應(yīng)用信息技術(shù)將化學(xué)核心素養(yǎng)融入課堂的實(shí)踐與思考

摘 要：化學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，以“難溶物質(zhì)的沉淀溶解平衡”為例，采用知識(shí)遷移的學(xué)習(xí)方式，應(yīng)用不同的信息技術(shù)，將化學(xué)核心素養(yǎng)有效地融入化學(xué)課堂，從而達(dá)到新課程標(biāo)準(zhǔn)中所要求的學(xué)生終身發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)核心素養(yǎng);沉淀溶解平衡;信息技術(shù);知識(shí)遷移

化學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分?；瘜W(xué)核心素養(yǎng)是指從化學(xué)學(xué)科的角度促進(jìn)學(xué)生的終身發(fā)展，以化學(xué)知識(shí)、化學(xué)思維、化學(xué)觀(guān)念等為基礎(chǔ)而形成的具有化學(xué)學(xué)科特征的素養(yǎng)[1]。將核心素養(yǎng)融入化學(xué)課堂，不僅是達(dá)成課程標(biāo)準(zhǔn)的課程目標(biāo)，也將促進(jìn)學(xué)生未來(lái)的發(fā)展。將化學(xué)核心素養(yǎng)融入課堂，是一線(xiàn)化學(xué)教師的責(zé)任和義務(wù)。

在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，信息技術(shù)是一種為一線(xiàn)教學(xué)服務(wù)的技術(shù)。信息技術(shù)的使用不僅僅是為了使用而使用，更是為了服務(wù)于教學(xué)、提高課堂效率。筆者以“難溶物質(zhì)的沉淀溶解平衡”為例，知識(shí)遷移的教學(xué)方式，探討應(yīng)用信息技術(shù)將核心素養(yǎng)融入化學(xué)課堂的實(shí)踐。

一、對(duì)照課程標(biāo)準(zhǔn)，提出問(wèn)題

2003年課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)“沉淀溶解平衡”教學(xué)內(nèi)容的要求是：能描述沉淀溶解平衡。老師上課就從實(shí)驗(yàn)入手，通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解不溶的物質(zhì)還是有部分物質(zhì)溶解水中，從而引出介紹物質(zhì)的溶解性和沉淀溶解平衡;接著就建立沉淀溶解平衡;建立平衡后提出用平衡的研究方法也適用于研究沉淀溶解平衡。這種課的模式讓學(xué)生直觀(guān)感受到了沉淀溶解平衡的存在，但是由于課堂條件的限制，碘化鉛溶于水中之后，靜止一段提取上層的澄清液，在沒(méi)有離心機(jī)的幫助下，要花費(fèi)比較多的時(shí)間才能得到相對(duì)澄清的溶液，因此很多老師為了趕時(shí)間，不做該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就失去了一次直觀(guān)了解難溶物質(zhì)溶解過(guò)程的機(jī)會(huì)，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，不僅很難達(dá)成核心素養(yǎng)，還影響了學(xué)生對(duì)于核心知識(shí)的掌握。同時(shí)，平衡的建立過(guò)程也僅是通過(guò)方程式和v-t圖表明建立沉淀溶解平衡，至于微觀(guān)如何建立，學(xué)生很難達(dá)成統(tǒng)一的認(rèn)知[2]。沉淀溶解平衡也是化學(xué)平衡的一種，如何實(shí)現(xiàn)原有化學(xué)平衡的知識(shí)向沉淀溶解平衡知識(shí)的遷移，也是教學(xué)的重難點(diǎn)。

2017年的課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)“沉淀溶解平衡”教學(xué)內(nèi)容新做了修訂：認(rèn)識(shí)難溶電解質(zhì)在水溶液中存在沉淀溶解平衡;了解沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化。新增加的內(nèi)容就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中更加注意過(guò)程性的學(xué)習(xí)。那么，如何將化學(xué)核心素養(yǎng)有機(jī)融入課堂，幫助學(xué)生有效落實(shí)“變化觀(guān)念和平衡思想”的核心素養(yǎng)，深入了解“宏觀(guān)辨識(shí)和微觀(guān)探析”的核心素養(yǎng)？成為這節(jié)課要思考的問(wèn)題。筆者通過(guò)教學(xué)實(shí)踐得到應(yīng)用信息技術(shù)，將化學(xué)核心素養(yǎng)融于課堂，做到核心素養(yǎng)的有效落實(shí)，并讓學(xué)生對(duì)難溶物質(zhì)的沉淀溶解平衡建立思維模型，實(shí)現(xiàn)從化學(xué)平衡到沉淀溶解平衡的知識(shí)遷移[3]。

二、參照課程標(biāo)準(zhǔn)，明確教學(xué)目標(biāo)

參照2017年的課程標(biāo)準(zhǔn)，確定了“難溶物質(zhì)的沉淀溶解平衡”的教學(xué)目標(biāo)，從目標(biāo)實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)和教學(xué)內(nèi)容的相融合。化學(xué)核心素養(yǎng)包括五個(gè)方面，筆者根據(jù)核心素養(yǎng)制訂了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。

（一）宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析：通過(guò)信息技術(shù)給的信息中了解沉淀溶解平衡的微觀(guān)實(shí)質(zhì)和宏觀(guān)表象。

（二）變化觀(guān)念與平衡思想：認(rèn)識(shí)難溶電解質(zhì)的溶解平衡是有一個(gè)限度。多角度、動(dòng)態(tài)地分析難溶物質(zhì)的溶解平衡。

（三）證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過(guò)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建認(rèn)知模型，并學(xué)會(huì)應(yīng)用模型。

（四）科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：應(yīng)用信息技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并探究影響沉淀溶解平衡的因素。

（五）科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究體會(huì)科學(xué)探究的艱辛和通過(guò)溶洞形成原理體會(huì)社會(huì)責(zé)任感。

在教學(xué)過(guò)程中，利用信息技術(shù)，將化學(xué)核心素養(yǎng)融入到課堂中，以期達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)讓學(xué)生可以發(fā)展性地學(xué)習(xí)化學(xué)。

三、應(yīng)用信息技術(shù)，精心組織教學(xué)

為了落實(shí)教學(xué)目標(biāo)，有效地在化學(xué)課堂中實(shí)現(xiàn)化學(xué)核心素養(yǎng)，筆者精心組織教學(xué)，設(shè)計(jì)了復(fù)習(xí)回顧→新課引入→新舊知識(shí)遷移→建構(gòu)解題模型教學(xué)環(huán)節(jié)。

環(huán)節(jié)一：復(fù)習(xí)回顧

課前5分鐘播放微課“化學(xué)平衡移動(dòng)和弱電解質(zhì)的電離平衡”。重點(diǎn)內(nèi)容1.影響化學(xué)平衡的因素2.平衡常數(shù)的計(jì)算及影響因素3.溶液中離子反應(yīng)的各種平衡常數(shù)的歸納。通過(guò)舊知識(shí)的復(fù)習(xí)回憶，在后續(xù)學(xué)習(xí)中對(duì)新知識(shí)產(chǎn)生遷移。

設(shè)計(jì)意圖：知識(shí)的回顧對(duì)新內(nèi)容的知識(shí)學(xué)習(xí)有知識(shí)遷移的作用，但是這部分內(nèi)容不宜占用課堂過(guò)多的時(shí)間，因此這個(gè)環(huán)節(jié)可以借助信息技術(shù)制作微課，課前讓學(xué)生看微課，通過(guò)微課復(fù)習(xí)，節(jié)約了課堂時(shí)間，并且提高了課堂效率。并且微課制作中，教師不僅更容易控制時(shí)間，對(duì)復(fù)習(xí)的內(nèi)容也具有針對(duì)性，重點(diǎn)內(nèi)容更加突出。

環(huán)節(jié)二：引入新課

用“工業(yè)生產(chǎn)中因?yàn)樗|(zhì)不行引起鍋爐水垢過(guò)多，最后導(dǎo)致生產(chǎn)事故”的新聞和鍋爐水垢的圖片，提出問(wèn)題：鍋爐的水垢的主要成分碳酸鈣、氫氧化鎂和硫酸鈣，可以用酸除去碳酸鈣和氫氧化鎂，硫酸鈣怎么除去呢？引出本節(jié)的課題，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。隨后播放工業(yè)生產(chǎn)上除水垢的視頻，通過(guò)視頻學(xué)生了解難溶物質(zhì)不少完全不溶解于水中，難溶物質(zhì)在水中存在沉淀溶解平衡。

設(shè)計(jì)意圖：?jiǎn)栴}的提出吸引學(xué)生提高聽(tīng)課注意力，在課中滲透入了社會(huì)責(zé)任感的化學(xué)核心素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)三：新舊知識(shí)遷移

（一）建立沉淀溶解平衡觀(guān)念。再難溶解的物質(zhì)都具有一定的溶解度。

舊知識(shí)回顧：回顧初中知識(shí)點(diǎn)溶解度和溶解性的關(guān)系，對(duì)難溶物質(zhì)的概念進(jìn)行界定，也是對(duì)這節(jié)課要研究的對(duì)象進(jìn)行界定。

新知識(shí)的構(gòu)建：難溶物質(zhì)在水中存在沉淀溶解平衡，讓學(xué)生構(gòu)建起沉淀溶解平衡的概念。為了加深知識(shí)構(gòu)建過(guò)程，深入“宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析”的核心素養(yǎng)的融入，用希沃制作沉淀溶解過(guò)程的動(dòng)畫(huà)，通過(guò)動(dòng)畫(huà)讓學(xué)生直觀(guān)形象地認(rèn)識(shí)到平衡的建立過(guò)程。同時(shí)用希沃畫(huà)圖工具畫(huà)出“沉淀溶解曲線(xiàn)”。動(dòng)畫(huà)和現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)圖實(shí)現(xiàn)了從微觀(guān)到宏觀(guān)的過(guò)程。

設(shè)計(jì)意圖：動(dòng)畫(huà)的應(yīng)用讓學(xué)生從看到宏觀(guān)存在的平衡切換到微觀(guān)看到晶體表面的離子在水分子的作用下開(kāi)始進(jìn)入水中，水中的離子在引力作用下也逐漸吸引到晶體表面。當(dāng)溶解速率和沉淀速率達(dá)到相等的時(shí)候，就建立了沉淀溶解平衡狀態(tài)。從動(dòng)畫(huà)中，學(xué)生從微觀(guān)的探析中了解宏觀(guān)的現(xiàn)象，在教學(xué)過(guò)程中滲透核心素養(yǎng)。

新知識(shí)鞏固：應(yīng)用智慧課堂讓學(xué)生當(dāng)場(chǎng)書(shū)寫(xiě)硫酸鈣、氯化銀和氫氧化鐵的沉淀溶解平衡方程式。隨機(jī)選擇學(xué)生的練習(xí)教師拍照上傳、投屏，全班進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)過(guò)程也可借助優(yōu)化大師進(jìn)行隨機(jī)抽人回答問(wèn)題。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)學(xué)生隨堂練習(xí)進(jìn)一步建立“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。應(yīng)用智慧課堂和優(yōu)化大師等信息技術(shù)，在課堂上對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)更為客觀(guān)和直觀(guān)。

（二）影響沉淀溶解平衡的因素

把原有影響化學(xué)平衡移動(dòng)因素是知識(shí)點(diǎn)遷移到沉淀溶解平衡上。沉淀溶解平衡也是化學(xué)平衡的一種，所有影響化學(xué)平衡的因素都直接影響到沉淀溶解平衡。但是沉淀溶解平衡是在溶液進(jìn)行的平衡，壓強(qiáng)不能影響平衡移動(dòng);沉淀溶解過(guò)程中沒(méi)有必要使用催化劑，因此在考慮影響因素的時(shí)候也不需要考慮催化劑。

探究實(shí)驗(yàn)一：趁熱過(guò)濾碘化鉛懸濁液。（碘化鉛為黃色固體物質(zhì)）

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，不僅在漏斗上留有黃色的碘化鉛固體，過(guò)濾后鐵架臺(tái)上的大燒杯得到的不是澄清溶液，而是黃色的懸濁液。

繼續(xù)探究：加熱過(guò)濾后大燒杯中的懸濁液，發(fā)現(xiàn)液體變澄清。得出結(jié)論：升高溫度，碘化鉛的懸濁液變澄清，說(shuō)明升高溫度，沉淀溶解平衡朝溶解方向移動(dòng);溫度再次降到常溫，澄清的溶液中出現(xiàn)渾濁，說(shuō)明沉淀溶解平衡朝沉淀方向移動(dòng)。過(guò)濾過(guò)程溫度下降，平衡朝析出沉淀方向移動(dòng)，所以過(guò)濾過(guò)程，大燒杯中得到的是渾濁的液體。

設(shè)計(jì)意圖：實(shí)驗(yàn)直觀(guān)重現(xiàn)了溫度對(duì)沉淀溶解平衡的影響。通過(guò)把課堂使用原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改造和重新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和創(chuàng)新意識(shí)。

探究實(shí)驗(yàn)二：配置飽和氯化銀溶液，在氯化銀溶液中分別加入氯化鈉溶液、硝酸銀溶液和碘化鉀溶液、氯化銀固體。觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)分別產(chǎn)生白色沉淀、白色沉淀和黃色沉淀，說(shuō)明氯化銀的沉淀溶解平衡向溶解方向移動(dòng)生成銀離子，銀離子與其他離子反應(yīng)，生成沉淀。加入氯化銀固體的溶液沒(méi)有渾濁，說(shuō)明平衡不移動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到氯化銀的沉淀溶解平衡體系，學(xué)生直觀(guān)感受到溶液中存在著離子，離子在外加離子的作用下，濃度發(fā)生變化，從微觀(guān)和宏觀(guān)的角度感受平衡體系，促進(jìn)了“變化觀(guān)念與平衡思想”核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

環(huán)節(jié)四：建構(gòu)解題模型

（一）用已掌握的新知識(shí)來(lái)解決日常中遇到的問(wèn)題

解釋?xiě)?yīng)用：溶洞的形成。

先播放溶洞形成的視頻，教師再用化學(xué)方程式從反應(yīng)原理的角度進(jìn)行解析。溶洞形成于石灰?guī)r地區(qū)，地下水長(zhǎng)期侵蝕形成的。石灰?guī)r主要成分是碳酸鈣，碳酸鈣是難溶于水的電解質(zhì)，碳酸鈣電離出鈣離子和碳酸根離子，建立沉淀溶解平衡。當(dāng)石灰?guī)r地區(qū)的水流中二氧化碳濃度增大時(shí)，二氧化碳和水與碳酸根子發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸氫根離子，碳酸鈣的沉淀溶解平衡朝碳酸鈣溶解的方向移動(dòng)，碳酸鈣生成可溶于水的碳酸氫鈣，隨水流帶走，侵蝕出洞穴;當(dāng)二氧化碳濃度減小或者溫度升高時(shí)，碳酸氫根離子反應(yīng)平衡朝生成碳酸根離子方向移動(dòng)，碳酸鈣的平衡朝著碳酸鈣沉淀的方向移動(dòng)，碳酸鈣被堆積，生成鐘乳石或者石筍，這樣就形成了溶洞。

設(shè)計(jì)意圖：應(yīng)用化學(xué)理論解釋日常中的問(wèn)題，讓化學(xué)回歸于生活，學(xué)以致用才是學(xué)習(xí)的最終目標(biāo)，不僅激發(fā)了學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，還賦予了化學(xué)生活化的氣息，從而達(dá)到強(qiáng)化學(xué)生社會(huì)責(zé)任感的教育目標(biāo)。

知識(shí)遷移：難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡用平衡常數(shù)來(lái)描述，平衡常數(shù)稱(chēng)為溶度積常數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)溶度積。

解決實(shí)際問(wèn)題：已知：Ksp（CaCO3）=1×10-10 ? ? ? ? ?Ksp（CaSO4）=9.0×10-6

往飽和硫酸鈣溶液中加入0.1mol/L的碳酸鈉溶液，硫酸鈣的沉淀溶解平衡會(huì)發(fā)生移動(dòng)嗎？

已有知識(shí)遷移：判別化學(xué)平衡移動(dòng)的方向可以借助于濃度商和平衡常數(shù)的關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，濃度商和溶度積相等，沉淀溶解平衡;濃度商大于溶度積，沉淀溶解平衡生成沉淀;濃度商小于溶度積，沉淀溶解。

在硫酸鈣的溶度商為9.0×10-6的硫酸鈣飽和溶液中，鈣離子的濃度為3×10-3mol/L，往飽和硫酸鈣溶液中加入0.1mol/L的碳酸鈉溶液后，溶液中溶度商Qc=c（Ca2+）.c（CO32-）=3×10-3mol/L×0.1mol/L=3×10-4，大于1×10-10，濃度商大于溶度積，平衡往生成沉淀的方向移動(dòng)，生成沉淀。

對(duì)于碳酸鈣的沉淀溶解平衡體系，平衡往沉淀方向移動(dòng)。移動(dòng)過(guò)程中鈣離子的濃度下降，導(dǎo)致了硫酸鈣的沉淀溶解平衡往溶解方向移動(dòng)。這就解釋了水垢中的硫酸鈣，只能先浸泡在飽和碳酸鈉溶液中，轉(zhuǎn)化成碳酸鈣后，再用酸處理。

設(shè)計(jì)意圖：利用建構(gòu)的模型來(lái)解釋課一開(kāi)始就提出的問(wèn)題，教會(huì)學(xué)生用化學(xué)理論模型解決生活或者生產(chǎn)中的問(wèn)題，進(jìn)一步落實(shí)“科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任”“變化觀(guān)念與平衡思想”的學(xué)科素養(yǎng)。讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)研究的艱辛，培養(yǎng)學(xué)生探究精神和正確對(duì)待問(wèn)題的態(tài)度。

四、反思

本節(jié)課目的在落實(shí)2017年課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于沉淀溶解平衡的內(nèi)容要求，并實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)

融入教學(xué)課堂，最后達(dá)到學(xué)生終身發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

（一）利用信息技術(shù)，優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)，發(fā)展核心素養(yǎng)

信息技術(shù)是高效的教學(xué)輔助手段，尤其是遇到抽象，或者微觀(guān)問(wèn)題的時(shí)候，信息技術(shù)的使用無(wú)疑是對(duì)課堂結(jié)構(gòu)起到優(yōu)化作用。讓學(xué)生更好地理解宏觀(guān)和微觀(guān)之間的關(guān)系，體會(huì)變化與發(fā)展的學(xué)科素養(yǎng)。

（二）依托課堂實(shí)驗(yàn)，突出學(xué)科特點(diǎn)，發(fā)展核心素養(yǎng)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)課堂的一大特色，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作，讓學(xué)生最直觀(guān)地認(rèn)識(shí)到化學(xué)變化的本質(zhì)。實(shí)驗(yàn)中的定性和定量分析，也培養(yǎng)了學(xué)生從不同的角度觀(guān)察事物，學(xué)會(huì)從不同的角度收集證據(jù)，分析證據(jù)，從而達(dá)到證據(jù)推理素養(yǎng)的發(fā)展。

（三）再現(xiàn)真實(shí)情境，解決實(shí)際問(wèn)題，發(fā)展核心素養(yǎng)

學(xué)習(xí)的目的就是為了能發(fā)展解決問(wèn)題的思維，最終應(yīng)用于生產(chǎn)和生活實(shí)際中去。真實(shí)情境的再現(xiàn)，不僅有代入感，更是在解決問(wèn)題的過(guò)程中增加了科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感的核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

（四）構(gòu)建知識(shí)模型，引導(dǎo)認(rèn)知過(guò)程，發(fā)展核心素養(yǎng)

構(gòu)建知識(shí)模型，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而分析問(wèn)題，最后解決問(wèn)題是對(duì)事物的認(rèn)識(shí)過(guò)程，也是學(xué)生探究精神和模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)形成的過(guò)程。

結(jié)束語(yǔ)

總之，在課堂教學(xué)中落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)是必要的，在課堂中有機(jī)融入核心素養(yǎng)需要不斷地實(shí)踐和反思。

參考文獻(xiàn)

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[3]王愛(ài)麗.基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐與反思：以“化學(xué)平衡的移動(dòng)”教學(xué)為例[J].福建基礎(chǔ)教育研究，2020（1）.

作者簡(jiǎn)介：黃中怡（1977— ），女，漢族，福建福州人，福建省福州銅盤(pán)中學(xué)，中學(xué)一級(jí)，教育碩士。研究方向：高中化學(xué)教學(xué)。

本文系福州市2020年教育信息研究課題：新高考背景下應(yīng)用信息技術(shù)精準(zhǔn)理化分層教學(xué)的研究。（立項(xiàng)編號(hào)：FZDJ2020A18）。