基于核心素養培養的高中化學核心概念的教學研究

劉情

◆摘 ?要：在高中化學課程中化學平衡是四大平衡理論的核心概念，具有發展學生核心素養的豐富素材。從情境入手，通過問題驅動、實驗探究、證據推理、歸納升華等研究方法，優化教學設計，落實發展核心素養的目標。加強對化學平衡核心概念的理解，可以更好地理解和掌握化學中的幾大平衡問題，在今后的學習中產生遷移。

◆關鍵詞：核心素養;“化學平衡”;核心概念

一、基于高中化學核心素養的教學內容分析

“化學平衡”是中學化學的重要教學內容，必修教材與選修教材均有涉及。必修2第二章第3節中介紹化學反應的限度，使學生認識可逆反應，初步建立化學平衡的概念。縱觀整個高中階段的化學課程體系，平衡體系是一個非常重要的模塊，化學教材中的平衡體系包括化學平衡、溶解平衡、電離平衡、水解平衡等，化學平衡是這一平衡體系的核心，對深入認識化學及其他平衡具有理論的指導意義。

在高中化學課程中化學平衡是四大平衡理論的核心概念。在核心素養導向下，應該用化學核心概念、主干知識統領高中化學教學，幫助學生從具體的事實、概念、原理、反應、用途等繁雜而散亂的知識中跳出來，站在更高的位置上培養學生的化學學科素養，圍繞化學學科的核心概念圍繞核心概念進行教學研究，對于讓學生建立理解性的學習，讓學生學會學習，對于中學生發展核心素養落實到具體學科教學中，培養學生的科學素養，為終身學習奠基，培養“全面發展的人”具有重要意義。

二、基于高中化學核心素養的教學目標確定

1.通過觀察蔗糖晶體在飽和溶液中外形不斷變化有的小晶體長大有的棱角消失但是總質量不變。以及二氧化硫催化氧化生成三氧化硫反應到一定時間后，各物質濃度不再隨時間而變化的宏觀實驗現象的引領。對溶液中蔗糖晶體的溶解與結晶，SO2、O2、SO3分子的結合與分解進行微觀探析，建立化學平衡的概念。

2.通過信息處理和證據推理概括出化學平衡的特征，歸納可逆反應達化學平衡狀態的判斷方法。

3.在實驗探究過程中，可以控制某些條件來建立新的平衡，逐步樹立“變化觀念與平衡思想”。

4.將核心概念的認識活動和社會責任、探究能力建立起聯系。

三、基于高中化學核心素養的教學過程設計

教學環節一：情景引入。

【學生】學生觀察飽和蔗糖溶液中晶體形狀的變化情況，回答以下問題。

問題1：蔗糖晶體形狀的變化。

問題2：蔗糖晶體的總質量是否會發生變化。

[設計意圖]在飽和溶液、電解質電離等概念基礎上，從宏觀現象到微觀過程。通過觀看蔗糖晶體溶解——結晶的模擬動畫，知道角“補”上去了質量卻不變，是因為晶體溶解的速率與結晶速率相等，達到了動態平衡，為溶解結晶平衡觀念的形成提供事實依據。

教學環節二：觀察圖畫及動畫SO2與O2反應的動畫，分析SO2與18O2催化反應后，含有18O的粒子有哪些？

【設疑】結合圖畫和動畫，在外部條件不變情況下，反應到一定時間后，反應物、生成物濃度不再隨時間變化的原因是什么，反應有沒有停止？為什么最終SO2和SO3都存在18O？

[設計意圖]各物質濃度不再隨時間而變化，結合食鹽晶體的溶解結晶平衡，引導學生對實驗現象進行信息處理，學生經過思考討論、演繹推理，歸納出化學平衡狀態和化學平衡的特征等概念。通過描繪化學平衡形成過程的速率——時間圖像，直觀展示化學平衡構建過程中正逆反應速率與物質量的變化關系。核心素養的培養目標指向“宏觀辨識與微觀探析”“信息處理與證據推理”。

教學環節三：學生分組實驗，感受條件改變對反應速率的影響。

1.溫度對化學反應速率影響的實驗探究。在三支相同的試管中分別加入2～3ml約5%的H2O2，然后在每一支試管中滴加2滴1mol/L的FeCl3溶液后立即套上氣球（大小相同）。等三支試管上的氣球大小差不多相同時，同時置于三個溫度不同的燒杯中（分別為熱水中、常溫和冷水中）觀察現象。

2.催化劑對化學反應速率影響的實驗探究。

如圖1所示，在三個相同的帶活塞的漏斗中分別加入2～3mL約5%的H2O2，然后在一支試管中滴加2滴1mol/L的FeCl3溶液，另一支試管中加入少量MnO2固體。同時向三支試管中放入漏斗中的全部溶液，觀察紅墨水上升情況。

[設計意圖]化學平衡概念的學習是有層次的，必修階段只要求從定性角度認識化學平衡狀態的概念、特征，通過實驗探究知道化學平衡是動態的、相對的、建立是有條件的，為以后的學習做鋪墊，滲透核心素養“變化觀念和平衡思想、科學探究與社會責任”的培養教育功能。

教學環節四：探討高爐尾氣之謎。

高溫條件下，高爐煉鐵的主要反應是高溫條件下Fe2O3+CO=Fe+CO2。煉鐵生產中，高爐的尾氣總還余有CO，體積分數約為0.22～0.28。

【設疑】100多年前，人們曾增加高爐的高度，延長CO與Fe2O3的接觸時間，可尾氣中CO的體積分數仍然約為0.22～0.28，是什么原因？

[設計意圖]展示與實際生產生活相關聯的情境，學以致用，增加高爐的高度，只能延長反應時間，不能提高CO的利用率，檢測學生對化學平衡概念的理解，使學生感受所學知識與生活息息相關，認識研究可逆反應限度的必要性和實際意義，將化學平衡的認識活動與社會責任感的培養建立起聯系。

四、高中化學核心素養導向下的核心概念教學反思

充分利用核心概念特點，從多角度認識核心概念，可以改變和完善學生的知識體系和認知結構，在學習過程中滲透化學學科思維、學科觀念、實驗探究、科學精神和人文精神，學習必備知識和培育關鍵能力，學生的化學核心素養將在更高層次得到培養與落實。

參考文獻

[1]蘭萍秀.高中化學核心素養導向下的核心概念教學——以“化學平衡”教學為例[J].福建基礎教育研究，2018.