試析核心素養(yǎng)背景下的高中化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

陳麗雙

摘 要：當(dāng)前，核心素養(yǎng)可謂是教育改革中的一個(gè)熱點(diǎn)話題，深受廣大教育工作者的普遍關(guān)注。核心素養(yǎng)培養(yǎng)的主要目的是提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，讓他們具備適應(yīng)社會發(fā)展與終身學(xué)習(xí)需要的關(guān)鍵能力與必備品格。在高中化學(xué)課堂教學(xué)中，教師應(yīng)基于核心素養(yǎng)優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。本文以“化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)限度”為例，探討如何進(jìn)行高中化學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);高中化學(xué)課堂;教學(xué)設(shè)計(jì);化學(xué)反應(yīng)速率;反應(yīng)限度

高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)主要涉及宏觀辨識與微觀探析、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、科學(xué)精神與社會責(zé)任等，這為高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)提供了新的方向與思路。教師需以核心素養(yǎng)的幾個(gè)維度為基本導(dǎo)向，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、流程與形式，幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變化學(xué)學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，使其獲得綜合發(fā)展。

一、教材內(nèi)容分析

本節(jié)課選擇蘇教版高中化學(xué)必修第二冊專題6“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”第一單元“化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)限度”，主要涉及化學(xué)反應(yīng)速率的概念，哪些因素會影響化學(xué)反應(yīng)速率，以及怎么通過控制反應(yīng)條件研究生活現(xiàn)象。教材從現(xiàn)實(shí)生活著手，介紹化學(xué)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)方法，由實(shí)驗(yàn)引出本節(jié)課的核心概念，并繼續(xù)展開實(shí)驗(yàn)探究，分析影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有哪些，歸納匯總形成實(shí)驗(yàn)結(jié)論，準(zhǔn)確得出具體數(shù)據(jù)，然后提升實(shí)驗(yàn)深度，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考與主動交流，深入探究化學(xué)反應(yīng)限度的概念，重新認(rèn)識這一化學(xué)問題，根據(jù)已學(xué)知識和生活實(shí)例確定化學(xué)反應(yīng)的具體條件，并掌握和控制好條件。最終讓學(xué)生更為全面、深刻地認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)特征，助推他們構(gòu)建一個(gè)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)和能量的完整知識體系[1]。

二、核心素養(yǎng)滲透

（一）宏觀辨識與微觀探析

學(xué)生可以基于多個(gè)層面認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率及限度，從元素、分子和原子等不同視角重新了解物質(zhì)，從宏觀與微觀相結(jié)合的角度分析化學(xué)反應(yīng)速率與限度，進(jìn)而學(xué)會如何表示化學(xué)反應(yīng)速率和限度。

（二）變化觀念與平衡思想

學(xué)生掌握什么是可逆反應(yīng)，會描述和判斷化學(xué)平衡的狀態(tài)，使其形成端正的平衡思想，知道化學(xué)變化需要一些特殊的條件，遵循相應(yīng)的規(guī)律，深度掌握化學(xué)變化的本質(zhì)，既有新物質(zhì)生成，還會出現(xiàn)能量變化。讓學(xué)生知道化學(xué)變化存在著一定的限度，不過可以調(diào)控，進(jìn)而學(xué)會多視角、動態(tài)化地去解讀化學(xué)反應(yīng)，并借助變化觀念與平衡思想處理實(shí)際問題。

（三）證據(jù)推理與模型認(rèn)知

讓學(xué)生在本節(jié)課學(xué)習(xí)中建立證據(jù)意識，在分析和推理化學(xué)反應(yīng)速率和限度過程中進(jìn)行證實(shí)或者證偽，形成觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)三者之間的邏輯關(guān)系，學(xué)會利用分析、推理等方式掌握化學(xué)反應(yīng)速率和限度的根本特征、相互關(guān)系及構(gòu)成要素，且會建立化學(xué)模型，通過構(gòu)建模型處理化學(xué)反應(yīng)速率和限度問題，掌握化學(xué)現(xiàn)象的規(guī)律和本質(zhì)。

（四）科學(xué)探究與創(chuàng)新意識

讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中了解影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，使其在實(shí)驗(yàn)中能夠準(zhǔn)確使用控制變量法，重點(diǎn)培養(yǎng)他們結(jié)合條件進(jìn)行推理、分析規(guī)律和歸納結(jié)果的能力，能主動發(fā)現(xiàn)與提出具有探究意義的化學(xué)問題，學(xué)會基于問題視角提出假設(shè)，明確實(shí)驗(yàn)活動的目的，制訂科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)方案，使其在小組內(nèi)合作完成實(shí)驗(yàn)探究，增強(qiáng)合作學(xué)習(xí)意識，鼓勵(lì)學(xué)生勇于提出個(gè)人不同的見解與看法，全面提升他們的探究能力和創(chuàng)新精神。

（五）科學(xué)精神與社會責(zé)任

讓學(xué)生在一定條件中深入認(rèn)識化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)，深刻掌握控制化學(xué)反應(yīng)條件的重要性，從速率和限度分析化學(xué)反應(yīng)過程，能夠用科學(xué)知識來解釋一些比較常見的化學(xué)現(xiàn)象，增強(qiáng)科學(xué)探究意識與觀念，幫助他們形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，具有崇尚真理、探索未知的意識，使其可以將學(xué)過的知識應(yīng)用到生活、生產(chǎn)之中，形成綠色化學(xué)觀念與可持續(xù)發(fā)展意識，提升自身的社會責(zé)任感[2]。

三、教學(xué)流程設(shè)計(jì)

（一）化學(xué)反應(yīng)速率教學(xué)設(shè)計(jì)

1.創(chuàng)設(shè)情境，發(fā)現(xiàn)問題

教師先在多媒體課件中展示炸藥爆炸、溶洞形成、金屬銹蝕、食物腐敗、鎂條燃燒等圖片，引出問題：這些反應(yīng)的發(fā)生經(jīng)歷的時(shí)間一樣嗎？你們在觀察中發(fā)現(xiàn)可以通過什么現(xiàn)象來判斷化學(xué)反應(yīng)速度進(jìn)行的快慢？還有什么其他方法？學(xué)生發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷的時(shí)間不同，使其根據(jù)已有知識尋求答案，如：冒氣泡快慢、固體量的改變、渾濁程度、顏色變化等。師生一起總結(jié)：化學(xué)中用化學(xué)反應(yīng)速率對化學(xué)反應(yīng)的快慢進(jìn)行重新表示，因?yàn)椴簧倩瘜W(xué)反應(yīng)都是在溶液內(nèi)進(jìn)行的，所以化學(xué)反應(yīng)速率一般采用物質(zhì)的量的濃度在單位時(shí)間內(nèi)的改變情況進(jìn)行表示。這樣通過問題情境的設(shè)置引出新課主題，幫助學(xué)生初步認(rèn)識化學(xué)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓他們根據(jù)對生活實(shí)例的描述和比較，以及判斷反應(yīng)速度的快慢，對化學(xué)反應(yīng)速率的概念產(chǎn)生初步了解[3]。

2.小組合作，了解概念

教師現(xiàn)場操作實(shí)驗(yàn)：把適量的鋅粒投入濃度是5mol/L的鹽酸溶液中，10秒鐘以后鹽酸的濃度變?yōu)?mol/L，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合個(gè)人認(rèn)知，嘗試寫出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的表達(dá)式和單位，引出問題：化學(xué)反應(yīng)速率是平均速率嗎？是瞬時(shí)速率嗎？把班內(nèi)學(xué)生劃分成若干個(gè)學(xué)習(xí)小組，以小組為基本單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察、交流探索與討論歸納，使其意識到反應(yīng)速率的值越大反應(yīng)就越快，化學(xué)反應(yīng)速率表示的是平均反應(yīng)速率。接著，教師設(shè)計(jì)這樣一道練習(xí)題：在一個(gè)密封的容器中充入氫氣與氮?dú)?，?dāng)反應(yīng)開始時(shí)，氫氣的濃度為5mol/L，氮?dú)獾臐舛葹?mol/L，反應(yīng)兩分鐘之后，測出氮?dú)獾臐舛葹?.8mol/L，請求出此時(shí)氫氣的濃度，這一反應(yīng)時(shí)段內(nèi)氮?dú)獾钠骄磻?yīng)速率為多少？兩者的平均反應(yīng)速率為多少？反應(yīng)速率之比是多少？帶領(lǐng)學(xué)生全面分析化學(xué)反應(yīng)速率的相關(guān)內(nèi)容，使其產(chǎn)生疑問：在同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)用不同物質(zhì)來表示反應(yīng)速率時(shí)，數(shù)值與意義相同嗎？不同物質(zhì)所表示的反應(yīng)速率之比與哪些因素有關(guān)？利用簡單的課堂練習(xí)幫助學(xué)生學(xué)會計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率，并培養(yǎng)他們證據(jù)推理和模型認(rèn)知的化學(xué)素養(yǎng)。

3.操作實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證假想

在這一環(huán)節(jié)，教師要盡可能將實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會交給學(xué)生，使其在小組內(nèi)探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，按照先猜想、再實(shí)驗(yàn)的流程進(jìn)行，根據(jù)猜想運(yùn)用控制變量法，制訂實(shí)驗(yàn)方案，注意認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)的完整性與科學(xué)性，讓他們在實(shí)驗(yàn)中搜集證據(jù)、展開推理，構(gòu)建化學(xué)模型，繼續(xù)培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)，并發(fā)展他們的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)。

具體來說，教師先拋出問題：影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有哪些？學(xué)生結(jié)合已學(xué)知識及個(gè)人認(rèn)識可能提出溫度、催化劑、濃度等猜想，指導(dǎo)他們采用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)逐個(gè)驗(yàn)證。如：實(shí)驗(yàn)1“探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響”，準(zhǔn)備好5%的過氧化氫、濃度是1mol/L的氯化鐵溶液等試劑，火柴，燒杯與試管等儀器，將過氧化氫與氯化鐵溶液混合在一起，分別在熱水、常溫、冷水環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并總結(jié);實(shí)驗(yàn)2是“探究催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響”，準(zhǔn)備好5%的過氧化氫，1mol/L的氯化鐵溶液、二氧化錳，分別在過氧化氫中加入適量的二氧化錳與氯化鐵溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并總結(jié);實(shí)驗(yàn)3是“探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響”，準(zhǔn)備好濃度是1mol/L的硫代硫酸鈉，濃度分別是1mol/L和5mol/L的硫酸，儀器有量筒和試管等。讓1mol/L和5mol/L的硫酸分別同硫代硫酸鈉反應(yīng)，同樣觀察現(xiàn)象并歸納結(jié)論。實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)化學(xué)的根本所在，在課堂教學(xué)中，教師需要實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，再加上實(shí)驗(yàn)本身就是化學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要手段及關(guān)鍵的證據(jù)來源，通過三組對比實(shí)驗(yàn)的操作，學(xué)生借助控制變量法發(fā)現(xiàn)在不同條件下化學(xué)反應(yīng)速率的變化情況，了解相應(yīng)的因素，培養(yǎng)他們的觀察和探究、分析與辯證，以及概括與歸納等能力，使其真正感受到化學(xué)反應(yīng)速率是能夠調(diào)整、改變與控制的[4]。

4.分析歸納，概括規(guī)律

教師組織學(xué)生在小組內(nèi)針對以上學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)進(jìn)行自由交流，采用小組內(nèi)部合作，小組之間交流，學(xué)生自我評價(jià)和相互評價(jià)，以及質(zhì)疑和釋疑等方法，帶領(lǐng)他們慢慢地建構(gòu)起完整的化學(xué)知識體系，使其結(jié)合剛才的實(shí)驗(yàn)來類比和遷移，舉一反三地分析還有哪些因素會影響到化學(xué)反應(yīng)的速率。學(xué)生在獨(dú)立思考與合作探究中勇于提出個(gè)人看法和見解，暢所欲言、各抒己見，思維發(fā)生碰撞與交流，最后，師生一起總結(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的相關(guān)規(guī)律，包括：在其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，可以增大反應(yīng)速率;如果化學(xué)反應(yīng)可逆反應(yīng)，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均加快，降低溫度，正、逆反應(yīng)速率都減小;運(yùn)用催化劑可以把化學(xué)反應(yīng)所需的能量降低，把更多的反應(yīng)物的分子變得更為活躍，有效增加單位體積內(nèi)反應(yīng)物中活躍分子所占的比重，因而使反應(yīng)速率加快。讓他們發(fā)現(xiàn)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有物質(zhì)濃度、環(huán)境溫度與催化劑等，初步學(xué)會調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率的快慢[5]。

5.解決問題，拓展應(yīng)用

教師可設(shè)置以下練習(xí)題：工業(yè)制取氨氣時(shí)為什么要適當(dāng)升高溫度與增大壓強(qiáng)？冶煉礦物時(shí)將原料粉碎的原因是什么？將過量的鋅粒放入濃度是3mol/L的硫酸中，反應(yīng)一段時(shí)間以后為什么氣泡會明顯變少？又往容器中添加一些濃度適當(dāng)?shù)牧蛩幔瑸槭裁礆馀菝黠@變多起來？引導(dǎo)學(xué)生利用本節(jié)課所學(xué)知識展開分析與探討，使其意識到學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理是十分重要的，可以為解題提供更多支持，且將化學(xué)教學(xué)與人類生產(chǎn)生活相關(guān)聯(lián)，強(qiáng)化他們的社會責(zé)任感，促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展。

（二）化學(xué)反應(yīng)限度教學(xué)設(shè)計(jì)

1.創(chuàng)設(shè)情境，實(shí)驗(yàn)探究

教師先演示實(shí)驗(yàn)：往4ml的0.1mol/L的碘化鉀溶液中加入1mol/L的氯化鐵溶液，充分震蕩后靜置，學(xué)生可以看到溶液顏色由棕黃色變淺綠色，原因是鐵離子顯棕黃色，亞鐵離子顯淺綠色，寫出相應(yīng)的離子方程式;然后往上述溶液中加入2ml的四氯化碳，用力震蕩后放置一會，可以明顯看到有分層現(xiàn)象，上層是清液，下層是沉淀物;接著取清液于試管中，滴入適量的亞鐵氰化鉀。讓他們提出假設(shè)現(xiàn)象、說明理由，并證明假設(shè)的現(xiàn)象，且加以解釋。如此，教師借助實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題探究情境，引出新知識，從學(xué)生較為熟知的化學(xué)反應(yīng)著手，利用實(shí)驗(yàn)操作提供大量的感性材料、宏觀現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)事實(shí)，靈活運(yùn)用多種方法助推他們了解什么是化學(xué)反應(yīng)限度，使其深入探究化學(xué)的內(nèi)涵和本質(zhì)，深層次認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)。順勢引出化學(xué)反應(yīng)限度，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)新意識，讓他們繼續(xù)參與到化學(xué)學(xué)習(xí)活動中[6]。

2.介紹事例，建立概念

教師給出化學(xué)反應(yīng)限度的概念，即為研究可逆反應(yīng)在一定條件下所能達(dá)到的最大程度，也就是化學(xué)反應(yīng)的動態(tài)平衡;可逆反應(yīng)則是在同一反應(yīng)條件下，不僅能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，還能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。如：氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)制取氨氣、二氧化硫與氧氣反應(yīng)制取三氧化硫、二氧化氮與四氧化二氮之間等，帶領(lǐng)學(xué)生分析、交流與探討這些與眾不同的化學(xué)反應(yīng)，使其切實(shí)感受到化學(xué)反應(yīng)限度的存在，著重培養(yǎng)他們的平衡思想與變化觀念，進(jìn)一步建立化學(xué)反應(yīng)限度的概念。

3.總結(jié)歸納，概括規(guī)律

教師以“可逆反應(yīng)二氧化硫與氧氣反應(yīng)制取三氧化硫”設(shè)置探究活動：在一定條件下，向一體積一定的密閉容器中通入一定量的二氧化碳與氧氣，請分析下列問題：反應(yīng)開始時(shí)，正反應(yīng)與逆反應(yīng)速率是否一樣（提示：此時(shí)反應(yīng)速率與濃度有關(guān)）？在反應(yīng)進(jìn)行過程中，正逆反應(yīng)的速率有何變化？最終的狀態(tài)是什么樣？是否可以通過圖示的方式來描述變化過程？學(xué)生通過在小組內(nèi)合作討論，發(fā)現(xiàn)當(dāng)反應(yīng)剛開始時(shí)，反應(yīng)物的濃度是最大的，正反應(yīng)速率也更大;當(dāng)生成物濃度最小時(shí)，逆反應(yīng)速率最小;在反應(yīng)過程中，反應(yīng)物的濃度和正反應(yīng)速率均在減少;生成物濃度最大時(shí)逆反應(yīng)速率最大;當(dāng)正、逆反應(yīng)速率不發(fā)生變化時(shí)，反應(yīng)物與生成物的濃度均不變化，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。如此，學(xué)生通過分析上述化學(xué)反應(yīng)過程，自然而然地構(gòu)建出化學(xué)平衡概念，總結(jié)與概括化學(xué)反應(yīng)限度的規(guī)律，增強(qiáng)他們推理分析、模型認(rèn)知的素養(yǎng)，有助于核心素養(yǎng)的形成[7]。

4.設(shè)置問題，拓展應(yīng)用

教師利用多媒體設(shè)備播放建筑物定向爆破與煉鐵高爐尾氣的視頻，設(shè)置問題：結(jié)合建筑物定向爆破這一現(xiàn)象可以獲得哪些結(jié)論？怎么提升煤的燃燒率？引領(lǐng)學(xué)生結(jié)合本節(jié)課所學(xué)的知識展開分析與交流。基于現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)生活，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生分析與處理問題的能力，使其充分意識到化學(xué)科同實(shí)際生活之間有著密切聯(lián)系，真正感受到化學(xué)知識的實(shí)用性，并激發(fā)學(xué)生的社會責(zé)任意識，使其形成端正的科學(xué)觀念，繼而助推其化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

結(jié)束語

總而言之，核心素養(yǎng)是教育領(lǐng)域的基本理念，在高中化學(xué)課堂教學(xué)中，教師應(yīng)把握好化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的幾大維度，將其融入多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，以學(xué)生的知識基礎(chǔ)與原有認(rèn)知為課堂教學(xué)的發(fā)起點(diǎn)，從多個(gè)方面滲透核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識與技能的同時(shí)，使學(xué)生的內(nèi)心受到熏陶和感染，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，使其健康成長與全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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