核心素養(yǎng)視域下的初中化學關鍵能力培養(yǎng)

【摘要】本文從化學學科本質出發(fā)，結合化學核心素養(yǎng)和關鍵能力的內涵，探索培養(yǎng)初中生見微知著能力、模型認知能力、邏輯推理能力、實驗探究能力、化學計算能力、化學思維能力和化學創(chuàng)新能力等七個化學關鍵能力的策略方法。

【關鍵詞】核心素養(yǎng) 初中化學 關鍵能力

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）28-0063-04

新課程改革強調發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。初中是化學學習的啟蒙階段，初中化學教學同樣要著眼于學生學科核心素養(yǎng)的培育和發(fā)展?！读x務教育化學課程標準（2022年版）》提出，初中化學課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)主要包括化學觀念、科學思維、科學探究與實踐、科學態(tài)度與責任四個方面，這也是化學學科能力建構的理論基礎。核心知識—關鍵能力—學科素養(yǎng)是實現學科育人的三個步驟，且前者是后者形成的必要基礎，通過知識學習、能力提高，最終達成素養(yǎng)提升的目的。

在日常教研中，筆者發(fā)現一些初中生上課認真聽，作業(yè)努力完成，學習態(tài)度非常好，但是一到考試時就變得不自信，學習成績也不理想。究其原因，并不是他們不認真學習，而是沒有找到科學的學習方法?；瘜W對于初中生來說是陌生的?；瘜W學科具有一定的抽象性，要求學生用化學視角來認識它、用化學思維來理解它、用化學模型來表達它、用化學思想來思考它……學生缺少這方面的相關能力，很難把化學學好。教師在化學教學中沒有注意學科啟蒙和興趣的培養(yǎng)，沒有注重學科思維的養(yǎng)成，忽略了學科關鍵能力的培養(yǎng)，也很難將化學學科素養(yǎng)培養(yǎng)落實到位。為更好地落實化學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，初中化學教師應該清楚在教學中重點培養(yǎng)學生哪些關鍵能力以及如何培養(yǎng)這些關鍵能力。筆者基于多年教學實踐，嘗試對初中化學關鍵能力的培養(yǎng)策略進行研究，以期對化學教學有所裨益。

一、核心素養(yǎng)和關鍵能力的內涵

核心素養(yǎng)是學科育人價值的集中體現，是學生通過課程學習而逐步形成的適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。學科能力是指中小學生在各門課程學習過程中表現出來的比較穩(wěn)定的心理特征和行為特征，往往體現為內隱的學科思維過程和外顯的學科行為反應。與一般學科能力不同，學科關鍵能力是指學生在學科課程的學習過程中形成的具有典型的學科特性、與特定的學科素養(yǎng)相關聯的特殊學科能力。學科關鍵能力具有基礎性、主干性和發(fā)展性等特點。

化學關鍵能力與化學觀念、科學思維、科學探究與實踐、科學態(tài)度與責任相關聯，是學生核心素養(yǎng)在化學學習中的具體化。隨著新課程改革的不斷推進，培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)已成為化學教學改革的一個主要方向。

二、基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)學生化學關鍵能力

（一）見微知著能力

化學是通過宏觀、微觀、符號來學習學科知識。宏觀物質就是我們生活中常見、常用的物品，它們都是由分子、原子、離子等微觀粒子構成，要了解它們的性質，就要學習微觀粒子的結構。而微觀粒子是看不見、摸不著的，初中生的抽象思維還不夠成熟，處于形象思維與初步抽象思維共存互換的階段，對微觀粒子的理解存在一定的困難。學習分子、原子、離子等微觀粒子的知識，可以培養(yǎng)學生見微知著的能力，使之逐漸形成微粒觀和變化觀等化學觀念。

1.重視學生對微觀粒子知識的意義建構。教師可以通過分子、原子、離子的模型和一些形象的比喻加強學生對分子、原子、離子的了解，也可以通過計算來加深學生的理解。例如，教材介紹了一滴水中含有多少個水分子，通過數學計算可以量化出水分子之小，這樣學生就可以了解分子為什么是微觀粒子；分子是由原子構成的，原子也是微觀粒子，并且原子比分子更小；再通過原子結構示意圖來理解原子核、電子、質子、中子等更小的微觀粒子。

2.引導學生從微觀粒子的結構推導出宏觀物質的性質。世界上的許多物質都趨于穩(wěn)定的結構，原子也趨于形成最外層8個電子的穩(wěn)定結構，通過電子的得失形成陰、陽離子。分子、原子、離子通過一定的規(guī)則聚合，形成了自然界中形形色色的不同物質。教師可引導學生通過學習微觀粒子的結構來推導出宏觀物質的性質。

（二）模型認知能力

初中階段的模型主要有四類：物質模型（如原子模型、分子模型）、思想模型（如氣體的制備、酸堿的化學性質）、語義模型（如金屬的化學性質、燃燒與滅火）、數學模型（如溶質的質量分數、定量探究化學反應）。初中生對化學模型的認知尚處在啟蒙階段，且模型意識不夠強，有時需要模仿來感悟模型思想，類似“依葫蘆畫瓢”，這是提高模型認知能力的一個重要途徑。

1.引導學生從模型角度加深對微觀粒子的認識。微觀粒子雖然看不見、摸不著，但可以利用分子模型、原子結構示意圖等促進學生的認識和理解。例如，在“構成物質的微?！苯虒W中，教師指導學生以小組分工的形式，根據教材中的微粒模型圖片捏揉黏土制作構成物質微粒的球球模型，通過對比原子的相對質量大小來設計球球模型的相對大小，不僅可以培養(yǎng)學生的模型認知能力，而且可以培養(yǎng)學生的對比分析和抽象思維能力。

2.重視培養(yǎng)學生的建模思維。化學方程式是化學學科的語言，是初中化學知識中最重要的內容之一，將初中學習的化學方程式按分類觀分成化合、分解、置換、復分解四類基本反應，引導學生從四類基本反應的名稱出發(fā)進行建模學習。例如，化合反應就是通過化學變化將多種物質合成一種，模型是A+B+…=D；分解反應就是通過化學變化由一種物質生成多種，模型是D=A+B+…。這兩類反應是相反的，學習完一個化合反應，就想到可能有一個相反的分解反應。同理可以構建置換反應的模型A+BC=B+AC和復分解反應的模型AD+BC=BD+AC。對一些比較陌生但又是初高中銜接需要掌握的化學方程式，學生通過建模學習，可以達到理想的學習效果。

（三）邏輯推理能力

化學是研究物質變化的學科，各類物質之間存在著相互聯系，也就是說有邏輯關聯。邏輯推理是學好化學的重要思維方法，而初中是學生邏輯推理能力的快速發(fā)展期，教師應注重引導學生理解化學知識的邏輯關聯，培養(yǎng)學生的邏輯推理能力，從而培養(yǎng)學生化學核心素養(yǎng)中的科學思維。

1.培養(yǎng)邏輯推理意識。初中化學教材是按原子結構示意圖、化合價、化學式、化學方程式這一邏輯順序編排的。例如，從氧原子結構示意圖中發(fā)現最外層是6個電子，要想達到8個電子的穩(wěn)定結構，就要獲得2個電子，所以氧離子的化合價是-2價；鎂原子結構示意圖中最外層是2個電子，要想達到8個電子的穩(wěn)定結構，就要失去2個電子，所以鎂離子的化合價是+2價。當氧原子與鎂原子結合，1個氧原子需要得到2個電子，而1個鎂原子需要失去2個電子，所以它們形成化合物的化學式就應該是鎂原子和氧原子的個數比1∶1，即MgO。依此邏輯推理，氧原子與鋁原子結合，1個氧原子需要得到2個電子，而1個鋁原子需要失去3個電子，所以它們形成化合物的化學式就應該是鋁原子和氧原子的個數比為2∶3，即Al2O3。教師借助邏輯推理的形式，很容易把原子結構示意圖、化合價、化學式這些難懂的理論知識傳授給學生，同時發(fā)展學生的科學思維。

2.培養(yǎng)物質結構決定化學性質的化學學科思維。例如，用原子結構的知識來解釋金屬活動順序表中鉀比鈉活潑：鉀原子有4層電子，而鈉原子只有3層電子，兩種原子的最外層都是1個電子，離原子核越遠，原子核對核外電子的束縛力就越弱，所以鉀原子比鈉原子更容易失去電子，在金屬活動順序表中鉀就排在鈉的前面。同樣，鈉、鎂、鋁的性質比較可以從電子層數相同而最外層電子數不同的角度進行比較，失去1個電子比失去2個電子更容易，這樣就容易理解鈉、鎂、鋁的金屬活動性排列順序。

（四）實驗探究能力

初中階段是學生實驗探究能力的奠基階段，而初中生的實驗設計能力和實驗操作能力普遍薄弱?；瘜W是一門以實驗為基礎的學科，化學學科核心素養(yǎng)“科學探究與實踐、科學態(tài)度與責任”的培養(yǎng)都離不開化學實驗?；瘜W實驗是化學學習的基礎，許多化學原理都是通過化學實驗來加以驗證，初中化學教材把實驗擺在首位，其重要性在課程標準中得到了充分體現。教師指導學生認真完成初中教材要求的8個基本實驗，通過實驗操作、現象觀察、數據分析、結果驗證推導出現象與結論之間的邏輯關系，培養(yǎng)學生的實驗探究能力。此外，教師還可以通過以下幾點加強學生實驗探究能力的培養(yǎng)。

1.理解實驗的目的。理解實驗的目的是學習化學實驗的關鍵，根據實驗目的對實驗可能出現的情況提出猜想，通過設計實驗方案、展開實驗、驗證猜想，最終可得出實驗結論。例如，設計蒸發(fā)實驗的目的是得到溶液中的溶質（固體成分），所以實驗裝置不需要密封，讓溶劑變成氣體蒸發(fā)掉，方能剩下溶質。而蒸餾是為得到溶液中的溶劑（液體成分），所以實驗裝置就需要密封，讓溶劑變成氣體再冷凝成液體。學生理解了這兩個實驗的目的，再來設計實驗就容易多了。

2.學會利用生活物品進行實驗。實驗探究能力的培養(yǎng)需要學生動腦思考、動手實驗，教師可以指導學生利用一些常見的生活物品來完成化學實驗。例如，雞蛋殼（純堿或小蘇打）與食醋可制取二氧化碳，食醋與鐵釘（或鋁釘）可制取氫氣……學生通過生活化的實驗，可加深對化學知識的理解。

3.樹立實驗生活化理念。要把實驗生活化，讓化學實驗不再神秘，可以把生活中的一些變化“搬進”實驗室。如家里廚房用的抽油煙機和化學實驗室用的通風櫥就是同一個裝置，這是化學來源于生活且應用于生活的一個很好的例證。

（五）化學計算能力

學生在解答化學題目時往往離不開計算，化學計算能力同樣是一種關鍵能力。通過計算，學生可以從量上理解和掌握化學基本知識和概念，認識物質變化的基本規(guī)律，提高分析和解決問題的能力?；瘜W計算在初中化學學習中越來越重要，對學生計算能力的要求也越來越高，教師與學生都應予以重視，并應積極探索提高學生化學計算能力的方法。

1.培養(yǎng)有關化學式變形的計算能力。化學式是化學學科語言，有的化學式計算要運用化學學科的專業(yè)知識來進行巧妙變形才能進行計算。例如，已知某乙醇溶液中氧元素的質量分數為64%，求乙醇的質量分數。從乙醇的化學式C2H5OH和水的化學式H2O中可知，兩種物質都含有氧元素，而乙醇中含有三種元素，僅僅靠數學方法無法算出結果，此時教師可以引導學生通過化學式的巧妙變形，將乙醇化學式寫成C2H4·H2O，乙醇溶液就可以看成化學式是C2H4·xH2O，這樣就可以很快算出C2H4的質量分數為28%，再轉化成乙醇的質量分數就是46%。

2.培養(yǎng)有關配平化學方程式的計算能力。初中所學化學方程式的配平多數是用觀察法來配平，但一些復雜的化學方程式運用觀察法很難配平，而初中生又沒有學過利用氧化還原反應來配平化學方程式，教師可以培養(yǎng)學生利用數學知識，通過列方程來配平化學方程式。例如，有兩種反應物，設簡單反應物的計量數為1，復雜反應物的計量數為x，然后再根據參加反應的各元素（氧除外）原子個數守恒來確定生成物的計量數，最后根據氧原子個數守恒來列方程，解出x的值，將x的值代入到化學方程式即可（如圖1）。

3.培養(yǎng)應用化學方程式進行計算的能力。化學方程式是用化學式表示化學反應的式子，它既包括了反應物和生成物，又體現了物質在量的方面的變化關系。教師可引導學生準確理解化學方程式的意義，指導學生應用化學方程式進行計算。例如，隨著化學反應的不斷進行，反應物的濃度改變，化學性質也隨著改變，就會有不同的生成物出現，這就要利用不同的化學方程式進行計算。再如反應物的質量發(fā)生變化，生成不同的產物，也要利用不同的化學方程式進行計算（如圖2）。

通過化學方程式的一些變形和計算，運用數學知識解決化學學科問題，不僅可以培養(yǎng)學生的化學計算能力，還可以培養(yǎng)學生嚴謹的科學態(tài)度。

（六）化學思維能力

對化學學科核心觀念如微粒觀、分類觀、變化觀、平衡觀等觀念的理解和應用，就是化學思維。通過上述五種能力的培養(yǎng)，學生可初步形成化學學科思維，于是對一些物質和理論的理解，就可以用化學學科的思維方式來思考。利用化學思維來解釋生活中的一些實例，可以讓學生加深對知識的理解，激發(fā)學習興趣。在教學中，通過強化化學知識與生活的聯系，促進化學知識的多維運用，可有效培養(yǎng)學生的化學思維能力，發(fā)展學生的化學核心素養(yǎng)。

1.培養(yǎng)知識遷移的思想。例如，在學習《燃燒與滅火》這一節(jié)內容時，要達到燃燒的三個條件，即要有可燃物、有氧氣參與、溫度達到可燃物的著火點，這樣可燃物才能燃燒起來。而滅火只要破壞燃燒的三個條件中的一個就可以達到滅火的目的。此時，教師可指導學生進行知識遷移，聯系現在的新冠病毒防疫政策，即針對傳染病傳播的三個條件采取相關的預防措施，包括隔離傳染源、切斷傳播途徑、保護易感人群，只要破壞其中任何一個條件，均可阻斷傳染病的發(fā)生與流行。這樣學生就更容易理解國家的防疫政策，自覺遵守防疫的一些規(guī)則，也會自覺地加強體育鍛煉，增強自身的免疫能力。

2.培養(yǎng)應用化學知識服務于生活的思想?；瘜W知識來源于生活，最終服務于生活。例如，一件漂亮的衣服，一旦沾上了污漬，便很不美觀，運用一些簡單的化學知識，就能輕易洗去這些惱人的污漬；熱水瓶用久后，瓶膽內壁常附著一層水垢（主要成分有碳酸鈣、氫氧化鎂、碳酸鎂等），而家庭廚房中常見的食醋很容易清洗瓶內的水垢……化學與生活息息相關，我們的衣食住行都離不開化學。

（七）化學創(chuàng)新能力

要努力開拓學生的視野，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造性思維。化學對于初中生而言，是一門新奇的學科，一開始學生滿懷激情，時間長了便逐漸失去興趣，一方面是因為學習難度加深，需要記憶和理解的知識增多，另一方面是因為學生缺乏創(chuàng)造性運用知識的能力。

1.培養(yǎng)實驗創(chuàng)新能力。實驗是化學學科的生命，化學實驗是催生學生創(chuàng)新意識和培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要手段。例如，“二氧化碳溶于水”的學生分組實驗可改為“探究二氧化碳溶于水的主要成分”的探究實驗。教師要求學生課前自主設計實驗方案，然后讓學生在課堂上交流、分析和篩選實驗方案，確定最佳實驗方案，最后進實驗操作得出結論。在這一過程中，學生實現了由已知信息加工、變異出新穎信息及對某一事物尋求多種可能的嘗試，進一步發(fā)展了學生的實驗創(chuàng)新能力。

2.培養(yǎng)化學想象力。初中化學有不少知識學生難以理解和記憶，如果教師能夠對其中的一些原理和定義基于實驗過程的描述，引導學生發(fā)揮化學想象力，便可有效促進學生對相關知識的理解。例如，在如何講清化學方程式中“↑”“↓”“＝”這幾個符號的教學中，教師可以這樣來講解：化學反應一般在溶液中進行，如果有氣體產生，我們就能看見有向上的氣泡產生，故而在生成的氣體后面加上“↑”，但如果反應物有氣體，且在反應過程中一直有氣泡，則生成物的氣體后面就不能加上“↑”。化學反應中如果有沉淀產生，我們就能看見有沉淀物下沉，故而在生成的沉淀物后面加上“↓”，但如果反應物中原本就有固體，且在反應過程觀察不到有沉淀物下沉，則生成的沉淀物后面就不能加上“↓”。同樣在講解化學方程式中“＝”，可以聯系質量守恒定律并從數學角度加以分析，強化學生的化學想象力。

3.培養(yǎng)創(chuàng)造性運用化學知識的能力。化學知識還可以用于其他學科范疇或理解一些社會問題。例如，在學習“金屬活動性順序”時，排在前面的金屬可以把排在后面的金屬離子從鹽溶液中置換出來，是因為排在前面的金屬更加活潑。教師引導學生創(chuàng)造性地運用化學知識“金屬活動性順序”去理解我們的強國政策，只有我們的國家強大了，才能聳立于世界之林，從而培養(yǎng)學生的愛國主義情懷，增強學生的社會責任感。

參考文獻

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作者簡介：廖小正（1967— ），廣西全州人，高級教師，研究方向為中學化學教育教學。

（責編 韋榕峰）