“變化觀念與平衡思想”素養(yǎng)在高中化學(xué)教學(xué)中的落實(shí)研究

景亞平

一、 導(dǎo)論

(一)研究背景

我國正處于教學(xué)改革的關(guān)鍵時(shí)期，在2017年度，教育相關(guān)部門參考“學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)框架”，根據(jù)化學(xué)這一學(xué)科的基本特征出臺了普通化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，其中著重強(qiáng)調(diào)了化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)。不斷提高學(xué)生核心素養(yǎng)，是立德樹人與落實(shí)黨教育方針的關(guān)鍵舉措。從這一角度來看，在教學(xué)的過程中引入“變化觀念與平衡思想”，可以顯著提升高中生的綜合素養(yǎng)。全面貫徹學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，從而培養(yǎng)復(fù)合型人才。根據(jù)化學(xué)核心素養(yǎng)在化學(xué)知識中起到的作用與作者實(shí)踐，文章針對變化觀念與平衡思想在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用展開了全面的分析，希望對以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的化學(xué)教學(xué)有一定的參考價(jià)值。

(二)研究意義

在研究的過程中全面梳理了變化觀念與平衡思想相關(guān)的學(xué)術(shù)研究，并基于各個(gè)視角探討了現(xiàn)階段學(xué)術(shù)界研究變化觀念與平衡思想的基本情況，隨后開展了問卷調(diào)查活動，了解到培養(yǎng)高中生變化觀念與平衡思想中的不足之處，最后從不同層次、不同維度進(jìn)行分析，同時(shí)使用更合理、更科學(xué)的教學(xué)方法，以推動該素養(yǎng)全面落實(shí)。

二、 新課標(biāo)對“變化觀念與平衡思想”的解讀

(一)變化觀念與平衡思想的含義

筆者總結(jié)了大量的與變化觀念與平衡思想相關(guān)的學(xué)術(shù)研究，然后對這一概念的定義如下：

在考察化學(xué)反應(yīng)的過程中要基于下述幾種觀點(diǎn)：一是動態(tài)平衡，二是聯(lián)系發(fā)展，三是對立統(tǒng)一，預(yù)測某種情況下，物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的概率。

所謂的“變化觀念與平衡思想”，其強(qiáng)調(diào)的重心是“變化”。所有的事物在發(fā)生變化之前，需要某些必要條件，而這些條件不僅有外部條件，同時(shí)也有物質(zhì)條件，而起到關(guān)鍵作用的是物質(zhì)條件。所謂的“平衡”，實(shí)際上指的是一種特殊狀態(tài)，也就是說變化至某種程度時(shí)的暫定狀態(tài)，要想維持這種狀態(tài)就要在某種界限內(nèi)，只要界限發(fā)生變化，那么狀態(tài)就會發(fā)生變化。

化學(xué)變化涉及的內(nèi)容極為廣泛，所以需要基于各個(gè)維度來分析化學(xué)變化，然后通過化學(xué)反應(yīng)的基本原理來解決具體問題。

(二)變化觀念與平衡思想的水平劃分

筆者在研究的過程中參考了大量的文獻(xiàn)資料，同時(shí)分析了新課標(biāo)變化觀念與平衡思想水平劃分，結(jié)合自己的知識體系進(jìn)一步調(diào)整了變化觀念與平衡思想水平劃分，明確了各個(gè)級別水平的內(nèi)容與關(guān)系(見圖1)，為后文研究提供參考。

圖1 變化觀念與平衡思想的水平劃分

三、 高中生“變化觀念與平衡思想”的現(xiàn)狀調(diào)查

(一)調(diào)查目的

調(diào)查的目的主要有下述幾個(gè)：首先是更全面的掌握培養(yǎng)高中生變化觀念與平衡思想的現(xiàn)狀，其次是掌握其中的不足之處以及現(xiàn)階段高中生對變化觀念與平衡思想的理解，最后是為下文研究提供依據(jù)。

(二)問卷設(shè)計(jì)

1. 設(shè)計(jì)依據(jù)

盡管變化觀念與平衡思想屬于一個(gè)比較抽象的概念，但是能夠表現(xiàn)在化學(xué)習(xí)題上。所以，筆者在設(shè)計(jì)問卷的過程中，主要是以變化觀念與平衡思想水平劃分為切入點(diǎn)。設(shè)計(jì)的問卷共由下述幾個(gè)部分組成：一是主觀題，二是測試題，三是個(gè)人信息。變化觀念與平衡思想水平1～4的內(nèi)容與題號1～4相對應(yīng)。

2. 設(shè)計(jì)流程(見圖2)

圖2 問卷設(shè)計(jì)流程圖

(三)問卷調(diào)查的結(jié)果分析

筆者在進(jìn)行問卷調(diào)查的過程中，是以自身工作學(xué)校高二學(xué)生為調(diào)研對象，發(fā)放與收回的問卷分別為：60份、54份。在問卷收回之后，筆者基于調(diào)研對象各維度答題情況對問卷進(jìn)行分析。

1. 測試對象的基本情況分析

圖3 測試對象性別比例和是否為重點(diǎn)班比例

根據(jù)圖3能夠看出，此次調(diào)研對象有各個(gè)年級的學(xué)生，相對而言分布均勻。但是相較于女生而言，調(diào)研對象中男生較多，這一現(xiàn)象主要是因?yàn)榇舜螁柧硎请S機(jī)發(fā)放的，且我國新課改之后學(xué)生可以自行選擇學(xué)科。綜合而言，調(diào)研對象個(gè)人情況均勻，所以數(shù)據(jù)較為合理。

2. 測試題解答情況分析

筆者結(jié)合變化觀念與平衡思想的水平內(nèi)容，深入地分析了測試題答題情況：

測試題1：在下列幾個(gè)選項(xiàng)中，哪個(gè)選項(xiàng)與其他選項(xiàng)性質(zhì)不同

( )

A. 遙聞梅花香 B. 鐵杵磨成針

C. 月時(shí)圓時(shí)缺 D. 春有萬物長

圖4 測試題1答題分布情況

上述題目答案是D。該測試題是基于感性認(rèn)識的理解，主要是為了檢驗(yàn)學(xué)生對變化觀念與平衡思想水平1相關(guān)內(nèi)容的掌握情況。該題主要是根據(jù)生活情境，因此相對比較簡單，理論上大部分學(xué)生可以答對，但是根據(jù)圖4的統(tǒng)計(jì)結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)，答對的學(xué)生僅有53.70%。根據(jù)這一數(shù)據(jù)能夠看出，對學(xué)生而言，生活情境相關(guān)的題項(xiàng)是存在難度的，主要是因?yàn)閷W(xué)生無法全面的理解情境，無法掌握情境體現(xiàn)出物質(zhì)變化的關(guān)鍵因素，也可能是由于學(xué)生并未全面理解題意，造成誤判。

測試題2：在下列選項(xiàng)中，哪些可以體現(xiàn)出完全的化學(xué)反應(yīng)

( )

①在發(fā)生反應(yīng)之后，物質(zhì)總能量與發(fā)生反應(yīng)前一致 ②在發(fā)生反應(yīng)之后，物質(zhì)總質(zhì)量與發(fā)生反應(yīng)前一致 ③在發(fā)生反應(yīng)之后，分子總數(shù)與發(fā)生反應(yīng)前一致 ④在發(fā)生反應(yīng)之后，電子總數(shù)與發(fā)生反應(yīng)前一致 ⑤在發(fā)生反應(yīng)之后，原子總數(shù)與發(fā)生反應(yīng)前一致

A. ①②⑤ B. ①③⑤

C. ②③④ D. ②④⑤

圖5 測試題2答題分布情況

上述題目答案是D。該測試題應(yīng)該基于微觀的視角進(jìn)行分析，主要是檢驗(yàn)學(xué)生對變化觀念與平衡思想水平2相關(guān)內(nèi)容的掌握情況，在這一題中，比較特殊的兩個(gè)選項(xiàng)為A與D，兩者之間的差異主要體現(xiàn)在①上。多數(shù)學(xué)生可以基于微觀的視角來研究化學(xué)反應(yīng)原理以及能量關(guān)系，也就是說在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程中，原本的化學(xué)鍵會斷裂，這一過程中是需要吸收能力，而形成新化學(xué)鍵會釋放能量，但這一過程中釋放與吸收的能量是不一致的，因此化學(xué)反應(yīng)所表現(xiàn)出來的就是放熱與吸熱。從這一角度來看，只要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，那么一定會有能量變化。這一題的答題情況見圖5。

測試題3：【多選】在下列幾個(gè)選項(xiàng)中，不正確的是

( )

A. 在光照條件下，氫氣與溴能夠發(fā)生反應(yīng)

B. 通過稀硫酸來水解淀粉，最后加入Cu(OH)溶液，會產(chǎn)生沉淀且呈磚紅色

C. 在常溫下氧氣與納會發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生新的物質(zhì)——白色固體

D. 在催化劑的作用下與光照條件下，氫氣和甲苯發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的新物質(zhì)不同

圖6 測試題3答題分布情況

上述題目答案是AB。該測試題是以條件與理解為切入點(diǎn)，主要是為了檢驗(yàn)學(xué)生對變化觀念與平衡思想水平3相關(guān)內(nèi)容的掌握情況。該題為多項(xiàng)選擇題，只有將所有的正確答案選出才可以獲得該題的滿分，這也是多項(xiàng)選擇題的難點(diǎn)。通過分析學(xué)生的答題情況(見圖6)可以發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生沒有答對，且答案分布不集中。誤導(dǎo)學(xué)生的兩個(gè)選項(xiàng)分別為C與D。結(jié)合A選項(xiàng)來看，主要考的是鹵素單質(zhì)與氫發(fā)生反應(yīng)需要的條件。

測試題4：在下列幾個(gè)選項(xiàng)中，正確的是

( )

A. 在分離苯與溴苯的過程中，可以通過水進(jìn)行

B. 纖維素與淀粉互為同分異構(gòu)體

C. 植物油氫化過程發(fā)生了加成反應(yīng)

D. 甲烷全部的碳原子都在一個(gè)平面中

圖7 測試題4答題分布情況

上述題目答案是C。該題是基于不同維度來進(jìn)行理解，主要是為了檢驗(yàn)學(xué)生對變化觀念與平衡思想水平4相關(guān)內(nèi)容的掌握情況，答題情況見圖7。A、B、C、D選項(xiàng)主要是檢驗(yàn)學(xué)生掌握的下述幾個(gè)知識點(diǎn)：一是學(xué)生對分離法應(yīng)用程度，二是學(xué)生對同分異構(gòu)體這一概念的理解程度與應(yīng)用情況，三是反應(yīng)類型判斷，四是有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)中共面問題。多數(shù)學(xué)生可以基于各個(gè)角度來理解化學(xué)變化，并正確作答。但也有一些學(xué)生沒有意識到苯與溴苯兩者都屬于有機(jī)物，能夠相溶，因此而答錯(cuò)，從這一角度來看可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在分析問題的過程中，會根據(jù)選項(xiàng)邏輯進(jìn)行分析，但是沒有意識到選項(xiàng)中的問題。

3. 試題反應(yīng)素養(yǎng)水平情況分析

圖8 變化觀念與平衡思想各級水平的正確率分布圖

根據(jù)圖8能夠看出學(xué)生掌握變化觀念與平衡思想各級水平不同。

筆者在分析學(xué)生對變化觀念與平衡思想各級水平內(nèi)容掌握情況之后，可以更全面地了解其中的影響因素，從而可以更深入地掌握學(xué)生變化觀念與平衡思想發(fā)展環(huán)節(jié)的不足，并及時(shí)完善，有利于學(xué)生更好地發(fā)展。

(四)主觀題解答情況分析

為了可以更全面、深入地理解學(xué)生通過回答主觀題所體現(xiàn)出來的問題，筆者將學(xué)生的答案進(jìn)行了總結(jié)，然后根據(jù)題號進(jìn)行分析。

1. 主觀題1

(1)大部分高二學(xué)生能夠根據(jù)化學(xué)學(xué)習(xí)進(jìn)度，基于不同的層次論述自己對化學(xué)變化的理解。

(2)有一些學(xué)生可以基于宏觀的視角來理解化學(xué)變化，并理解化學(xué)變化的原理、基本特點(diǎn)以及化學(xué)變化前后能量發(fā)生的變化。

2. 主觀題2

(1)大部分學(xué)生都理解了在化學(xué)變化中，條件的重要性，但是并未意識到在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程中，條件的普遍性影響。

(2)從學(xué)生的角度來看，他們在分析化學(xué)反映與條件之間關(guān)系的過程中，往往會忽略物質(zhì)性質(zhì)給化學(xué)變化帶來的影響，而更重視的是外部條件給化學(xué)變化帶來的影響，也有少數(shù)學(xué)生指出，對化學(xué)變化影響最關(guān)鍵的因素是外部因素。

四、 高中化學(xué)教學(xué)“變化觀念與平衡思想”教學(xué)實(shí)踐現(xiàn)狀調(diào)研

筆者以咸陽市實(shí)驗(yàn)中學(xué)兩名化學(xué)教師為訪談對象，并展開了訪談活動，詳細(xì)地記錄了訪談內(nèi)容。

(一)訪談問題的設(shè)計(jì)

1. 訪談問題

問題1：您從事教育工作的年限為？您現(xiàn)階段在什么學(xué)校工作，教幾年級？

問題2：您在全面貫徹化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的過程中，主要面臨了什么問題，在后續(xù)的教學(xué)工作中，將通過何種方法來克服？

問題3：在您的教學(xué)生涯中，是否會主動落實(shí)變化觀念與平衡思想以及采用先進(jìn)的教學(xué)方法？如有，請您舉例說明，如無，請說明緣由。

問題4：在您的觀念中，對學(xué)生而言，變化觀念和平衡思想有什么作用？

問題5：您是如何看待化學(xué)變化、相關(guān)的條件、平衡與變化之間的關(guān)系的？

2. 訪談問題的設(shè)計(jì)目的

問題1是為了更全面地掌握教師的教學(xué)現(xiàn)狀。問題2是為了更全面地掌握化學(xué)教師對落實(shí)變化觀念和平衡思想的重視程度以及化學(xué)教師為此愿意付出的努力。問題3是為了更深入地掌握是否具備先進(jìn)的教學(xué)理念、是否對變化觀念和平衡思想有一個(gè)明確的認(rèn)知、在教學(xué)的過程中，是否主動地落實(shí)變化觀念和平衡思想。問題4是為了更好地掌握教師自身對變化觀念和平衡思想的看法。問題5是為了掌握教師自身對變化觀念和平衡思想的理解。

(二)訪談結(jié)果的整理與分析

筆者將訪談結(jié)果進(jìn)行了梳理與分析，得出結(jié)論如下：

首先，現(xiàn)階段在變化觀念和平衡思想落實(shí)的過程中仍會面臨一系列的問題，特別是受傳統(tǒng)教學(xué)與應(yīng)試教育這兩個(gè)方面的影響。因此在設(shè)計(jì)高考試題的過程中，需要著重凸顯化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)要求，檢驗(yàn)學(xué)生各個(gè)維度素養(yǎng)。

其次，作為教師，也要注重自我提升，要不斷地學(xué)習(xí)理論知識，以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為切入點(diǎn)來制定教學(xué)方案，結(jié)合具體情況使用合理的培養(yǎng)模式有利于變化觀念和平衡思想的落實(shí)。

最后，從化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的角度來看，變化觀念和平衡思想是其中不可或缺的一部分。所以通過培養(yǎng)學(xué)生該素養(yǎng)，能夠使學(xué)生更深入地理解化學(xué)知識，提高學(xué)生的問題解決能力，拓展學(xué)生的思維。

五、 基于“變化觀念與平衡思想”的教學(xué)建議

(一)鉆研新課標(biāo)，深度理解變化觀念與平衡思想

新課標(biāo)中包含以下幾個(gè)部分：首先是變化觀念和平衡思想內(nèi)涵，其次是水平劃分，最后是相關(guān)的課程目標(biāo)等。并且基于下述幾個(gè)維度進(jìn)行論述：一是學(xué)業(yè)要求，二是教學(xué)提示，三是內(nèi)容要求。因此通過分析新課標(biāo)，可以使我們基于不同的視角來了解變化觀念與平衡思想，從而促進(jìn)變化觀念和平衡思想落實(shí)。

(二)結(jié)合變化觀念與平衡思想開展教學(xué)內(nèi)容研究

結(jié)合教學(xué)需求采取與之相符的教學(xué)模式與內(nèi)容，以變化觀念和平衡思想為切入點(diǎn)，來分析教學(xué)內(nèi)容，研究變化觀念和平衡思想與教學(xué)內(nèi)容之間的聯(lián)系。

(三)開展實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生變化觀念與平衡思想素養(yǎng)

化學(xué)學(xué)科中最重要的是實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，使學(xué)生更深刻地理解化學(xué)理論知識。通過實(shí)踐可以提高化學(xué)學(xué)科的可操作性與嚴(yán)謹(jǐn)性，從而引發(fā)學(xué)生思考，拓展學(xué)生思維，提高學(xué)生的化學(xué)能力。所以，結(jié)合具體情況來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生變化觀念與平衡思想素養(yǎng)。