化學(xué)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的初中化學(xué)教學(xué)案例

鐵崇文 ，鐵金玉，付海蘭

(1.尋甸塘子中學(xué)，云南 昆明 655200；2.尋甸縣第二中學(xué)，云南 昆明 655200；3.云南師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，云南 昆明 650050)

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》明確提出了初中階段學(xué)生需要具備的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)以及課程實(shí)施的相關(guān)建議。化學(xué)課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，主要包括：化學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究與實(shí)踐、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，是中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)在化學(xué)課程中的具體化，反映了義務(wù)教育化學(xué)課程的教育價(jià)值與育人功能，體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科育人的基本要求，全面展現(xiàn)了化學(xué)課程學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生發(fā)展的重要價(jià)值[1]。

化學(xué)課程開設(shè)于初三年級(jí)，是一門關(guān)鍵而基礎(chǔ)的學(xué)科。由于時(shí)間緊、任務(wù)重，很多教師在教學(xué)中都是按考什么教什么，沒(méi)有把核心素養(yǎng)滲透于教學(xué)之中。究其原因：一方面是教學(xué)理念傳統(tǒng)守舊，注重條條框框知識(shí)的注入；另一方面，教學(xué)模式跟不上科學(xué)發(fā)展，多媒體設(shè)施得不到有效運(yùn)用，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解片面化，甚至失去對(duì)化學(xué)學(xué)科的探索。教師想既要達(dá)成化學(xué)核心素養(yǎng)目標(biāo)，又要高效的進(jìn)行化學(xué)教學(xué)，就需要在教學(xué)中解決如何滲透核心素養(yǎng)、如何選擇適應(yīng)教學(xué)方法、如何進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，讓學(xué)生沉浸在生動(dòng)有趣的教學(xué)活動(dòng)中，從而潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)[2]。

1 化學(xué)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)案例及分析

化學(xué)觀念是人類探索物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)及其規(guī)律所形成的基本觀念，是化學(xué)概念、原理和規(guī)律的提煉與升華，是認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化，以及解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ)。其中，形成宏微結(jié)合分析化學(xué)問(wèn)題的化學(xué)觀念是學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)的難點(diǎn)。比如，物質(zhì)是由元素組成的，物質(zhì)是由分子、原子構(gòu)成的，化學(xué)變化有新物質(zhì)生成的本質(zhì)是原子的重新組合等[1]。

1.1 “宏微結(jié)合的化學(xué)觀念”教學(xué)案例及分析

1)分子和原子的教學(xué)案例

對(duì)于人教版化學(xué)“第三單元課題1 分子和原子”的教學(xué)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法為：對(duì)教材中“實(shí)驗(yàn)3-1品紅在水中擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行教師演示實(shí)驗(yàn)，或者學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)。有的老師，利用不同溫度的水，對(duì)分子擴(kuò)散速度的影響設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，把品紅同時(shí)放入盛有冷水、熱水的燒杯中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，帶領(lǐng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)未知世界；有的老師噴灑香水等，引入教學(xué)。這樣的引入很精彩，也能吸引學(xué)生的注意力，但是在核心素養(yǎng)滲透方面卻做得不到位，并且學(xué)生得到的宏觀到微觀的轉(zhuǎn)化較為模糊。

在本單元的教學(xué)中，筆者采用這樣的教學(xué)方法：(用PPT展示)一片樹葉、放大300倍的樹葉、放大1000倍的白紙、放大5000倍的頭發(fā)、放大10000倍的陶瓷、放大100萬(wàn)倍的酒精等，就看到了構(gòu)成物質(zhì)的微小粒子——分子……。如圖1所示。

圖1 從放大不同倍數(shù)的圖片“看”到分子

效果分析：這樣的教學(xué)，給學(xué)生從宏觀到微觀的直觀感覺(jué)，把看不見、摸不到的分子，由放大不同倍數(shù)的物質(zhì)，逐漸到放大100萬(wàn)倍的酒精，就看到了構(gòu)成物質(zhì)的微粒——分子。分子就這樣清晰的呈現(xiàn)在學(xué)生面前，學(xué)生也很容易形成宏觀到微觀的轉(zhuǎn)變，易于理解，易于接受。同時(shí)，給學(xué)生直觀感受到構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子體積小、質(zhì)量小，放大100萬(wàn)倍，才看到酒精分子。

2)水組成的教學(xué)案例

對(duì)于人教版化學(xué)“第四單元課題3 水的組成”的教學(xué)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是：課堂上以電解水實(shí)驗(yàn)為主，一節(jié)課大部分精力都放在水的電解實(shí)驗(yàn)上；精心準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，課堂上認(rèn)真實(shí)驗(yàn)，帶領(lǐng)學(xué)生觀察，總結(jié)得出水是由氫元素和氧元素組成的。雖然很完美，但是對(duì)電解水的微觀解釋卻輕描淡寫的帶過(guò)，使學(xué)生對(duì)微觀到宏觀的概念較為模糊。

本單元的教學(xué)，筆者采用如下的教學(xué)方式：

在完成實(shí)驗(yàn)后，重點(diǎn)講授水電解的微觀過(guò)程：通電時(shí)，每個(gè)水分子分解為1個(gè)O原子和2個(gè)H原子；每2個(gè)O原子又結(jié)合成一個(gè)O2，每2個(gè)H原子又結(jié)合成一個(gè)H2，形成的氧分子聚集成氧氣，形成的氫分子聚集成氫氣。利用多媒體動(dòng)畫和希沃教學(xué)，直觀形象地展示水電解的微觀過(guò)程，滲透物質(zhì)與微觀粒子轉(zhuǎn)換中的化學(xué)變化與守恒思想。圖2是PPT展示的水電解的微觀模型。

圖2 PPT展示水電解的微觀模型

效果分析：人教版教材改版后，把水的電解放在物質(zhì)構(gòu)成的奧秘單元后面，編排的目的就是通過(guò)分子和原子的教學(xué)，讓學(xué)生形成宏觀到微觀的概念；再通過(guò)水電解的微觀解釋教學(xué)，給學(xué)生形成微觀到宏觀的概念。如圖3。

圖3 微觀到宏觀的概念

教學(xué)中注重這些內(nèi)容的教學(xué)，有利于學(xué)生形成正確的化學(xué)思維，有利于體現(xiàn)教材編排意圖，也有利于學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。結(jié)合學(xué)生熟悉的現(xiàn)象和已有的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、模型拼插等活動(dòng)，或動(dòng)畫模擬等可視化手段，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力，引導(dǎo)學(xué)生從微觀粒子的視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化，幫助學(xué)生建立宏觀與微觀間的聯(lián)系。

1.2 “科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”教學(xué)案例及分析

“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是指通過(guò)化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，在理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成的對(duì)化學(xué)促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的正確認(rèn)識(shí)，以及所表現(xiàn)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)[2]。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任核心素養(yǎng)的培養(yǎng)主要包括：發(fā)展對(duì)物質(zhì)世界的好奇心、想象力和探究欲，保持對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)和科學(xué)探究的熱情；對(duì)化學(xué)學(xué)科促進(jìn)人類文明和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要價(jià)值具有積極的認(rèn)識(shí)；具有嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，敢于提出和堅(jiān)持自己的見解、勇于修正或放棄錯(cuò)誤觀點(diǎn)、反對(duì)偽科學(xué)的科學(xué)精神；遵守科學(xué)倫理道德和法律法規(guī)，具有運(yùn)用化學(xué)知識(shí)對(duì)生活及社會(huì)實(shí)際問(wèn)題作出判斷和決策的意識(shí)；形成節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的習(xí)慣，樹立生態(tài)文明的理念；熱愛(ài)祖國(guó)，樹立為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展而勒奮學(xué)習(xí)責(zé)任感[3]。

對(duì)于人教版化學(xué)“第三單元課題2 原子的結(jié)構(gòu)”教學(xué)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法為：原子的體積很小，通常采用生活中的宏觀物質(zhì)進(jìn)行類比的方法，讓學(xué)生體會(huì)形成感性認(rèn)識(shí)。但忽略了科學(xué)家對(duì)原子結(jié)構(gòu)的研究熱忱所得出的科學(xué)結(jié)論，亦是學(xué)生可學(xué)習(xí)的精華所在。教學(xué)中，可利用原子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)史和科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)論相結(jié)合的方式，幫助學(xué)生建立對(duì)原子結(jié)構(gòu)的理性認(rèn)識(shí)。

教學(xué)中可應(yīng)用這樣的教學(xué)方式：按照原子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)史，依次呈現(xiàn)不同時(shí)間、不同科學(xué)家的科研成果和結(jié)論。通過(guò)PPT 1展示(如圖4)：道爾頓頭像及他的實(shí)心球模型圖；1803年，道爾頓提出：構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子是原子，原子是不可再分的實(shí)心球體。通過(guò)PPT 2 展示(如圖4)：湯姆森頭像及他的棗糕模型圖；1897年，湯姆森在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)原子內(nèi)部存在電子，用實(shí)驗(yàn)事實(shí)讓人們接受了原子可分割的新觀念。通過(guò)PPT 3 展示(如圖4)：盧瑟福頭像及他的行星有核模型；湯姆森的學(xué)生盧瑟福，通過(guò)精密的實(shí)驗(yàn)，證明在原子中心有一個(gè)極小的核，電子繞核做高速旋轉(zhuǎn)。通過(guò)PPT 4 展示(如圖4)：現(xiàn)代原子模型；現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)中，原子由居于原子中心帶正電的原子核和核外繞核做無(wú)規(guī)則高速運(yùn)動(dòng)的電子構(gòu)成。

圖4 原子結(jié)構(gòu)的探索過(guò)程

最后引導(dǎo)學(xué)生得出，原子是由居于原子中心的原子核與核外電子構(gòu)成，原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。提供質(zhì)子、中子、電子的所帶電荷數(shù)、數(shù)量等數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生分析計(jì)算、總結(jié)得出核心關(guān)鍵結(jié)論，即原子核所帶的正電荷數(shù)(核電荷數(shù))就等于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，也等于核外電子的數(shù)目。

效果分析：通過(guò)這樣的教學(xué)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)的發(fā)展的歷程。湯姆森的研究，推翻了道爾頓的理論；盧瑟福是湯姆森的學(xué)生，他質(zhì)疑老師的研究結(jié)論，并在老師的基礎(chǔ)上進(jìn)行了研究，得出了原子是有核行星模型。沒(méi)有這些科學(xué)家不斷的探索研究，就沒(méi)有現(xiàn)在的原子理論。

科學(xué)發(fā)展過(guò)程中的科學(xué)精神，是不斷質(zhì)疑、不斷探究、不斷發(fā)現(xiàn)。我們新時(shí)代的中學(xué)生要有這樣的科學(xué)研究精神：在前人的基礎(chǔ)上研究，探索發(fā)現(xiàn)，努力成長(zhǎng)為我國(guó)的化學(xué)家。

1.3 “科學(xué)思維”教學(xué)案例及分析

科學(xué)思維是在化學(xué)學(xué)習(xí)中，教師教或引導(dǎo)學(xué)生，運(yùn)用比較、分類、分析、綜合、歸納等科學(xué)方法，解決化學(xué)問(wèn)題，并學(xué)會(huì)從化學(xué)視角研究物質(zhì)及其變化規(guī)律的思路與方法；是從宏觀、微觀、符號(hào)相結(jié)合的視角，探究物質(zhì)及其變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)方式；是基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行證據(jù)推理、建構(gòu)模型并推測(cè)物質(zhì)及其變化的思維能力，在解決與化學(xué)相關(guān)的真實(shí)問(wèn)題中形成的質(zhì)疑能力、批判能力和創(chuàng)新意識(shí)；是基于事實(shí)與邏輯進(jìn)行獨(dú)立思考和判斷，對(duì)不同信息、觀點(diǎn)和結(jié)論進(jìn)行總結(jié)歸納，并能對(duì)于有駁于科學(xué)的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行質(zhì)疑與批判，提出創(chuàng)造性見解的能力。

1)物質(zhì)沒(méi)有完全反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算教學(xué)案例

取一定質(zhì)量的碳酸鈣，高溫煅燒一段時(shí)間，測(cè)得反應(yīng)后剩余固體的質(zhì)量為 88 g。其中，鈣元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%，計(jì)算反應(yīng)生成的氣體質(zhì)量。用常規(guī)思維方法，解不出這個(gè)題目。若應(yīng)用質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后元素質(zhì)量不變，則能快速、簡(jiǎn)單的解決此題。

剩余固體(CaCO3、CaO)質(zhì)量 88 g 中Ca的質(zhì)量為：88 g×50%=44 g。等于反應(yīng)前CaCO3中Ca的質(zhì)量，用圖5展示。幫助學(xué)生理解反應(yīng)中生成了不可見、但有一定質(zhì)量的二氧化碳?xì)怏w。

圖5 反應(yīng)前后質(zhì)量變化

設(shè)反應(yīng)前CaCO3的質(zhì)量為x，則x×w(Ca)=44 g，即x×40/100=44 g，得到：x=110 g。

反應(yīng)后減少的質(zhì)量 110 g-88 g=22 g，即是反應(yīng)生成的CO2質(zhì)量。

2)多種物質(zhì)完全反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算教學(xué)案例

向一定量的稀硫酸溶液中，加入 10.7 g 的Mg、Al、Zn固體混合物，恰好完全反應(yīng)，稱得溶液質(zhì)量增加了 10.1 g，計(jì)算所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量。同樣用常規(guī)思維方法解這個(gè)題目較為困難，而應(yīng)用質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量總和以及元素質(zhì)量不變的觀念去分析解決問(wèn)題，較為簡(jiǎn)單。既可以解決問(wèn)題，又可以形成觀念。用圖6幫助學(xué)生理解。

圖6 金屬與酸反應(yīng)前后質(zhì)量變化

學(xué)生思考：為什么加入了 10.7 g，反應(yīng)后只增加了 10.1 g？

引導(dǎo)得出，減少的質(zhì)量是反應(yīng)生成的氫氣質(zhì)量，m(H2)為：10.7 g-10.1 g=0.6 g。

根據(jù)質(zhì)量守恒定律，得出H2SO4中氫元素質(zhì)量為 0.6 g。

設(shè)H2SO4的質(zhì)量為x，則x×w(H)=0.6 g，即x×2/98=0.6 g，得到x=29.4 g。用圖7展示，幫助學(xué)生理解。

圖7 反應(yīng)前后質(zhì)量相等

所以，反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量為：10.7 g+29.4 g-0.6 g=39.5 g。

科學(xué)思維是在化學(xué)學(xué)習(xí)中基于事實(shí)與邏輯進(jìn)行獨(dú)立思考和判斷，對(duì)不同信息、觀點(diǎn)和結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑，提出創(chuàng)造性見解的能力。這兩個(gè)案例是從化學(xué)視角研究物質(zhì)及其變化規(guī)律的思路出發(fā)，是從質(zhì)量守恒定律的視角探究物質(zhì)及其變化規(guī)律，從而形成解決問(wèn)題的方式。

2 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)這些案例，把邏輯性、抽象強(qiáng)的化學(xué)知識(shí)，簡(jiǎn)單明了的展示在學(xué)生面前，并且?guī)椭鷮W(xué)生形成良好的化學(xué)觀念和化學(xué)核心素養(yǎng)。同時(shí)也為一線教師提供案例，證明化學(xué)核心素養(yǎng)不是高高在上、獨(dú)立存在的，它立足并滲透在化學(xué)學(xué)科的知識(shí)當(dāng)中，需要去發(fā)現(xiàn)、去挖掘，才能跟上課標(biāo)改革的趨勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。在日常教學(xué)過(guò)程中，化學(xué)教師應(yīng)從學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)出發(fā)，讓學(xué)生在充滿滲透化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)過(guò)程中去主動(dòng)探究，才能實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育，才能真正培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)全面、終身發(fā)展。