基于核心素養(yǎng)的化學概念教學改革與探索

尚曉凱，張一芳，張 甜，馮 勛

(洛陽師范學院化學化工學院，河南 洛陽 471934)

概念本身就是對事物的抽象概括，而化學是在分子、原子的微觀層面上研究物質(zhì)性質(zhì)的學科，因此，化學概念對中學學生來講就更加難以理解[1]。現(xiàn)在部分化學概念的教學，存在著“灌輸式”教學的現(xiàn)象，教師更加重視概念本身的知識內(nèi)容，所以直接給出概念，然后針對關(guān)鍵點采用講授的方法，讓學生采用題海戰(zhàn)術(shù)理解概念后記住。然而，核心素養(yǎng)的形成離不開具體的化學知識的學習，化學知識(概念、原理)的學習不能以記憶為目的，而是要重視概念的遷移運用價值，如果能夠?qū)⒏拍畹膶W習融入到具體情境中，激發(fā)學生學習的熱情，拉近化學學習和真實生活的距離，會更符合學生核心素養(yǎng)發(fā)展的需要。

1 化學概念教學的策略

1.1 調(diào)整教學策略，制定基于素養(yǎng)的教學目標

新課程理念下，化學概念的學習不僅是對淺表性的、散點式的“客觀真理”或“固定事實”進行梳理記憶，而是需要深入理解和應用的。只有將概念同化進自己的認知結(jié)構(gòu)中，并且聯(lián)系真實的、多樣化、生活化的情境，才能轉(zhuǎn)化和提升為學科觀念，并且在此過程中形成學科思維和科學的態(tài)度，才具有遷移應用的價值，才能轉(zhuǎn)化為分析和解決問題的能力，進而轉(zhuǎn)化為核心素養(yǎng)?；瘜W概念對高中生而言并不陌生，經(jīng)過初中階段的學習，他們對化學概念已經(jīng)有了基本的認識，在高中階段的學習過程中，教師要清楚地了解學生對概念的認知程度，把握好新舊知識之間的聯(lián)系，進一步制定出適合學生學科核心素養(yǎng)發(fā)展的目標。比如學生在學習氧化還原反應時，初中時期學生已經(jīng)學習過氧化反應，并且認為氧化反應是有氧氣參與的化合反應，教師要做好知識銜接工作，制定有效的目標[2]。

1.2 創(chuàng)設(shè)建構(gòu)性的教學情境

建構(gòu)主義學習理論認為：情境是學習者開展建構(gòu)學習的要素之一?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準(2017年版)》要求教師要創(chuàng)設(shè)真實且富有價值的問題情境[3]，同時也提供了豐富的情境素材建議，比如有關(guān)化學發(fā)現(xiàn)的故事、有關(guān)理論發(fā)展的史實、化學研究技術(shù)及應用等，教師在教學過程中，可以選擇的具有一定的趣味性、實用性、真實性的素材作為教學情境，以確保學生能夠有興趣積極主動地參與到教學活動中，并能有效地完成學習任務。另外，教師可以從生活中常見的或者影視劇中有趣的情境引入新課，這樣學生產(chǎn)生共鳴后更容易能發(fā)揮其學習的主體性；然后設(shè)置相關(guān)的問題情境，不斷激發(fā)學生的求知欲，引導他們一步步理解相關(guān)概念的內(nèi)涵；最后讓學生思考相關(guān)概念知識在生產(chǎn)生活中的應用，培養(yǎng)其社會責任。合理運用概念形成、概念轉(zhuǎn)變等多種方式組織教學，幫助學生形成更加豐富和合理的認知結(jié)構(gòu)[4]。

1.3 借助實驗輔助教學

啟發(fā)式的演示實驗能有效地增長學生的知識，也有助于提高學生善于思考、勤于動手、勇于實踐的能力，促進學生的學習熱情。高中化學的教材中設(shè)計了教師演示實驗，探究實驗和學生分組實驗等，化學課程標準中也提出了建設(shè)性的實驗實施建議，利用好這些資源，能夠有效的幫助教師提高抽象概念的教學效果。

2 教學探索——氧化還原反應本質(zhì)

2.1 內(nèi)容分析

“氧化還原反應”是學生在學習化學過程中遇到的一個抽象的化學概念，位于人教版高中化學教材必修一第一章“物質(zhì)及其變化”中的第三節(jié)，在中學基本概念和基本原理中占有極其重要的地位，這節(jié)內(nèi)容是后續(xù)金屬及其化合物性質(zhì)、非金屬及其化合物性質(zhì)、原電池、電解池等知識學習的基礎(chǔ)。因此，“氧化還原反應”和整套高中化學教材的知識體系是緊密聯(lián)系在一起的，學生對本節(jié)課掌握的好壞直接影響以后的化學學習。

2.2 素養(yǎng)目標

(1)學會根據(jù)化合價判斷氧化還原反應，從宏觀到微觀逐步理解氧化還原反應的本質(zhì)；

(2)能夠用單線橋、雙線橋表示氧化還原反應，體會化學變化中的平衡思想；

(3)理解氧化反應、還原反應是同時發(fā)生的，學會用對立統(tǒng)一的辨證唯物主義觀看待問題；

(4)通過氧化還原反應概念的演變，培養(yǎng)用發(fā)展的眼光、科學的態(tài)度、勇于探索的品質(zhì)學習化學。

2.3 設(shè)計思路

以“素養(yǎng)為本”為出發(fā)點，以科學概念的構(gòu)建為線索完成對氧化還原反應的教學，包括氧化還原反應的本質(zhì)及其簡單應用，主要有以下幾個要點：

(1)以17世紀末的燃素學說到現(xiàn)在普遍認同的電子轉(zhuǎn)移理論的歷史發(fā)展軌跡為情境線，從宏觀到微觀對氧化還原反應的本質(zhì)進行探究和推理，寓知識學習在科學史情境中展開，學生置身科學史中，以科學家的身份和視角發(fā)現(xiàn)問題、探究分析、辯證思考、歸納總結(jié)科學的本質(zhì)。

(2)構(gòu)建歷史情境線、知識線、表征線融合的教學結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)教學的層次性和思維性。通過歷史線創(chuàng)設(shè)情境[5]，營造思考的氛圍，調(diào)動學生學習興趣和積極性，熟悉知識演變過程；通過知識線的教學，讓學生對知識有全面理解和系統(tǒng)認識；通過表征線的引導，讓學生學會用歸納總結(jié)的方法學習新課。

(3)創(chuàng)設(shè)建構(gòu)性的實驗情境，讓學生透過實驗現(xiàn)象感受到電子轉(zhuǎn)移過程，在實驗中加深對抽象該男的理解，促進學生對“真實的、有趣的化學”的感悟，為日后的學習做鋪墊。基于以上分析，設(shè)計本節(jié)課的教學環(huán)節(jié)見表1。

表1 氧化還原反應教學環(huán)節(jié)表

3 新課講解流程

3.1 燃素學說與氧化學說

【歷史情境線】1699年燃素說創(chuàng)始人貝歇爾提出：燃燒是一種分解作用，可燃物-油土=石土，1703年，貝歇爾學生施塔爾完善燃素說，改“油土”為“燃素”。1774年，拉瓦錫用錫和鉛做了著名的金屬煅燒實驗，得出金屬與空氣中某些成分發(fā)生了化和反應的結(jié)論，建立了燃燒的氧化學說(燃燒的本質(zhì)是物體與氧的化合)，推翻了統(tǒng)治化學界達百年之久的燃素學說。

【知識線】從得失氧角度分析氧化還原反應。

【表征線】

【結(jié)論】氧化反應是物質(zhì)與氧化合的反應，還原反應是物質(zhì)分離出氧的反應。

3.2 化合價理論

【歷史情境線】1852年英國化學家弗蘭克蘭提出：不管原子結(jié)合的原子的特性如何，吸引元素的化合能力(后稱為化合價)總是為相同數(shù)目的結(jié)合原子所滿足，并總結(jié)出一些元素的常見化合價，這就是著名的化合價理論。

【知識線】從化合價升降角度分析氧化還原反應。

例如：H2+O2→ H2O 和H2+Cl2→ HCl

Na+O2→ Na2O和Na+ S → Na2S

后面的反應雖然沒有氧氣的參與，但一定會或多或少的跟氧化反應之間具有一些關(guān)聯(lián)，根據(jù)化合價理論會發(fā)現(xiàn)上述一類的反應都有一些共同點，就是都存在元素化合價的升高和降低。以Fe和CuSO4的置換反應為例，雖然反應沒有得氧、失氧但反應前后鐵元素化合價從0價升到+2價，銅元素化合價從+2價降低到0價。

【表征線】

【結(jié)論】氧化反應是元素化合價升高的反應，還原反應是化合價降低的反應。

3.3 電子轉(zhuǎn)移理論

【歷史情境線】意大利醫(yī)生和動物學家伽伐尼用金屬解剖器材解剖青蛙腿外露神經(jīng)時發(fā)現(xiàn)青蛙腿抽搐并且觀察到電火花，認為青蛙腿內(nèi)部存在一種特殊的電流，稱之為“動物電”。不久之后，意大利物理學家伏特認為青蛙腿本身并不存在電流，而是金屬解剖儀器產(chǎn)生了電流，之后他就用鋅板、銀板和食鹽水做成了著名的伏打電堆，隨著電學的由宏觀向微觀的發(fā)展，湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子。在此基礎(chǔ)上，人們把化合價的升降與原子最外層電子的得失或共用聯(lián)系起來。

【知識線】從電子轉(zhuǎn)移角度認識氧化還原反應。

從原子結(jié)構(gòu)來看，鈉原子最外層有1個電子，失去后帶一個單位的正電荷；氯原子的最外層有7個電子，得到一個后帶一個單位正電荷，這樣雙方就都達到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

反應中鈉元素化合價從0價升高到+1價，被氧化；氯元素化合價從0價降低到-1價，被還原。

【表征線】

【結(jié)論】氧化反應是失去電子的反應，還原反應是得到電子的反應。

4 結(jié) 語

“素養(yǎng)為本”的概念教學，需要打破傳統(tǒng)的授課模式，不能只限于對化學基本概念、理論等的單一講述，更重要的是在興趣的支配下引導學生積極思考，促使學生在原有的基礎(chǔ)上建立知識結(jié)構(gòu)，更深層次地理解和掌握知識，鼓勵學生主動參與到教學過程中來，學生在掌握知識的同時，他們的智力得到增長，興趣得到培養(yǎng)，為今后的學習和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。