高中化學教學中核心素養(yǎng)的滲透策略研究

黃冠群

【摘要】以人教版高中化學必修第四單元為研究對象，探討將高中化學核心素養(yǎng)滲透到教學中的教學策略與方法，提升學生的化學學科素養(yǎng)，培養(yǎng)學生具備科學探究與創(chuàng)新意識，形成科學態(tài)度與承擔社會責任。

【關鍵詞】高中化學；核心素養(yǎng)；滲透策略；教學方法

高中化學是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的重要學科之一，是為學生進一步發(fā)展提供基礎的學科?，F(xiàn)行的高中化學教學主要以化學知識為主導，教師更注重知識體系的科學性和體統(tǒng)性，對學生的化學思維素養(yǎng)、跨學科綜合創(chuàng)新素養(yǎng)、正確的情感、態(tài)度和價值觀等學科素養(yǎng)的培養(yǎng)比較忽視。教師重視章節(jié)知識結構主體以及學生對知識點的掌握，而忽視了大單元思想的宏觀調(diào)控以及學生發(fā)展的最終目標。

隨著教育改革的深入，基于核心素養(yǎng)的新教材也發(fā)生了很大的變動，新的課程標準強調(diào)學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。高中化學核心素養(yǎng)包括宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知、變化觀念與平衡思想、科學探究與創(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任等五個方面。如何在教學中合理運用教材和素材，體現(xiàn)學科核心素養(yǎng)，成為當前教育研究的重要內(nèi)容之一。

一、高中化學必修第四單元的內(nèi)容及作用

人教版高中化學必修第四單元“物質(zhì)結構 元素周期律”涉及以下三個方面的內(nèi)容：原子結構與元素周期表、元素周期律、化學鍵。通過這三個方面的學習，學生可以掌握原子結構的基本知識，理解元素周期表的構建原理，掌握元素周期律的規(guī)律性，以及了解化學鍵的類型和性質(zhì)。

本單元作為必修第一冊的最后一個單元，起著承上啟下的重要作用。它揭示了元素之間存在的聯(lián)系，擺脫了元素化合物知識的零散龐雜，在化學知識系統(tǒng)化過程中起到重要作用。充分體現(xiàn)了事物由量變引起質(zhì)變的規(guī)律，培養(yǎng)了學生通過實驗事實分析歸納的能力。對于元素周期律和周期表的探索，發(fā)展了學生對元素觀的認識，有助于培養(yǎng)學生科學探究的能力。

二、研究成果及意義

在高中化學教學中如何將核心素養(yǎng)滲透到教學實踐中是一項重要任務。在本單元的教學實踐中，主要落實“宏觀辨識與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”和“科學態(tài)度與社會責任”四個核心素養(yǎng)，下面以本單元的實際課堂教學內(nèi)容作為案例，具體說明落實和體現(xiàn)核心素養(yǎng)的策略。

1.宏觀辨識與微觀探析的教學策略

（1）通過實驗和觀察引導學生關注宏觀現(xiàn)象，啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)化學問題。

（2）設計問題情境，引導學生從微觀角度分析化學現(xiàn)象，揭示物質(zhì)變化的本質(zhì)。

（3）運用多媒體、模型等輔助教學手段，幫助學生形象地理解原子和分子層面的知識。

【課堂教學實例1】“化學鍵”第一課時

設計問題情境：教師讓學生關注宏觀的現(xiàn)象，水加熱至100℃時，會沸騰變成水蒸氣；加熱至2200℃以上時，水會分解。引導學生從微觀的角度思考問題：為什么使水分解需要加熱到2200℃以上，而使水沸騰只需要加熱到100℃？讓學生認識到水分子間存在相互作用；水分子內(nèi)原子間存在相互作用；水分子內(nèi)原子間的相互作用不同于分子間的相互作用，這種相互作用很強。

多媒體輔助教學：在講解氯化鈉的形成過程時，教師讓學生畫出鈉原子與氯原子的原子結構示意圖，并讓學生運用原子結構原理和模型，自主分析氯化鈉的形成過程，引導學生從微觀的角度分析宏觀的化學現(xiàn)象。最后教師運用多媒體展示微觀視角的過程，讓學生更直觀、形象地了解原子、離子、離子化合物的形成過程，而從培養(yǎng)學生宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)。

2.證據(jù)推理與模型認知的教學策略

（1）設計基于實驗數(shù)據(jù)、現(xiàn)象和信息的推理活動，培養(yǎng)學生運用證據(jù)進行推理的能力。

（2）引導學生建立和運用化學模型，如原子模型、化學鍵模型等，解釋和預測化學現(xiàn)象。

（3）提倡合作學習，鼓勵學生在小組內(nèi)交流推理過程，共同建構化學知識。

在整個單元的學習中，從模型建構入手，要求學生達成系統(tǒng)的構建模型體系，并運用模型進行邏輯思維證據(jù)推理，從而達到新的模型構建?！白C據(jù)推理與模型認知”的核心素養(yǎng)不僅僅體現(xiàn)在某一節(jié)課的教學中，而是一直貫穿于整個單元的教學。學生從開始構建原子結構模型，到運用原子結構模型解釋和預測物質(zhì)的性質(zhì)，找到同周期、同主族元素之間的遞變性，進一步鞏固和發(fā)展“位—構—性”的認識模型，完善從原子結構到元素性質(zhì)再到物質(zhì)性質(zhì)的推理過程。

【課堂教學實例2】“元素周期表”第三課時

設計問題情境：從元素周期表引入，幫助學生回憶原子結構模型，并提出問題：（1）元素周期表中的元素可分為三類，分別是金屬元素、非金屬元素、稀有氣體元素，這樣分類的標準是什么？（2）這些元素原子在發(fā)生化學反應時，如何能達到穩(wěn)定結構？通過問題引發(fā)學生思考，運用邏輯推理了解最外層電子數(shù)與化合價之間的關系，能從原子結構角度判斷元素原子的化合價，為后面轉(zhuǎn)變學生認為“最外層電子決定元素原子的得失能力”奠定基礎。

課堂實驗探究：讓學生運用原子結構模型，預測比較Na、K兩種元素原子失電子能力的強弱，并從原子結構的角度說明理由。學生根據(jù)自己的猜想以小組的形式設計實驗方案、分享實驗方案、討論實驗方案，最后根據(jù)最優(yōu)的實驗方案進行實驗，觀察并記錄實驗現(xiàn)象，通過實驗作為證據(jù)輔助，讓學生理清當核電荷數(shù)、電子層數(shù)對得失電子能力影響結果不一致時，以電子層數(shù)影響為主，確定要素影響的主次順序。從實驗結論，學生構建了結構決定性質(zhì)的新模型。再運用新的模型去比較Na與Mg、K與Mg失電子能力強弱，再次設計實驗，驗證自己的猜想。利用初步形成的思維模型解決問題，既要有比較元素性質(zhì)的視角，又有原子結構分析的視角，使證據(jù)推理和模型認知的素養(yǎng)得到深化和提升。

【課堂教學實例3】“元素周期律”第一課時

證據(jù)推理：（1）請學生閱讀課本101～102表格元素化合價一欄的數(shù)據(jù)，找出元素化合價的變化規(guī)律，并運用已有的原子結構知識進行分析；（2）請學生分析數(shù)據(jù)比較鈉原子與鎂原子半徑大小，并解釋原因。通過任務導向，讓學生分析數(shù)據(jù)，并調(diào)用上節(jié)課形成的“構—性”關系模型，從原子結構角度論證化合價的變化，并解釋原子半徑的遞變規(guī)律。從而建立原子結構與化合價、原子半徑的關系模型，并應用模型解釋元素的原子半徑大小關系。

課堂實驗探究：比較同周期元素的遞變規(guī)律，讓學生比較鎂和鋁的金屬性強弱。引導學生調(diào)用“構—性”關系模型分析和預測鎂、鋁金屬性強弱。同時回憶同主族元素金屬性的比較方法，設計實驗方案比較金屬性。再次通過小組分享、討論、實驗的方式，從感性認識上升到理性認識，通過實驗現(xiàn)象探析本質(zhì)原因。探究同周期元素失電子能力的遞變規(guī)律，增加 “物質(zhì)性質(zhì)”要素，建構“位—構—性”三維模型。

本單元學生通過原子結構和元素周期表的關系，構建“位—構”模型，又通過尋找原子序數(shù)與元素性質(zhì)之間的規(guī)律活動和從原子結構角度論證元素周期律的任務，發(fā)展學生“位—構—性”的認知模型，從而提升分析問題、推論預測、解決問題的能力。

3.科學態(tài)度與社會責任的教學策略

（1）強調(diào)科學精神，培養(yǎng)學生客觀、理性、求真的科學態(tài)度。

（2）引導學生關注化學與社會、環(huán)境和健康的關系，培養(yǎng)學生的社會責任感。

（3）可以讓學生自主查閱資料了解元素周期表的相關應用以及對科學的貢獻，幫助學生形成正確的價值觀。

【課堂教學實例4】“元素周期表”第二課時

教師首先引導學生通過將元素卡片按不同的標準進行排列，模擬科學家探究并總結出元素周期表的過程。通過小組討論與實踐，讓學生初步嘗試和了解元素的排列；教師引導學生思考如何將元素卡片進行排列；教師可以提醒學生參考原子序數(shù)、相對原子質(zhì)量等信息，嘗試按照不同的標準進行排列。在此過程中學生需要運用宏觀辨識與微觀探析來觀察元素間的規(guī)律，并進行推理和歸納。每個小組完成排列后，由組長向全班學生分享他們小組的排列方法和發(fā)現(xiàn)的規(guī)律。以便找出最佳的排列方式，構建周期表的初步模型。教師可以播放周期表發(fā)展史的相關視頻，讓學生進一步了解元素周期表的發(fā)展歷程和現(xiàn)代元素周期表的結構。

通過以上教學策略，學生不僅可以在動手操作中加深對元素周期表的理解，還能夠體驗到科學家在發(fā)現(xiàn)元素周期表的過程中所付出的努力和智慧，通過后期的不斷學習，學生更了解到周期表在元素化合物學習中的作用。這將有助于激發(fā)學生的學習興趣、積極性以及學生的社會責任感，教師還可以關注學生在活動中的合作與交流能力，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神和科學態(tài)度。

4.科學探究與創(chuàng)新意識的教學策略

（1）設計開放性的探究任務，引導學生運用科學方法開展化學探究。

（2）鼓勵學生在探究過程中提出新穎的觀點和解決方案，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識。

在“元素周期表”第三、四課時和“元素周期律”第一、二課時中，都運用到讓學生預測物質(zhì)性質(zhì)—設計實驗方案—討論實驗方案—進行實驗—分析實驗數(shù)據(jù)—討論總結的過程，這些環(huán)節(jié)都充分體現(xiàn)了學生的核心素養(yǎng)。

【課堂教學實例5】“元素周期律”第一課時

實驗設計：教師將學生分為若干小組，引導學生自主設計實驗方案，以探究第三周期金屬與非金屬的遞變規(guī)律。學生需要結合已有的理論知識，利用科學探究與創(chuàng)新意識，設計合理的實驗方案。這一過程可以鍛煉學生的實驗技能和團隊協(xié)作能力。

實驗方案討論：在學生設計完實驗方案后，教師組織全班師生討論各個實驗方案的可行性。教師要鼓勵學生積極發(fā)表觀點，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和團隊協(xié)作能力。同時，教師要關注學生在討論過程中所表現(xiàn)出的社會責任意識。

實驗操作：在經(jīng)過討論后，最終選定一個實驗來進行，即氫氧化鎂、氫氧化鋁分別與稀鹽酸、氫氧化鈉溶液的反應。在教師的監(jiān)督下，學生按照實驗方案進行操作。教師應及時給予指導和幫助，關注學生的實驗操作和安全意識。

數(shù)據(jù)分析與結論：實驗完成后，學生需要對實驗數(shù)據(jù)進行分析，并得出氫氧化鎂具有兩性—金屬鋁體現(xiàn)出一定的非金屬性—從而得出金屬性Mg>Al。這一過程有助于培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)分析能力和科學探究意識。

小組討論與總結：學生在小組內(nèi)進行討論，分享實驗過程中的觀察心得，以及對實驗結果的理解。這一環(huán)節(jié)可以幫助學生鞏固實驗內(nèi)容，加深對金屬與非金屬遞變規(guī)律的理解。教師在小組討論中要引導學生運用證據(jù)推理與模型認知能力，以及培養(yǎng)學生的科學探究與創(chuàng)新意識。

通過以上教學案例的分析，我們可以看到，核心素養(yǎng)滲透策略成功地融入到了教學實踐中。每一個核心素養(yǎng)都不是獨立存在的，而是一個整體不斷體現(xiàn)在每一節(jié)課的課堂教學中。

本文以人教版高中化學必修第四單元為研究對象，深刻探討了如何將高中化學核心素養(yǎng)滲透到實際教學中的教學策略與方法。教師運用多種策略和方法激發(fā)學生的學習興趣，引導學生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而提高了學生的化學學科素養(yǎng)。同時，學生在教學活動中展現(xiàn)出積極的參與態(tài)度，體現(xiàn)出較高的科學探究能力、創(chuàng)新意識和社會責任感。

【參考文獻】

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（基金項目：本文系海南省教育科學規(guī)劃2022年度課題“‘雙新背景下高中化學必修課程單元教學的行動研究”階段性研究成果，課題編號QJY20221031）