基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“金剛石、石墨和C60”第2課時(shí)為例

鄧 瑋

(福建省三明市第八中學(xué) 365000)

1 基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)分析

北京師范大學(xué)林崇德教授指出：“核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受相應(yīng)的教育過程中，逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終生發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格與關(guān)鍵能力.它是關(guān)于學(xué)生知識(shí)、技能、情感、態(tài)度、價(jià)值觀等多方面的綜合體；它指向過程，關(guān)注學(xué)生在其培養(yǎng)過程中的體悟、而非結(jié)果導(dǎo)向；同時(shí)，核心素養(yǎng)兼具穩(wěn)定性與開放性、發(fā)展性，是一個(gè)伴隨終生可持續(xù)發(fā)展、與時(shí)俱進(jìn)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化過程，是個(gè)體能夠適應(yīng)未來社會(huì)、促進(jìn)終生學(xué)習(xí)、實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展的基本保障.”對(duì)于初中化學(xué)教學(xué)來說，要真正能夠發(fā)展以上幾方面素養(yǎng)，最重要的依托就是課堂教學(xué)，而課堂教學(xué)最為關(guān)鍵的是教學(xué)前行為——教學(xué)設(shè)計(jì).

筆者以人教版九年級(jí)上冊(cè)第六單元課題——“金剛石、石墨和C60”第2課時(shí)——單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)為例，談?wù)勗诮虒W(xué)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的幾個(gè)方面.

2 樹立培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)思想

在義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于“金剛石、石墨和C60”中的三種碳單質(zhì)的說明要求是：了解自然界中的循環(huán)和認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性.教材先介紹三種碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和用途的關(guān)系，接著從化學(xué)性質(zhì)角度介紹碳的化學(xué)性質(zhì)以及用途.根據(jù)教材內(nèi)容，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，可以設(shè)計(jì)以下化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)容：一是學(xué)生元素觀的形成：物質(zhì)的轉(zhuǎn)化是基于守恒的思想進(jìn)行元素之間的互相結(jié)合與轉(zhuǎn)化；二是實(shí)驗(yàn)觀作為化學(xué)學(xué)習(xí)最重要的方法，教學(xué)時(shí)通過實(shí)驗(yàn)探究幫助學(xué)生解決木炭與氧化銅反應(yīng)的難點(diǎn)問題；三是以碳為代表，逐步建立學(xué)習(xí)物質(zhì)的一般思路和方法；四是通過碳的還原性，初步認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)的相對(duì)性；五是微粒觀，通過對(duì)比上節(jié)課學(xué)習(xí)物理性質(zhì)的差異性和化學(xué)性質(zhì)的相似性，進(jìn)一步從微觀實(shí)質(zhì)理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及化學(xué)變化的微觀實(shí)質(zhì)問題.

3 將化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)體現(xiàn)在教學(xué)目標(biāo)中

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和教學(xué)目標(biāo)不是空洞的，也不是孤立的，在可行性的基礎(chǔ)之上，它們是互相關(guān)聯(lián)，互相因果的.如在本課的教學(xué)設(shè)計(jì)中，結(jié)合上述教學(xué)思想，可以設(shè)計(jì)如下教學(xué)目標(biāo)：

(1)通過觀察生活中碳的變化，了解碳的穩(wěn)定性和可燃性；通過了解反應(yīng)物的濃度與量的不同，反應(yīng)速率和產(chǎn)物也不同，從而滲透化學(xué)平衡的思想；

(2)通過實(shí)驗(yàn)探究方法突破木炭與氧化銅的反應(yīng)，培養(yǎng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)觀；

(3)體會(huì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究是獲取化學(xué)知識(shí)的重要手段和學(xué)習(xí)化學(xué)的重要方法，同時(shí)培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和尊重客觀事實(shí)、善于合作等優(yōu)良品質(zhì)；

(4)通過碳的可燃性引發(fā)的問題，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任感.

(5)通過碳與氧化銅的反應(yīng)，從得氧與失氧角度了解化學(xué)反應(yīng)中的另一種平衡思想，對(duì)氧化還原反應(yīng)有初步的認(rèn)識(shí).

4 教學(xué)過程設(shè)計(jì)是在課堂教學(xué)中落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵

教學(xué)過程設(shè)計(jì)要體現(xiàn)出培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)思想，落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)，需要善于挖掘教材中的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)材料，并充分應(yīng)用，本節(jié)課的教學(xué)過程設(shè)計(jì)如圖1所示.

圖1

具體教學(xué)過程：

教學(xué)環(huán)節(jié)1：創(chuàng)設(shè)情境，引入新課(見表1)

表1

素養(yǎng)意圖：石墨和金剛石通過字畫與鉆戒這兩個(gè)學(xué)生所熟悉的生活實(shí)例來展示，拉近了課本與生活的距離，而這兩種物質(zhì)在生活中的相關(guān)用途又恰好反應(yīng)出其相同的化學(xué)性質(zhì)，體現(xiàn)化學(xué)來源與生活，又高于生活的“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生深入認(rèn)知的欲望.同時(shí)學(xué)生通過兩個(gè)生活實(shí)例推理出單質(zhì)碳的穩(wěn)定性，培養(yǎng)學(xué)生用已有認(rèn)知推導(dǎo)新認(rèn)知的的關(guān)鍵能力.

教學(xué)環(huán)節(jié)2：提出問題，引發(fā)認(rèn)知沖突(見表2)

表2

素養(yǎng)意圖：對(duì)于從已知到未知的認(rèn)知沖突，能很好激發(fā)學(xué)生不斷思考并且分析，培養(yǎng)化學(xué)變化與平衡思想：通過質(zhì)量守恒定律中反應(yīng)前后元素種類守恒觀，結(jié)合碳元素的化合價(jià)常見價(jià)態(tài)為正二價(jià)與正四價(jià)，最后學(xué)生通過史實(shí)資料獲取關(guān)鍵信息是一種有毒物質(zhì)，則能鎖定此反應(yīng)生成的是一氧化碳.

在提供給學(xué)生閱讀的史實(shí)中，通過分析推理史實(shí)中的關(guān)鍵信息——不通風(fēng)的浴室——氧氣的量，分析出碳與氧氣反應(yīng)生成一氧化碳的條件，從而提高學(xué)生的閱讀能力與證據(jù)推理能力，同時(shí)學(xué)生通過碳的燃燒生成物受到氧氣的含量影響，明白了化學(xué)反應(yīng)受到外界因素的制約，進(jìn)一步了解到人們可以通過控制條件促使化學(xué)反應(yīng)向人們?cè)O(shè)想的方向進(jìn)行.

對(duì)史實(shí)中的問題，利用化學(xué)知識(shí)分析并且解決，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步分析思考生活中的相關(guān)問題，如：沙縣小吃店的煤爐安全注意事項(xiàng)，加深學(xué)生安全意識(shí)以及解決辦法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任.

教學(xué)環(huán)節(jié)3：實(shí)驗(yàn)探究，突破難點(diǎn)(見表3)

表3

素養(yǎng)意圖：碳與氧化銅的反應(yīng)是本節(jié)課的難點(diǎn)所在，筆者通過教材中的演示實(shí)驗(yàn)改造為探究實(shí)驗(yàn)來突破難點(diǎn)，同時(shí)也自然地總結(jié)出碳的還原性.

首先，先從碳與氧氣的反應(yīng)中讓學(xué)生觀察出碳元素容易結(jié)合氧元素形成碳的氧化物，根據(jù)已學(xué)知識(shí)，除了單質(zhì)氧氣中含有氧元素，對(duì)于氧化物中也含有氧元素，碳元素是否也有一樣的能力獲取氧化物中的氧元素，可以嘗試一些金屬氧化物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.通過這樣的過渡，讓學(xué)生通過已學(xué)知識(shí)很快能進(jìn)入新知識(shí)的學(xué)習(xí).

接著，對(duì)于木炭與氧化銅是否會(huì)反應(yīng)提出問題，將這個(gè)實(shí)驗(yàn)改為探究實(shí)驗(yàn).讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究的步驟進(jìn)行，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的理解.同時(shí)這個(gè)實(shí)驗(yàn)探究的關(guān)鍵就是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中裝置的選擇一是通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室用固體制取氧氣的發(fā)生裝置的比較，二是通過對(duì)猜想和假設(shè)的驗(yàn)證來確定，通過這兩種方法培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器選擇和組裝的實(shí)驗(yàn)探究能力；同時(shí)通過對(duì)生成的銅在高溫下易氧化的分析，對(duì)課本上實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)：加上一個(gè)彈簧夾，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；依據(jù)質(zhì)量守恒定律中的元素守恒，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反應(yīng)生成物的推導(dǎo)，證明生成物為Cu和CO或者是Cu和CO2，培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)變化與平衡思想；通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中有紅色固體生成和澄清石灰水變渾濁，分析反應(yīng)的生成物，在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析與推理過程中，培養(yǎng)學(xué)生的尋找證據(jù)推理能力.

教學(xué)環(huán)節(jié)4：拓展提升，理解實(shí)質(zhì)(見表4)

表4

素養(yǎng)意圖：通過提出碳常溫下具有穩(wěn)定性，但當(dāng)溫度升高后化學(xué)性質(zhì)出現(xiàn)了變化這個(gè)問題，學(xué)生需要聯(lián)系已學(xué)知識(shí)，物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，微觀參加化學(xué)反應(yīng)的是碳原子，不同條件下為何有不同的性質(zhì)，這就可以從碳原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析，因?yàn)樘荚幼钔鈱邮?個(gè)電子，是處于半穩(wěn)定狀態(tài)，因此在常溫下穩(wěn)定，但是溫度升高后激發(fā)了最外層電子，使它變得活潑.這樣的宏觀辨識(shí)微觀探析，加深了對(duì)微觀問題的理解.