基于核心素養(yǎng)的高中化學(xué)思維能力提升策略分析

文 /黃云鵬

引 言

高中化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，本身具有探究性和實踐性特點?；诖颂攸c，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》對學(xué)科核心素養(yǎng)做了五點具體要求，以此幫助學(xué)生形成適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。

一、創(chuàng)設(shè)有趣的問題情境，激發(fā)學(xué)生的探究潛能

“自主、合作、探究”是當(dāng)下的教育理念之一?；瘜W(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，其知識的誕生多源于實驗。因此，引導(dǎo)學(xué)生自主探究，能夠使其體驗化學(xué)知識的產(chǎn)生過程，不但為知識的內(nèi)化做好鋪墊，而且為思維能力發(fā)展?fàn)I造了良好的環(huán)境。在課堂教學(xué)開始時，教師可以創(chuàng)設(shè)有趣的問題情境，引入學(xué)生感興趣的化學(xué)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生積極求索的科學(xué)態(tài)度，為學(xué)生思維能力的發(fā)展夯實基礎(chǔ)。筆者發(fā)現(xiàn)，以構(gòu)建開放性學(xué)習(xí)情境作為課堂導(dǎo)入的線索，不但體現(xiàn)了以生為本，而且拓展了學(xué)生的思維，為全面培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)創(chuàng)造了有利條件[1]。

例如，在進(jìn)行“氯、溴、碘及其化合物”單元中氯氣性質(zhì)的內(nèi)容授課時，為了探究氯氣具有漂白性這一點，筆者創(chuàng)設(shè)了這樣的導(dǎo)入情境。

演示實驗：取一支試管加入適量的氫氧化鈉溶液，再加兩滴酚酞，溶液變紅色；將制備的氯氣通入該紅色溶液中，可以觀察到溶液的紅色逐漸褪去。

問題情境：“你能確定氯氣具有漂白性嗎？請設(shè)計相應(yīng)的實驗證明你的觀點?！?/p>

通過實驗演示，一部分學(xué)生判斷氯氣具有漂白性，與酚酞發(fā)生了反應(yīng)，溶液的紅色褪去了；而另一部分學(xué)生結(jié)合前面所學(xué)的電解飽和食鹽水的氯氣吸收化學(xué)知識來解釋這一現(xiàn)象。有了觀點對立，探究問題的熱情就會油然而生。這時，教師可引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實驗方案證明觀點，并將實驗結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，進(jìn)而加深學(xué)生對氯氣性質(zhì)的了解。在這一過程中，學(xué)生要進(jìn)行必要的猜想與探究。

學(xué)生猜想：（1）氯氣具有漂白性，與酚酞發(fā)生了反應(yīng)；（2）氯氣與NaOH發(fā)生了反應(yīng)，中和了酚酞溶液的堿性而褪色。

學(xué)生探究：（1）氯氣與酚酞發(fā)生了反應(yīng)，缺少的是酚酞，可以滴加酚酞溶液，觀察原試管中的溶液是否再次變紅色；（2）氯氣與NaOH發(fā)生了反應(yīng)，缺少的是NaOH，可以滴加足量的NaOH溶液，觀察原試管中的溶液是否再次變紅。

創(chuàng)設(shè)目的：學(xué)生在沒有學(xué)習(xí)新知識之前應(yīng)該樹立問題意識。紅色溶液是氫氧化鈉和酚酞兩種物質(zhì)共存產(chǎn)生的結(jié)果，缺一不可，因此，氯氣只要與氫氧化鈉或酚酞二者之一反應(yīng)，即會出現(xiàn)溶液紅色褪去的現(xiàn)象。這種邏輯思維就是觀察變化現(xiàn)象進(jìn)行宏觀辨識與微觀探析，是課堂教學(xué)幫助學(xué)生構(gòu)建學(xué)科素養(yǎng)的有效方法。

二、創(chuàng)設(shè)交流的對話情境，幫助學(xué)生樹立化學(xué)思想

在傳統(tǒng)的課堂上，學(xué)生總是按照教師布置的任務(wù)被動學(xué)習(xí)，學(xué)生的化學(xué)思維能力提升不盡如人意。雖然這種做法能突出學(xué)生的主體性，但在被動的學(xué)習(xí)氛圍下，學(xué)生只能成為被動接受知識的主體，不能成為探究的主體。教學(xué)實踐表明，創(chuàng)設(shè)交流的對話情境，通過良好的雙邊互動，可以讓學(xué)生變被動為主動。在交流的對話情境中，教師可以借助交流，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)思想的形成，為提升學(xué)生的化學(xué)思維能力營造適宜的課堂氛圍[2]。

例如，在開展“食品中的有機化合物”糖類的課堂教學(xué)時，筆者預(yù)設(shè)了這樣的教學(xué)過程。

師：同學(xué)們都吃過糖，想一想糖有哪些特點和用途？

生1：甜，溶于水。常見的糖都是晶體狀。

生2：能補充體能，如葡萄糖注射液。

生3：能作為食品的添加劑，做甜點。

師：其實糖類的范圍很廣泛，大家指出的性質(zhì)“甜、溶于水、晶體狀”并不是所有糖類都有的特征，如淀粉和纖維素也屬于糖類。

教師用電子白板展示教材中的糖類化合物的組成（見表1）。

表1

師：為什么糖尿病患者不能食用過多的含糖食品、飲料等？目前市場上的“無糖食品”屢見不鮮，如無糖糕點、無糖奶粉、無糖八寶粥等。你知道無糖食品是什么嗎？所有的糖是不是都有甜味？根據(jù)展示的信息，分析其組成特點，說一說為什么人們將這些糖類化合物稱為“碳水化合物”？

學(xué)生認(rèn)知：（1）糕點、八寶粥等食品的主要成分是淀粉，淀粉屬于糖類，不能說是“無糖食品”。（2）根據(jù)糖類化合物的組成和化學(xué)式變形（見表2），自然推斷出糖類化合物稱為“碳水化合物”。

表2

師：“碳水化合物”可以寫成Cn(H2O)m的形式，滿足Cn(H2O)m的形式一定是糖類嗎？

生：我們學(xué)過的生活中的兩種常見有機物之一CH3COOH可以寫成C2(H2O)2的形式，不屬于糖類。

師：人們提到的“碳水化合物”是特指糖類物質(zhì)，因此CH3COOH不能說是“碳水化合物”。

預(yù)設(shè)目的：一方面，通過師生雙邊的對話交流引導(dǎo)學(xué)生逐步理解化學(xué)知識在生活中的實際運用，從化學(xué)的角度科學(xué)解讀市場上“無糖食品”的含義，從糖類化合物的組成認(rèn)知其共性。另一方面，通過讓學(xué)生自主探究糖類的“碳水化合物”特征，明確“碳水化合物”是糖類化合物的代名詞，但不是滿足Cn(H2O)m的形式就一定是糖類，逐步幫助學(xué)生構(gòu)建“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的化學(xué)觀念。

三、提供團(tuán)隊合作交流的平臺，拓展學(xué)生創(chuàng)新思維

傳統(tǒng)合作學(xué)習(xí)多為分組實驗，往往注重完成任務(wù)的形式，沒有明確的方案設(shè)計、小組分工，不能突出合作的價值。為了改變這一現(xiàn)狀，教師必須讓學(xué)生成為團(tuán)隊合作交流中的設(shè)計者、過程的管理者。筆者在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，只有鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新，挖掘教材甚至是高考試題中的有用信息，才能讓學(xué)生敢于發(fā)言、敢于探究、敢于交流。

例如，在教學(xué)“中和滴定實驗”時，筆者將2020年全國理科綜合能力測試III卷的化學(xué)實驗題進(jìn)行了改編，讓學(xué)生進(jìn)行分組實驗。

實驗內(nèi)容：苯甲酸的制備、提取和純度測定。

在實驗室中可通過甲苯氧化制苯甲酸，其反應(yīng)原理如圖1、表3所示。

圖1

表3

實驗步驟：

（1）苯甲酸的制備：在裝有溫度計、冷凝管和攪拌器的三頸燒瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g(約0.03 mol)高錳酸鉀，慢慢開啟攪拌器，并加熱回流至回流液不再出現(xiàn)油珠。

請學(xué)生選擇適當(dāng)?shù)膬x器組裝實驗裝置。

（2）產(chǎn)品的提?。孩偻Ｖ辜訜?，繼續(xù)攪拌，冷卻片刻后，從冷凝管上口慢慢加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液(除去過量的高錳酸鉀)，并將反應(yīng)混合物趁熱過濾，用少量熱水洗滌濾渣。②合并濾液和洗滌液，于冰水浴中冷卻，然后用濃鹽酸酸化至苯甲酸完全析出。③將析出的苯甲酸過濾，用少量冷水洗滌，放在沸水浴上干燥。④稱量粗產(chǎn)品質(zhì)量，讓學(xué)生選擇適當(dāng)?shù)膬x器進(jìn)行實驗并做好記錄。

（3）產(chǎn)品的純度測定：用電子臺秤稱取0.122 g粗產(chǎn)品，配成乙醇溶液，于100 mL容量瓶中定容。每次移取25 mL溶液，用0.01 mol·L-1的KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。請學(xué)生繪制測定苯甲酸純度的實驗記錄表。

學(xué)生探究：選擇儀器組裝反應(yīng)裝置，實驗室中可選擇的儀器如圖2所示。

圖2

師：三種漏斗和兩種冷凝管如何選擇？說明理由。

生：（小組討論后）三種漏斗選擇分液漏斗，可以盛放液體并控制液體慢慢滴加；兩種冷凝管選擇球形冷凝管，球形冷凝管的冷凝效果比直形冷凝管更好。

師：組裝反應(yīng)裝置時，三頸燒瓶口①②③應(yīng)分別插入什么儀器？為什么要這樣做？

生：(小組研討后)①③口插入分液漏斗、球形冷凝管；②口插入攪拌器。攪拌器插入②口方便上下移動和攪拌溶液，不損壞三頸燒瓶。

學(xué)生進(jìn)行實驗。實驗過程中，教師巡視并指導(dǎo)小組探究，在學(xué)生有偏差時及時進(jìn)行糾正。

創(chuàng)設(shè)目的：將高考試題改編為學(xué)生的分組實驗情境，更能激發(fā)學(xué)生對酸堿中和滴定的探究興趣，提升學(xué)生獲取新知識的能力，從而在團(tuán)隊合作交流中實現(xiàn)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。在學(xué)生動手實驗之前，筆者結(jié)合學(xué)生的學(xué)情特點合理分組，通過小組內(nèi)合作討論該實驗操作的三個階段具體的實驗事項，包括目的、過程和數(shù)據(jù)記錄，以團(tuán)隊協(xié)作的方式合理分配操作任務(wù)。方案設(shè)計、過程操作、數(shù)據(jù)處理、建模反思的合作探究過程，不但能夠激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣，而且能夠讓學(xué)生在思維能力的互補中得到發(fā)展與提升。

結(jié) 語

總之，教師應(yīng)在高中化學(xué)課堂教學(xué)中創(chuàng)設(shè)有趣的問題情境，并通過一系列具體問題作為核心活動，激發(fā)學(xué)生的探究潛能，實現(xiàn)課堂結(jié)構(gòu)化；創(chuàng)設(shè)交流的對話情境，讓學(xué)生進(jìn)行獨立思考，樹立化學(xué)觀念；提供團(tuán)隊合作交流的平臺，借助學(xué)生間的緊密合作、師生間的深入追問，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維。上述方法有助于學(xué)生在面對陌生情境、陌生問題時進(jìn)行情境關(guān)聯(lián)，利用已學(xué)化學(xué)知識和認(rèn)識方法解決問題，有效提高學(xué)生基于核心素養(yǎng)的高中化學(xué)思維能力。