化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐探索
——以人教版“苯酚的化學(xué)性質(zhì)”教學(xué)設(shè)計(jì)為例

文∣邱詩(shī)文

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》頒布后，實(shí)施新課程標(biāo)準(zhǔn)，明確需以發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，國(guó)內(nèi)更加重視開展素養(yǎng)為本的教學(xué)與探討。同時(shí)，新高考工作全面啟動(dòng)，《2019年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試大綱》明確了化學(xué)學(xué)科考試需全面檢測(cè)考生的化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)。發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)成為全國(guó)高中化學(xué)教學(xué)課程的重要目標(biāo)和全面評(píng)價(jià)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。

一、化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)基本概念

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是指學(xué)生在中學(xué)化學(xué)課程的學(xué)習(xí)中，解決各種問題的能力和適應(yīng)社會(huì)的能力得到提高，應(yīng)對(duì)新挑戰(zhàn)的素養(yǎng)得到發(fā)展?；诤诵乃仞B(yǎng)的高中化學(xué)課堂教學(xué)過程，才能使高中學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中提高核心素養(yǎng)，成為德智體美勞全面發(fā)展的人才。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括五個(gè)方面，證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。

二、基于發(fā)展核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)

以人教版“苯酚的化學(xué)性質(zhì)”教學(xué)為例，探索課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型，提高學(xué)生五個(gè)方面的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，以求達(dá)到素養(yǎng)為本的教學(xué)總目標(biāo)(詳見圖1)。通過“苯酚的酸性”和“苯酚的酸性強(qiáng)弱”教學(xué)，重點(diǎn)發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、變化觀念與平衡思想核心素養(yǎng)；通過“苯酚中苯環(huán)的活性”教學(xué)，重點(diǎn)發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知和宏觀辨識(shí)與微觀探析核心素養(yǎng)；通過“苯酚在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用”教學(xué)，重點(diǎn)發(fā)展科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任核心素養(yǎng)。

圖1 “苯酚的化學(xué)性質(zhì)”的教學(xué)目標(biāo)

三、基于發(fā)展核心素養(yǎng)的教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)踐探索

(一)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”和“變化觀念與平衡思想”核心素養(yǎng)的發(fā)展

“苯酚的酸性”教學(xué)中，學(xué)生通過預(yù)測(cè)性質(zhì)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果開展分享和討論等環(huán)節(jié)，鍛煉科學(xué)探究的能力。性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生從苯環(huán)對(duì)羥基中氫氧鍵極性的影響，微觀上分析斷鍵的位置，再進(jìn)一步分析苯酚溶液與NaOH溶液反應(yīng)的本質(zhì)，NaOH破壞苯酚的電離平衡，使得苯酚的溶解平衡也隨之破壞。具體設(shè)計(jì)方案見表1。對(duì)化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的思考探究過程，讓學(xué)生懂得從宏微結(jié)合、動(dòng)態(tài)平衡的觀點(diǎn)分析化學(xué)變化，形成變化地、動(dòng)態(tài)地看待問題的基本思路，培養(yǎng)學(xué)生“變化觀念與平衡思想”的核心素養(yǎng)。

表1 苯酚酸性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

【教學(xué)一】苯酚酸性的理論分析

師：請(qǐng)同學(xué)們?cè)囍鴱幕瘜W(xué)反應(yīng)原理的角度，試圖說明把NaOH溶液滴入苯酚濁液中時(shí)發(fā)生變化的原因。

生1：苯酚具有酸性，且酸性較弱。

生2：苯酚中的—OH在水中可以發(fā)生微弱電離。

生3：因?yàn)楸江h(huán)對(duì)—OH的影響，羥基中的O—H鍵極性增大，使得在水中發(fā)生部分電離，從而呈現(xiàn)弱酸性。

【學(xué)生活動(dòng)】寫出苯酚在水中的電離方程式以及苯酚與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式。

“苯酚的酸性強(qiáng)弱”是本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)。通過提問“把二氧化碳通入苯酚鈉溶液中，除了生成苯酚，還有一個(gè)產(chǎn)物是什么”，學(xué)生就會(huì)出現(xiàn)兩種不同的猜想和假設(shè)，這就可以引發(fā)學(xué)生認(rèn)知上的沖突，激發(fā)他們的科學(xué)探索欲望。在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生通過查閱相關(guān)物質(zhì)的電離常數(shù)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并根據(jù)所得的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，多角度去理解并掌握化學(xué)知識(shí)，不斷對(duì)新知識(shí)提出創(chuàng)造性見解，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。從電離平衡出發(fā)，樹立變化觀念與平衡思想，進(jìn)一步了解苯酚的酸性強(qiáng)弱。

【教學(xué)二】苯酚的酸性強(qiáng)弱

師：苯酚具有弱酸性，與同學(xué)們較為熟悉的碳酸相比，誰的酸性更強(qiáng)？

【學(xué)生活動(dòng)】探究苯酚與碳酸酸性強(qiáng)弱比較。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】往苯酚鈉溶液中通入CO2，并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，書寫發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。

生1：溶液變渾濁，說明酸性：H2CO3>苯酚。

師：大家認(rèn)為是生2的化學(xué)方程式正確，還是生3的呢？能通過什么途徑進(jìn)一步證明呢？

生4：我們可以看一下苯酚的電離常數(shù)及H2CO3的一級(jí)、二級(jí)電離常數(shù)。

生5：我們可以往苯酚濁液中，滴入Na2CO3溶液。

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】往苯酚濁液中，滴加Na2CO3溶液，可以觀察到溶液變澄清。

師：投影

OHH2CO3Ka=1.3×10-10Ka1=4.4×10-7Ka2=4.7×10-11

(二)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”和“宏觀辨識(shí)與微觀探析”核心素養(yǎng)的發(fā)展

教學(xué)中，教師通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)，根據(jù)宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)行證據(jù)推理，構(gòu)建新知識(shí)的認(rèn)知?；貞洷胶图妆降男再|(zhì)，通過書寫化學(xué)方程式這種符號(hào)模型的運(yùn)用，對(duì)比分析苯、甲苯和苯酚性質(zhì)上的差異。進(jìn)一步對(duì)比分析苯酚結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，真正從微觀探析方面理解苯酚苯環(huán)的活性，強(qiáng)化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”和“基團(tuán)間相互影響”的有機(jī)物性質(zhì)學(xué)習(xí)的思維模型。

【教學(xué)三】苯酚檢測(cè)

師：大家知道苯酚是有毒性的化學(xué)物質(zhì)，那么我們?nèi)绾螜z測(cè)廢水中是否含有苯酚呢？

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)1】往苯酚稀溶液中滴加幾滴FeCl3溶液，觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

生：溶液呈紫色。

師：這是常見的酚的檢驗(yàn)方法。生活中，我們可以利用茶水緩解重金屬鹽中毒，也是因?yàn)椴杷胁瓒喾訉?duì)重金屬離子有吸收作用。

師：我們?cè)鯓觼頊y(cè)定廢水中苯酚的含量呢？

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)2】向苯酚稀溶液中逐滴加入濃溴水，振蕩，觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

師：反應(yīng)的機(jī)理是什么？斷鍵成鍵的位置在哪里？請(qǐng)結(jié)合之前學(xué)過的苯和甲苯的知識(shí)，大膽猜想，寫出其化學(xué)方程式，并作出相應(yīng)的解釋。

生：生成白色沉淀，表明苯酚可以與溴發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生難溶于水的物質(zhì)。

師：該反應(yīng)很靈敏，也可以作為酚的定性檢驗(yàn)方法，同時(shí)，還能定量測(cè)定酚的含量，請(qǐng)寫出方程式。

生1：

2,4,6-三溴苯酚

生2：因?yàn)椤狾H對(duì)苯環(huán)的影響，苯環(huán)上鄰對(duì)位的H原子更加容易被取代。

生3：可以通過產(chǎn)生的白色沉淀的質(zhì)量，計(jì)算苯酚的含量。

生4：羥基使苯環(huán)上鄰對(duì)位的氫原子更加易于發(fā)生取代反應(yīng)。相反，苯環(huán)對(duì)羥基也有影響，使其能夠發(fā)生部分電離，呈現(xiàn)出弱酸性。

師：可見，苯酚結(jié)構(gòu)中的苯環(huán)與羥基之間是相互影響的。

【學(xué)生活動(dòng)】回憶書寫苯、甲苯與溴反應(yīng)的化學(xué)方程式。

師：此外，酚類物質(zhì)容易被氧化，長(zhǎng)期露置在空氣中的苯酚晶體，因被氧化而呈現(xiàn)出粉紅色(展示變質(zhì)的苯酚晶體)，而這也是茶多酚能夠成為天然抗氧化劑的原因所在。

(三)“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”核心素養(yǎng)的發(fā)展

通過細(xì)讀滴耳液說明書，梳理苯酚性質(zhì)知識(shí)，進(jìn)一步形成研討有機(jī)化合物的思路。展示污染問題和廢水處理流程，讓學(xué)生明白化工工藝生產(chǎn)在造福人類的同時(shí)，也會(huì)帶來環(huán)境問題，我們要從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)生產(chǎn)，樹立社會(huì)責(zé)任，學(xué)生要學(xué)會(huì)利用已掌握的科學(xué)知識(shí)，讓苯酚更好地服務(wù)人類。同時(shí)，運(yùn)用已有的知識(shí)和方法，綜合分析化學(xué)過程對(duì)自然可能帶來的各種影響。例如苯酚是具有重要用途的，但處理不當(dāng)，也可能污染環(huán)境，從廢水處理問題教育學(xué)生增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

表2 “苯酚在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用”教學(xué)設(shè)計(jì)

(續(xù)表)

四、基于發(fā)展核心素養(yǎng)的“苯酚”教學(xué)思考與啟示

(一)以核心素養(yǎng)為主線，確定課時(shí)教學(xué)目標(biāo)

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)對(duì)學(xué)生未來的發(fā)展以及國(guó)家教育事業(yè)的進(jìn)步都有非常重要的作用。“苯酚的化學(xué)性質(zhì)”教學(xué)利用四個(gè)教學(xué)片段，通過基于核心素養(yǎng)為價(jià)值取向的課堂教學(xué)改革，弱化知識(shí)本位，轉(zhuǎn)向核心素養(yǎng)本位，利用核心素養(yǎng)五個(gè)內(nèi)容為主線，確定具體教學(xué)目標(biāo)。

(二)重視教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)

基于發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)開展化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)，相對(duì)傳統(tǒng)意義上的教學(xué)設(shè)計(jì)，其教學(xué)內(nèi)容更豐富、針對(duì)性更強(qiáng)、教學(xué)效果更佳。在苯酚的化學(xué)性質(zhì)學(xué)習(xí)過程中，本節(jié)課從學(xué)生的學(xué)情出發(fā)，重在教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，層層遞進(jìn)，與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)環(huán)環(huán)相扣，著力提升學(xué)生靈活性，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力以及提升學(xué)生對(duì)問題的發(fā)現(xiàn)、分析、解決能力。苯酚的酸性及其酸性強(qiáng)弱，這是本節(jié)課的學(xué)習(xí)難點(diǎn)。筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，融合了化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)原理、模型建構(gòu)等多個(gè)角度，學(xué)生親身感受了通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)觀察，電離常數(shù)的數(shù)據(jù)分析到性質(zhì)總結(jié)的科學(xué)研究過程。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和思維能力，重點(diǎn)突出實(shí)驗(yàn)的探究性和學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位。另外，借助學(xué)生之前學(xué)過的苯和甲苯以及醇的知識(shí)，遷移至苯酚的學(xué)習(xí)上，讓學(xué)生真正感受到結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的化學(xué)學(xué)習(xí)方法，再次體會(huì)有機(jī)物分子基團(tuán)之間的相互影響。這節(jié)課緊扣培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的基本理念進(jìn)行教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知，有效地解決了教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，在創(chuàng)建情境構(gòu)建知識(shí)的同時(shí)，全面落實(shí)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)各個(gè)方面的培養(yǎng)。

(三)教師轉(zhuǎn)變教學(xué)思維，落實(shí)新課程改革的要求

自新課程改革以來，“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”一詞引發(fā)眾多化學(xué)教師的關(guān)注和思考。但對(duì)于化學(xué)教師而言，機(jī)遇和挑戰(zhàn)同在。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提出，呼吁廣大化學(xué)教師要站在面向?qū)W生未來生活的角度重新審視自身教學(xué)，給教學(xué)帶來了新的要求和取向?？墒嵌嗄陙眇B(yǎng)成的傳統(tǒng)教學(xué)觀念在教師的頭腦中已根深蒂固，這就使得在化學(xué)課堂教學(xué)中無法真正落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求。因此教師應(yīng)轉(zhuǎn)變教學(xué)思維，更加注重每一節(jié)課的備課，從學(xué)情出發(fā)，以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為指導(dǎo)準(zhǔn)則，在設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)上做到全面育人、全過程育人?；瘜W(xué)教師應(yīng)深入理解化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，針對(duì)高考對(duì)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)考查的內(nèi)容尋找教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)，發(fā)展全體學(xué)生的核心素養(yǎng)。