化學學科核心素養的培養與實踐
——以“海水資源的開發利用”為例

◎于斌

高中化學學科核心素養是學生核心素養的重要組成部分，是學生具有化學學科特質的關鍵能力和品格［1］.它是學生在面對現實生活情境時綜合運用自主、合作和探究等學習方式形成和發展化學學科價值觀念，化學思維模式、探究能力和創新意識，分析情境、提出問題、解決問題，結合交流應用過程中表現出來的綜合性品質。在“海水資源的開發利用”教學中，我嘗試著從以下幾個方面對學生進行核心素養的培養與實踐。

一、從海水中氯化鈉的提取，培養學生宏觀辨識與微觀探析

海水中含有大量的鹽，全球海水中含有鹽類總質量約為5億億噸。而氯化鈉又是含量最高的鹽。氯化鈉除了食用外，它還是海洋化學工業原料。如何從海水中提取氯化鈉？海水是一種混合物，通過蒸發除去水，可以得到粗鹽。粗鹽中有哪些雜質？分為可溶性雜質和不溶性雜質。從宏觀角度分析不溶性雜質是泥沙，可以通過溶解、過濾、蒸發，除去。而可溶性雜質呢、從微觀角度分析就是SO42－、Mg2＋、Ca2＋，學生在學完復分解反應的內容之后就會想到通過沉淀的方法除去。這三種離子可通過加入Ba2＋OH－CO32－分別除去。除雜的要求是不能引入其它離子，又該選擇什么具體物質？學生經過討論認為BaCl2、NaOH、Na2CO3是最佳選擇。除雜試劑選好，順序如何？最后如何調節PH值？這些都是我們必須考慮的問題。隨著問題的不斷出現，學生求知的欲望越來越強。最后各小組經過激烈討論并加以修改和完善。同學們得出以下完整的除雜流程圖

宏微聯系是化學學科區別于其它學科最具特征的思維活動方式，而化學符號（用語）是化學學科的通用語言，不但能從微觀角度上解釋物質的組成與變化也可以從宏觀層面上描述物質的狀態與其性質，是表征宏微關系的重要紐帶。通過海水中氯化鈉的提取，很好地培養了學生從宏觀辨析與微觀探析角度分析與解決實際問題。

二、通過從海帶中碘離子的檢驗，培養學生科學探究與創新意識

習題1、海帶中碘離子的檢驗

①灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻；

②在濾紙中滴加稀硫酸及雙氧水，然后加入幾滴淀粉溶液；

③用剪刀剪碎海帶，用酒精潤濕，放入坩堝中；

④海帶灰轉移到小燒杯，加蒸餾水，攪拌，煮沸，過濾

（1）合理的步驟是：

（2）證明含碘的步驟是_______：現象是_______：

（3）反應的離子方程式是_______：

（4）請設計一種檢驗提取碘后的水溶液中是否還有單質碘的簡單方法。

此習題的設計是以必修2第四章的實驗4－2為基礎，著重來培養學生的實驗探究能力。讓學生建立起實驗的操作、目的、結論之間的實質性練習。問題（1）要求學生能夠對海帶提碘的實驗進行完整的復述，對相關實驗儀器的正確使用也起到了復習的效果。問題（2）出現了滴入淀粉溶液變藍的現象，證明了I2的存在。I2在海帶中是不存在的，海帶中只有I－，在酸性條件下，H2O2氧化I－得到了I2.同學經過討論完成。問題（3）的離子方程式書寫，教師要加以把關，鞏固離子方程式書寫的兩個關鍵質量守恒和電荷守恒，最后得出正確結論2I－＋H2O2＋2H＋＝I2＋2H2O。教師還可以拓展提問除了用雙氧水氧化I－，還可以選擇哪些物質？選擇氯氣，酸性高錳酸鉀，稀硝酸等等。綜合考慮選擇雙氧水和氯氣最為合適。問題（4）可以讓學生課后去探究，拓展他們的實驗能力。實驗探究是化學學習的重要方式，教師在教學過程中應指導學生依據實驗目的設計并優化實驗方案，認真規范的完成實驗操作，對獲得的信息數據進行加工，尊重事實和證據，能夠客觀分析現象，培養他們敢于質疑和批判的創新精神。

三、從海水中提取溴，培養學生證據推理能力

地球上99%的溴以Br－的形式存在于海水中，整個海水中溴儲量可達100萬噸，所以人們也把溴稱為“海洋元素”，但溴在海水中含量僅為6.5x10－3%，鹽鹵和海水是提取溴的主要來源，我國主要采用空氣吹出法進行海水提溴。部分流程如下

（1）反應釜1中Cl2作用是什么？依據的反應原理？

（2）吹出塔中，用熱空氣將溴吹出，利用了Br2的什么性質？目的是什么？

（3）吸收塔為什么用碳酸鈉溶液代替SO2水溶液吸收Br2？

（4）反應釜2中的離子方程式？

此習題是課堂教學原型的變式，側重點放在工藝流程上，剖析其中的物質轉化關系，Cl2氧化，碳酸鈉溶液吸收，蒸餾塔蒸餾得到單質溴。目的是培養學生初步學會收集各種證據，發現背后的分離提純與富集原理。對物質的性質及其變化提出可能的假設進行分析推理，確定形成科學結論所需要的證據，預測物質及其變化的可能結果，建立解決復雜化學問題的思維框架。

四、通過從海水中提取鎂元素的到單質鎂，培養學生科學態度和社會責任

鎂主要以化合態的形式存在于地殼和海水中，海水中鎂總儲量約為1.8X1025t，目前世界上60%的鎂是從海水中提取的，通常采用的方法如下

上述方法提取鎂的成本很高，能耗巨大，生成1公斤的鎂大致需要消耗10公斤的煤。同時還會產生不少的CO2的排放，引起溫室效應。這時可以向學生提出問題，假如你是一位企業家，就海水提鎂的項目從原料來源，生產成本，環境保護、廠址選擇角度你有哪些建議？小組討論匯報，從能源角度多用太陽能，廠址選擇靠近海邊。通過真實的數據和化學情境讓學生學會辯證看待人類發展中遇到的問題，努力通過化學知識和技術去解決問題。積極參與有關化學問題的社會決策，合理利用化學資源。初步學會應用循環經濟，綠色化學樹立可持續發展的思想。達到人與環境的和諧共處。

葉瀾教授曾經說過“課堂應是向未知方向挺進的旅程，隨時都有可能發現意外的通道和美麗的風景，而不是一切都必須遵循固定線路而沒有激情的行程。”化學以其概念、原理揭示了自然界物質的變化規律。它要求教師在課堂教學過程中創設真實的學習情境，以發展性的問題為線索，將探究的過程還給學生，把思考的樂趣讓給學生，把知識的構建留給學生。從而讓學生在學習過程中掌握方法獲取知識、形成能力，培養情感、態度與價值觀。將教學過程轉變成學生發展核心素養過程，真正實現從“知識教學”走向“核心素養”。