圍繞核心素養的“以學定教”教學

[摘? ?要]以《氯水的組成》的教學為例開展“以學定教”式教學，對以情境為線索、以知識為載體、以素養為目標的教學實踐進行探索。

[關鍵詞]核心素養;以學定教;教學實踐;氯水的組成

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）32-0059-03

2018年1月16日，教育部發布了新的課程方案和課程標準。新的課程標準凝練了學科核心素養，明確了學生學習相應學科課程后應形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。其中化學學科核心素養包含“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”“科學態度與社會責任”五個方面的內容，體現了化學學科的本質特征。如何圍繞學科核心素養，精選教學內容，創設真實情境，變革學習方式，將“立德樹人”的根本任務真正落實到學校教育教學的具體實踐中，是擺在一線教師面前的重要任務。

一、發展學生化學學科核心素養的教學模型

培養學生學科核心素養，需要讓他們置身于各種復雜多樣的真實情境中，在有意義的任務和活動中不斷實踐、反思、討論和質疑，學會整合、應用已有知識與經驗分析，解決各種復雜和陌生的問題。這就需要揚棄“知識取向、教師講授，操練為主”的傳統教學模式，轉而追求以素養為本位、以學生為中心的、“自主—合作—探究”式的學習方式[1]。基于此，筆者開展了以情境為線索，以知識為載體，以素養為目標，以“以學定教”為主要教學方式的實踐活動。

“以學定教”就是以學生的情況來確定教師教什么、怎么教以及教的程度，即教師要了解學生，知道學生已知什么、想知道什么、是怎樣學習的，以便教師的教學更符合學生的實際，更有效[2]。據此，我們設計了如圖1所示的教學模型。

圖1反映了情境、知識、素養、教學方式這四者的關系。教師從學生的實際情況出發，創設能夠激發學生學習興趣的教學情境。教學情境可以由一個一個的問題串組成，通過問題串，引導學生開展深入而持久的學習。教學情境是學生開展學習的線索，如果只在課堂開始的時候用一下，線索就斷了，學生學習的興趣將難以持久，深入持久的學習活動就不容易發生。因此，一節課應盡可能由一個教學情境貫穿始終。學生在教師創設的情境中，不是簡單地識記知識，而是運用知識去解決真實問題，在解決真實問題的過程中，學生的核心素養得到了發展。在這個過程中，教師要引導學生去思考、去合作、去探究，將學生的知識、能力、素養推上一個新的高度，實現學生的成長，為新一輪的“以學定教”做好準備。

二、發展學生化學學科核心素養的教學實踐

筆者以《氯水的組成》的教學設計和實施來展示如何在物質組成教學中發展學生的化學學科核心素養。“氯水”是學生進入高中以來學習的第一種較復雜的混合物，其物質成分較多，還存在著可逆反應，組成成分會隨時間而變化。如何讓學生正確認識到其中存在的各種微粒？這當然要通過實驗來探究，即以實驗中的宏觀現象為證據，通過證據推理使宏觀現象與微觀粒子一一對應，形成邏輯關系。這個證據推理過程應該由學生通過獨立思考或者相互合作來完成。在這個過程中學生運用各種科學方法，形成各種科學思想，進而發展化學學科核心素養。可以用圖2來表示發展學生化學學科核心素養的《氯水的組成》基本教學思路。

【實驗探究1】觀察一瓶新制飽和氯水的顏色，并與氯氣比較，推測氯水中可能存在的微粒。

面對這樣一個簡單的問題，許多學生無法做出“氯水中含有Cl2分子”的推斷，說明在學生的思維中，宏觀現象與微觀粒子之間的邏輯聯系比較薄弱，亟待發展學生的“宏觀辨識與微觀探析”素養。宏觀物質是微觀粒子的聚集體，物質的宏觀性質是若干微觀粒子性質的綜合表現。雖然我們無法真切地看見微觀粒子，但是我們可以通過物質的宏觀性質來“推斷”單個或幾個微觀粒子的行為表現，這個過程體現的是“宏觀辨識與微觀探析”的研究范式。氯氣是黃綠色的，說明氯氣中含有黃綠色的微觀粒子，而氯氣是Cl2分子的聚集體，可以推斷出Cl2分子是黃綠色的。氯水是Cl2分子分散在水中形成的分散系，氯水呈淺黃綠色，說明氯水中含有Cl2分子。學生查閱教材不難發現，常溫下，1體積水能溶解2體積氯氣[3]，按照這一觀點，飽和氯水的顏色應該比氯氣深。而現在學生看到的氯水是“淺”黃綠色，比氯氣顏色淺，這是為什么呢？學生預測，氯水中的Cl2分子可能發生了反應。那么，可能發生哪些反應？如何來證明呢？

【實驗探究2】氯水中加入硝酸銀，有白色沉淀生成，再加稀硝酸，白色沉淀不溶解。

大多數學生都能推斷出氯水中含有Cl-離子，但也就到此為止了，基本上還不會運用氧化還原的原理進行更深入的分析判斷。從Cl2分子到Cl-離子，有新物質（Cl-離子）出現，說明發生了化學反應，而且是氧化還原反應，其中氯元素化合價降低。化合價有降必有升，那么化合價升高的物質是什么呢？

【實驗探究3】將氯水滴在pH試紙上，黃色的pH試紙先變紅后褪色。

pH試紙變紅，說明氯水中含有H+離子。pH試紙褪色，說明氯水中含有能使pH試紙褪色的物質。使有機色素褪色的現象稱之為漂白，pH試紙褪色就是一種漂白過程。因此在氯水中含有一種有漂白作用的物質，科學家最終證明，這種物質是次氯酸（HClO）。次氯酸中氯元素為+1價，即反應中化合價升高的物質。據此可以寫出氯水中存在的反應：

Cl2+H2O=H-+Cl-+HClO

在氯水中，水分子要遠遠多于Cl2分子，隨著反應的發生，溶液中Cl2分子應該會完全反應，溶液也應該是無色的。為什么氯水一直保持著淺黃綠色呢？

【實驗探究4】一瓶NaClO溶液，一瓶鹽酸溶液，然后分別取少許加入一個無色的試劑瓶中，稍作振蕩，觀察現象：瓶內迅速產生黃綠色氣體，溶液呈淺黃綠色。

黃綠色的氣體是氯氣，這個實驗說明鹽酸可以和NaClO溶液反應，生成氯氣。反應的過程為，鹽酸先和NaClO反應生成HClO，然后鹽酸再和HClO反應，生成氯氣。通過這個實驗，我們可以形成如下推斷：氯氣溶于水的過程中，氯氣和水發生反應，生成鹽酸、次氯酸，同時鹽酸和次氯酸又可以反應生成氯氣和水，導致氯水中的氯分子不能與水分子完全反應，使氯水呈現黃綠色。像這樣在同一條件下，既可以正向進行，又可以逆向進行的反應，我們把它稱為可逆反應。據此可以將氯氣和水的反應改寫為可逆反應：

Cl2+H2O[?]H++Cl-+HClO

學生觀察到，從上課開始到現在，氯水的顏色似乎一直在變淺。那么，氯水中各種物質的組成是否也在改變呢？

【實驗探究5】用強光光照新制氯水，利用數字化傳感技術對氯水的pH變化進行測定。實驗數據記錄如圖3所示：

用強光光照氯水，利用數字化傳感技術對氯水中的O2濃度變化進行測定。實驗數據記錄如圖4所示：

觀察光照后的氯水，顏色呈無色，說明在光照的過程中，溶液中的氯分子在不斷地轉化、減少，直至消失。光照氯水的過程中，H+、O2都在增加，而H2O在光照下不會分解，HCl、Cl2都不含氧元素，因此只有HClO有可能在光照下發生分解，生成O2和HCl，使溶液中的H+、O2增加。據此可以寫出HClO分解的反應方程式：

2HClO=2H++2Cl-+O2↑

因為次氯酸的分解，導致氯水中次氯酸和鹽酸的逆反應減少，而氯分子與水的反應仍在不斷進行，最終溶液中的氯分子不斷地減少，直至消失，所以光照后的氯水呈無色。

以上實驗探究過程中，發展學生化學學科核心素養的過程可以整理如下表所示：

在這個過程中，學生通過實驗探究，觀察實驗中的宏觀現象，再通過證據推理、模型認知，得出氯水中的微粒組成，形成關于氯水中微粒組成的基本觀念。學生形成觀念以后，要對觀念進行運用，才能使形成的觀念得到鞏固，即運用氯水中的微粒組成，來解釋更多的宏觀實驗現象。可以用圖5來表示學生物質組成觀念的形成與鞏固過程：

【實驗探究6】取一定量的飽和氯水與CaCO3粉末混合，觀察到少量氣泡，氯水的黃綠色褪去，靜置后取上層澄清溶液四份，分別進行以下實驗：

①一份滴加鹽酸，產生大量氣泡;

②一份滴加NaOH溶液，出現白色沉淀;

③一份用酒精燈加熱出現白色沉淀;

④將有色布條浸入第四份溶液，布條立即褪色。

由上述實驗現象推測該澄清溶液的主要溶質是什么？

上層澄清溶液滴加鹽酸產生大量氣泡，這氣泡一定是CO2氣體，原澄清溶液中一定存在CO[2-3]或HCO[-3]，但原澄清溶液中存在Ca2+，所以不可能存在CO[2-3]，一定存在HCO[-3]。這樣就可以解釋實驗②中，為什么滴加NaOH溶液會出現白色沉淀：OH-與HCO[-3]反應，生成CO[2-3]，CO[2-3]再與Ca2+反應，生成CaCO3沉淀。也可以解釋實驗③為什么會出現白色沉淀：加熱時，溶液中的Ca（HCO3）2分解，生成CaCO3沉淀。實驗④說明原澄清溶液中存在HClO。那么氯水中的黃綠色是如何褪去的呢？氯水中的HCl和CaCO3粉末反應，生成Ca（HCO3）2，導致氯水中HClO和HCl的逆反應逐漸減少，最終氯水的黃綠色褪去。飽和氯水與CaCO3粉末發生反應的化學方程式為：2Cl2+2H2O+2CaCO3=Ca（HCO3）2+CaCl2+2HClO。

三、發展學生化學學科核心素養的教學反思

建立對宏觀物質的微觀認識，是學生形成對物質世界的科學認識的重要基礎，是培養學生科學精神的重要內容，是中學化學教學的重要任務。學生通過科學探究、證據推理、模型認知等科學方法，透過物質的宏觀現象認識物質的微觀本質，在了解物質的微觀本質的基礎上，運用變化觀念、平衡思想、創新意識等科學思想，在更高層次上理解物質的宏觀現象。在這個不斷循環往復的過程中，學生逐步深化了對物質在宏觀、微觀兩個層面上的理解，學生的科學精神與社會責任逐漸得到了發展。可以用圖6來表示高中化學物質組成教學中各化學學科核心素養之間的聯系。

學生化學學科核心素養的形成，是化學基本知識和技能、化學思維方法與學科思想等長期共同作用的結果。化學學科核心素養不能通過大量記憶知識或反復訓練技能來實現，而是通過大量感性材料的積累，不斷思考、質疑和探究，然后抽象提煉形成理性經驗，再將形成的經驗規律用于指導學習實踐，并在學習實踐中不斷鞏固、完善和發展，最終才能成為自覺、科學的化學思維慣性[4]。

[? 參? ?考? ?文? ?獻? ]

[1]? 楊向東.如何基于核心素養設計教學案例[N].中國教育報，2018-05-30（5）.

[2]? 陳曉勇，梁杏娟.“以學定教，以教導學”在高中化學教學中的實踐與反思[J].教學與管理，2014（1）：57-58.

[3]? 王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書·化學 （必修1） [M].南京：江蘇教育出版社，2014.

[4]? 尹慶后.核心素養要落地，學習方式必須變[N].中國教育報，2016-09-14（5）.

（責任編輯 羅? ?艷）