淺談“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養在課堂教學中的實現

李強 王瑞欣 楊松林

摘要：系統分析評價2018年河南省高中化學省級優質課樣本，揭示高中化學核心素養之一“宏觀辨識與微觀探析”在高中課堂的實現情況，通過合理探究與反思，使高中化學核心素養的培養更具可操作性，同時為優化和改進學科教學提供啟示。

關鍵詞：省級優質課;宏觀辨識與微觀探析;教學實踐啟示與反思

文章編號：1008-0546（2019）09-0025-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.09.007

一、研究背景

《普通高中化學課程標準（2017年版）》將高中化學學科核心素養確定為“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”和“科學態度與社會責任”5個維度，新課標的修訂提出“核心素養”融合并引領“三維目標”，彰顯基礎教育從傳道授業到解惑育人的發展。“立德樹人”具體到高中課堂實現，就是讓學生通過自主、探究與合作等多樣化學習，形成和發展化學思維方式、探究能力、學科觀念，從而樹立和發展科學精神和價值觀[1]。

隨著新課程標準的修訂，“核心素養”備受關注，廣大化學教育研究者及一線中學教師也都積極參與到“落實核心素養到日常教學中”的討論與探究中。然而關于化學核心素養的培養仍有很多問題值得我們去思考和實踐，如何根據不同的教學內容和教學環節體現化學學科核心素養的5個維度？如何真正將核心素養融入到日常教學中？核心素養培養的著力點究竟在什么地方？等等，這些問題都需要廣大化學教育工作者不斷實踐探究、提煉總結，才能使核心素養的培養具有現實意義，并潛移默化地影響學生日后的工作與生活。

正是基于對上述問題的思考，筆者借助所在高中承辦的“2018年河南省高中化學優質課大賽”這一機遇，以河南省優質課為分析樣本，著重研究高中化學核心素養之一“宏觀辨識與微觀探析”在當前高中課堂的實現情況。省優質課在一定程度上能夠較好地反映一個地區的化學課堂的教學水準，同時也能展示當前公開課的基本樣貌，具有很強的代表性。本文對樣本進行分析并合理反思，以期使高中化學核心素養的培養更具可操作性，同時為優化和改進學科教學提供啟示。

二、關于“宏觀辨識與微觀探析”的內涵與教學實踐分析

1.對“宏觀辨識與微觀探析”的內涵分析

“宏觀辨識與微觀探析”是從分子、原子層次對物質結構、性質、能量轉變等及其相互關系的基本認知[2]，是化學學科的重要觀念，也是解決問題的思維視角。該維度是化學核心素養的第一個維度，足見其重要性。其具有明顯的學科特征，與宏觀一符號一微觀三重表征的化學思維與學習方法具有一致性。

通過高中化學課程學習，學生直觀觀察或借助一定的儀器或技術間接觀察認識物質的存在形態和變化是宏觀的，而后通過化學符號或文字進行描述，即為宏觀辨識。然而，人類認識世界的過程往往是宏觀到微觀，從現象到本質的探究。具體到化學學科從物質結構和性質相聯系的視角再探析，即為“微觀探析”[3]。由宏觀性質聯系微觀結構，從微觀結構推測宏觀性質，從而形成“結構決定性質”的化學學科觀念，能從普遍聯系和相互作用、宏觀微觀相結合解決化學相關實際問題。

2.對“宏觀辨識與微觀探析”的教學實踐分析

我們甄選“2018年河南省優質課大賽省級優質課”中的前兩名課例來分析“宏觀辨識與微觀探析”在教學活動中表現行為與方式。

【案例1】楊老師授課內容：烷烴，選自高中化學《選修5》，是《必修2》中“最簡單的有機物——甲烷”的拓展與延伸。本節課從生活中常見的烷烴人手，從結構類推性質，通過探究烷烴的性質初步建立從結構角度學習有機化學的模式。

教學流程如下：（1）趣味魔術引入新課：通過趣味魔術——火焰掌，手掌中泡沫燃起熊熊大火，引起學生興趣。（2）感受烷烴，了解烷烴的物理性質：揭秘魔術中吹起泡沫的氣體是烷烴，并根據烷烴碳原子數與沸點變化曲線圖，引導學生思考所用烷烴氣罐中的成分是什么？為什么選擇這種成分？進而展示大量烷烴的直觀素材，通過交流討論總結出烷烴的物理通性。（3）實驗探究，感知烷烴的化學性質：首先從生活中的燃料人手，了解烷烴的可燃性;而后類比甲烷與氯氣的取代反應，遷移探究液態烷烴與液溴的取代反應。通過實驗創新，實現了實驗微型化、微量化、綠色化，解決了液溴使用過程中可能產生危害和污染的問題，利于學生開展分組實驗。并通過同屏傳送技術，實時呈現學生實驗現象，便于小組交流，實現了實驗可視化。最后通過學生交流討論、產物驗證得出結論。（4）學以致用，體驗學科價值：通過調查身邊的烷烴來源及用途、設計丁烷的安全使用手冊等活動，感受化學物質的價值。

從整節課的教學流程來看，較好展現了“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養，通過炫酷的魔術激發學生學習興趣，自然切入本節課的主題——烷烴，同時提供大量的直觀素材，分別從沸點、密度、溶解性等多角度引導學生感受烷烴的物理通性，豐富了感性認知，蘊含了宏觀辨識素養目標的培養;通過分析討論，從組成上總結烷烴物理性質的相似性與遞變性，發展了微觀探析的核心素養。講授烷烴的取代反應時，基于學生的前認知分析，創造性地設計了液態烷烴與液溴反應的創新實驗（圖1，圖2），使學生更加直觀地觀察到實驗現象，真實感受到烷烴取代反應的發生。前認知即學生現有知識的數量、熟悉度和組織方式，由學生當前能回憶起的事實、概念、理論所組成。前認知決定了學生對知識的理解和掌握程度[4]。學生在《必修2》內容中“最簡單的有機物——甲烷”，已經了解了甲烷和氯氣可以發生取代反應，這屬于學生的前認知部分。但甲烷與氯氣的取代反應為氣一氣混合型，操作繁瑣、難以控制且現象不明顯，多為教師演示實驗，難以開展學生分組實驗，學生很難從宏觀看到、感受到烷烴取代反應的過程。本節課創新性地設計了烷烴取代反應的液一液混合類型，操作簡單。易于控制，可以開展學生隨堂分組實驗。

本節課的創新點：（1）利用進樣瓶和微量進樣器實現了裝置的微型化、藥品的微量化，帶硅膠墊的進樣瓶保證了實驗的密閉性，用微量進樣器添加液溴，可有效防止液溴的泄漏可能引發的危害。（2）利用慢拍、延時拍攝等技術手段，記錄實驗現象，通過同屏傳送技術實現了微型實驗可視化，便于學生交流討論，分析探討實驗結果和可能出現的異常。

化學是一門以實驗為基礎的學科，然而在當前的高中化學課堂中，常常因為實驗操作復雜繁瑣，所需藥品危害性較大等現實原因，很多教師選擇不做實驗，學生也習慣于在教室中“聽”實驗，通過大腦“想”或“背”實驗，在題海中“練”實驗，這無疑是不恰當的常見現象。又或者教學過程中不少實驗由于實驗現象不明顯或實驗效果不好，造成學生不能很好地觀察現象、理解和掌握所學內容。由于實驗效果呈現不佳，學生無法從宏觀角度進行觀察、感知，也難以進一步從微觀探析結構和本質，不利于培養學生能適應終身發展和社會發展所必備的素養。

因此，通過多種直觀素材的展示和利用現代化信息技術與傳統課堂相結合，更加直觀地觀察物質存在狀態和變化現象，多角度探析變化本質，是“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養在課堂教學中的一種實現方式。

【案例2】丁老師授課的內容：生活中兩種常見的有機物第1課時乙醇，選自人教版《必修2》。乙醇是學生比較熟悉的物質，又是典型的烴的含氧衍生物，本節課通過建立結構一性質一用途的有機物學習模式，讓學生認識官能團對有機物性質的重要影響。

教學流程如下：（創設問題情境）乙醇化身為一個有生命的小精靈，開始一段奇幻之旅，逐步揭示乙醇的結構、性質和用途。（1）“小朋友”對“小乙醇”的印象：結合乙醇在生活中的相關內容通過學生歸納、總結得出乙醇的物理性質。（2）“小乙醇”遇上“水龍王”：水龍王說它與小乙醇有血緣關系，這從何說起，又該如何證明？根據乙醇的分子式利用球棍模型拼插出乙醇可能的兩種結構，通過乙醇和水與鈉的實驗對比確定乙醇結構，乙醇在結構上與水有相似之處，證明了小乙醇與水龍王確實有血緣關系。進而引入官能團的概念，使學生認識官能團對有機物性質的重要影響。（3）“小乙醇”遇上“銅大哥”：發生火災，銅大哥被燒黑了，小乙醇設法把銅大哥變回了原樣。根據問題情境設計“銅盒實驗”，通過學生分組實驗交流討論，驗證了乙醇的催化氧化反應。（4）“小乙醇”遇上“重鉻酸鉀老弟”：重鉻酸鉀老弟在玩捉迷藏，小乙醇施魔法將重鉻酸鉀紅色外衣變成了綠色，使其可以藏在草叢里。根據創設情境揭示其中的奧秘是乙醇將重鉻酸鉀還原成綠色的三價鉻離子，并指出現實應用，是酒駕檢測的原理。（5）回顧“小乙醇”一路的奇幻之旅，說明了乙醇是一種具有重要用途的有機物。

本節課的一大亮點在于情境創設。以“小乙醇”奇幻之旅為主線，貫穿始終，將乙醇的結構、性質及用途恰當地融入其中，使學生跟隨“小乙醇”的奇幻之旅，不知不覺中學習和掌握了所學內容，寓學于玩。素養是人在特定的情境中綜合運用知識、技能和態度解決問題的高級能力[5]，因此素養的培養離不開特定情境的創設。現實教學過程中，教師創設特定情境，并以此為主線，將教學內容融入其中，從而引領各個教學環節。特定情境的創設為學生知識的構建提供了載體，持續激發、調整學生的認知活動、情感活動和實踐活動，逐步構建學生的知識體系。

具體到“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養，本課通過特定情境的創設，問題探究推動，一條主線貫穿始終，使學生逐步形成對乙醇性質、結構和用途的宏觀感知，對于乙醇的結構和具體性質的微觀實驗探究，又進一步強化了學生的宏觀認知。一堂好課就是全體學生興致盎然地投入到教師設定的課堂中，由老師引導著興致勃勃地學習，在不知不覺中掌握所學內容，潛移默化地形成學科思維，而后意猶未盡地發現一節課居然這么快就結束了，期待著下次上課。

因此，創設特定情境，并以此為主線將學習內容融人其中，讓學生整體宏觀感知，配以適當的學生活動，使學生綜合利用知識、技能和態度進行探析，解決實際問題也是“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養在課堂教學中的一種實現方式。

3.關于“宏觀辨識與微觀探析”在課堂中的實現的再思考

總體來看，這兩節優質課的授課教師及其團隊均投入了巨大的精力和熱情，每一節課都有著嚴謹的教學結構、鮮明的任務版塊、合理的時間安排，并從不同角度展現了“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養在課堂教學中的實現形式，為高中化學核心素養的培養提供了具有可操作性的啟示。

有關核心素養在課堂教學中的落實，筆者建議：（1）聚焦核心知識點，深刻理解具體化學知識的背景和歷史脈絡，節選最具育人價值的知識點作為核心知識點。（2）聚焦核心素養培養的目標達成，學生能力培養目標的設定不宜太寬泛，不能脫離教學實際空談核心素養的培養，應做到因需設計，在具體的核心知識點教學中，滲透核心素養的培養。

參考文獻

[1]劉凱.化學核心素養培養的課堂效度評析[J].化學教學，2017（5）：19-22

[2]徐光憲.21世紀的化學是研究泛分子的科學[J].中國科學基金，2002（2）：70-76

[3]吳星.對高中化學核心素養的認識[J].化學教學，2017（5）：3-7

[4] 王強.初探高中化學概念教學的優化策略[J].中學化學教學參考，2015（4）：1-3

[5]張華，論核心素養的內涵[J].全球教育展望，2016（4）：18-22