀和宏觀相結(jié)合，使學(xué)生理解得更為透徹。

學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)時(shí)將宏觀表征和微觀實(shí)質(zhì)聯(lián)系起來(lái)，可以使學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)的理解更全面更系統(tǒng)。

微觀探析是宏觀辨識(shí)的保證。只有明晰了微觀的變化，才能正確理解宏觀上的表現(xiàn)、進(jìn)行有效的宏觀辨識(shí)。

二、變化觀念與平衡思想

物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)變化的，化學(xué)反應(yīng)需要一定的條件并遵循一定的規(guī)律，其本質(zhì)是有新物質(zhì)生成，并伴有能量的變化?？赡娣磻?yīng)有一定的限度，可以通過(guò)調(diào)控外界條件控制平衡的移動(dòng)。這些學(xué)科思想是在學(xué)習(xí)化學(xué)的過(guò)程中積累并沉淀出獨(dú)特的思維方法，是對(duì)化學(xué)本質(zhì)和特征認(rèn)識(shí)的升華。

例如：在化學(xué)反應(yīng)中有新物質(zhì)生成，遵循質(zhì)量守恒定律，同時(shí)伴隨能量的變化，遵循能量守恒定律；在氧化還原教學(xué)中要滲透電子轉(zhuǎn)移守恒和化合價(jià)升降相等的規(guī)律；在離子反應(yīng)中要強(qiáng)調(diào)物料守恒和電荷守恒，利用電荷守恒既可以計(jì)算溶液中某離子濃度，又可以利用電荷守恒判斷某溶液中各離子濃度的大小。

化學(xué)中的平衡體系繁多，其中許多規(guī)律可以通用。例如：溶液中的可逆反應(yīng)在被稀釋時(shí)的變化與恒壓下充無(wú)關(guān)氣體的平衡體系作類(lèi)比，兩種思維角度可以達(dá)到相同的結(jié)果，便于學(xué)生深入理解。將化學(xué)平衡中溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響帶入到電離平衡和水解平衡中仍然適用。氯化銨溶液或醋酸溶液稀釋時(shí)氫離子濃度的變化，可以用勒夏特列原理來(lái)解釋?zhuān)阌趯W(xué)生接受。將類(lèi)似的規(guī)律總結(jié)歸納，將更利于學(xué)生加深理解和掌握，形成系統(tǒng)的知識(shí)體系，了解規(guī)律的本質(zhì)，更容易形成化學(xué)學(xué)科思維。

三、證據(jù)推理與模型認(rèn)知

有些化學(xué)知識(shí)比較抽象，如果能合理運(yùn)用模型揭示化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，能夠使學(xué)生更好地理解抽象概念。

例如：講氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移及化合價(jià)升降時(shí)用“蹺蹺板”模型，對(duì)學(xué)生理解氧化還原基本概念起到了事半功倍之效，將微觀的電子和抽象的化合價(jià)升降轉(zhuǎn)變?yōu)楹暧^具體的模型，易于學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)輕松理解基本概念，也更利于學(xué)生掌握氧化還原配平的思想和方法，并靈活運(yùn)用電子得失守恒來(lái)解決計(jì)算問(wèn)題。

在引入化學(xué)平衡這個(gè)抽象的概念之前，先介紹水槽進(jìn)出水的模型，將進(jìn)出水速率類(lèi)比為正逆反應(yīng)速率，將水位類(lèi)比為化學(xué)反應(yīng)的限度，通過(guò)水位隨進(jìn)出水速率的變化模擬正逆反應(yīng)速率變化對(duì)化學(xué)平衡的影響。

等效平衡是高二化學(xué)的重點(diǎn)。我借用小盒的模型來(lái)講解，先從恒壓下按原比例充入反應(yīng)物時(shí)，搭配相應(yīng)體積的小盒，過(guò)渡到恒容按原比例充入反應(yīng)物，再根據(jù)情況擴(kuò)張或壓縮小盒，循序漸進(jìn)地講解，更便于學(xué)生理解和運(yùn)用。

在介紹有效碰撞時(shí)，我用投籃這個(gè)模型將微觀粒子間的反應(yīng)宏觀化，用林黛玉投籃的失敗引出有效碰撞的條件之一——活化分子，用泰森投籃的失敗引出另一條件——碰撞的正確角度，最后用姚明投籃的成功總結(jié)歸納有效碰撞的必備條件。

證據(jù)推理是指結(jié)合已知的條件和已有的知識(shí)用嚴(yán)密的邏輯進(jìn)行推導(dǎo)判斷，目前的練習(xí)和高考中此類(lèi)題型的占比正在提高。例如：碳酸氫鈉溶液升溫后PH增大，有兩種可能性：1.水解吸熱，升溫后促進(jìn)水解，堿性增強(qiáng)；2.碳酸氫鈉受熱分解成碳酸鈉，堿性增強(qiáng)。通過(guò)測(cè)恢復(fù)原溫度后溶液的PH 或查證碳酸氫鈉的分解溫度，都可以推導(dǎo)得出正確結(jié)論。

四、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)

近幾年的高考提高了對(duì)實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新思維能力的考查，化工流程題已成常規(guī)考查題型，有些大題中還出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容，這就要求教師在日常教學(xué)中通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程開(kāi)拓視野，通過(guò)設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)拓展思維，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度。

例如：教材中Fe（OH）2轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3的實(shí)驗(yàn)需要較長(zhǎng)時(shí)間，造成課堂傳授知識(shí)不連貫的弊端。我就發(fā)動(dòng)學(xué)生先預(yù)習(xí)，找出變色的原因，再讓學(xué)生想辦法加快變色的速率，最終發(fā)現(xiàn)用玻璃棒將Fe（OH）2沉淀涂抹在濾紙上，再煽動(dòng)濾紙就可以立即觀察到沉淀變?yōu)榧t褐色。

做SO2的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)時(shí)容易逸出有害氣體，我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)了新的實(shí)驗(yàn)裝置，用一個(gè)三頸燒瓶，內(nèi)裝Na2SO3固體，用注射器吸入70%的硫酸固定在左側(cè)瓶口的橡膠塞上，中間瓶口插入玻璃棒，以玻璃棒為載體自上而下依次固定蘸有品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液、濃溴水和氫氧化鈉與酚酞混合溶液的濾紙條，右側(cè)瓶口接盛有塊狀堿石灰的球形干燥管。實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需推動(dòng)注射器活塞，注入硫酸，即可觀察到有氣體生成，4 張濾紙條上的溶液都褪色，進(jìn)而讓學(xué)生分析其褪色機(jī)理，便于系統(tǒng)地理解SO2的性質(zhì)，有效地避免了污染。

五、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任

培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神，不迷信權(quán)威，以求真求實(shí)的態(tài)度去研究化學(xué)。培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感，提高社會(huì)參與度，為將來(lái)的持續(xù)發(fā)展打好基礎(chǔ)。可以說(shuō)，科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)不是一朝一夕能夠完成的，需要教師把握時(shí)機(jī)，因勢(shì)利導(dǎo)，以潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的方式在教學(xué)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)育人的目標(biāo)。

講侯氏制堿法時(shí)，介紹侯德榜先生在國(guó)外封鎖技術(shù)的情況下，克服重重困難，潛心研究純堿制備，并將制備方法公諸于世，打破封鎖，為全世界人民造福。講課時(shí)還可以聯(lián)合合成氨工業(yè)和硝酸工業(yè)，使工業(yè)合成成為一個(gè)專(zhuān)題，便于學(xué)生系統(tǒng)掌握。探討苯的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以介紹化學(xué)家凱庫(kù)勒“日有所思，夜有所夢(mèng)”，在睡夢(mèng)中得到苯的結(jié)構(gòu)的史實(shí)，使學(xué)生明白“辛勤耕耘，終有回報(bào)”。講到原電池時(shí)，介紹電池的發(fā)展過(guò)程及前景，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立綠色化學(xué)的理念。結(jié)合某些有毒氣體的泄漏介紹自我保護(hù)的方法和控制污染的措施，以及家庭中的一些安全常識(shí)。例如：潔廁靈和“84”消毒液同時(shí)使用會(huì)造成的危險(xiǎn)后果，溫度計(jì)碎裂后水銀的安全處理，食品工業(yè)中添加劑的使用是一把雙刃劍的原因，營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑為人民帶來(lái)的福音等，都可以讓學(xué)生體會(huì)到化學(xué)在生活中無(wú)處不在。

只有將對(duì)社會(huì)的責(zé)任感和對(duì)科學(xué)精神的追求結(jié)合起來(lái)，才能為形成完整的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)體系提供精神動(dòng)力。

在化學(xué)教學(xué)中深刻理解化學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，將化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的五個(gè)維度有機(jī)地結(jié)合在一起，通過(guò)創(chuàng)設(shè)合適的教學(xué)情境，將宏觀與微觀巧妙地結(jié)合起來(lái)，選取貼切的模型，建立變化觀念與平衡思想，有效實(shí)施科學(xué)探究，發(fā)展創(chuàng)新思維，傳承科學(xué)精神，激發(fā)社會(huì)責(zé)任感。加強(qiáng)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，不僅使學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的方法，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力。