引導學生自主學習，培養化學核心素養

劉星

【摘要】中學生已經有了一定的自主學習能力，很多化學知識可以在教師的引導下開展“猜想預測——實驗驗證——歸納補充”的自主學習模式，在自主學習的過程中科學思維得以發展、核心素養得以提升。本文以“二氧化硫的性質”教學為例，探索引導中學生開展自主學習物質性質的一套較為高效的步驟和方法：1.引導學生根據物質的類別和化合價等因素頭腦風暴式預測物質的性質，啟發科學思維;2.引導學生設計簡單易操作的實驗驗證物質的性質，發展科學思維;3.引導學生查找資料補充和完善物質的性質，歸納整理形成知識體系，促成模型建構，完善科學思維。

【關鍵詞】自主學習;核心素養;物質性質;二氧化硫;科學思維

核心素養是指個體在面對現實生活情境時，能運用自身知識、觀念、思想和方法解決真實問題時所表現出來的關鍵能力與必備品格。化學學科的核心素養具體包括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、實驗探究與創新意識、科學精神與社會責任等五個方面。

物質的性質是中學化學學習的重點，中學生所學的化學物質往往與社會、生活聯系較為緊密，高中生學習化學時已經有了一定的基礎，也有了一定的實驗能力，這為引導學生自主學習，培養學生“科學精神”“ 學會學習”“ 實踐創新”等化學學科核心素養，發展科學思維奠定了基礎。高中化學必修一第四章第三節“硫和氮的氧化物”中的“二氧化硫”，從所處課程模塊看，屬于必修模塊的學習內容，屬于基礎知識;從化學學科核心素養看，幾乎涉及化學學科核心素養五個方面的所有內容。因而 “二氧化硫”的性質知識應作為高中化學的核心知識來教學。教學中可通過物質分類、實驗探究、證據推理等過程，引導學生對二氧化硫的性質等知識自主學習與建構，在自主學習過程中培養和提升核心素養。

筆者認為，引導高中生自主學習物質性質可以按如下步驟和方法進行（以“二氧化硫的性質”為例）。

一、引導學生根據物質的類別和化合價等因素頭腦風暴式預測物質的性質，啟發科學思維

物質的性質包括物理性質和化學性質，物質的物理性質一般包括顏色、狀態、氣味、溶解性、熔點、沸點、硬度、密度等，學習二氧化硫的物理性質時，先引導學生聯想：想到二氧化硫，你會聯想到什么？（汽車尾氣、燃煤燃燒的產物……）根據這些我能預測到的二氧化硫的物理性質有那些呢？（把能預測到的二氧化硫的顏色、狀態、氣味、溶解性、密度等物理性質列舉出來），化學性質又有哪些？（把能預測到的二氧化硫的化學性質列舉出來）

從物質類別看，二氧化硫屬于非金屬氧化物，我們知道很多非金屬氧化物是堿性氧化物，那么我們可以怎樣設計實驗證明二氧化硫是否屬于堿性氧化物呢？（引導學生設計出實驗方案）

從化合價角度來看，二氧化硫又會具有哪些性質呢？（引導學生畫出含硫物質的價類二維圖）：

從含硫物質的價類二維圖中預測出二氧化硫應該既有還原性又有氧化性，那么我們可以設計那些實驗來驗證二氧化硫的還原性和氧化性呢？（引導學生列舉出來）

教學實錄：

【提問】想到二氧化硫，你會聯想到什么？

【學生思考回答】汽車尾氣、燃煤燃燒的產物……

【提問】根據你對二氧化硫的了解你能預測到的二氧化硫的物理性質有那些？請在筆記本上列舉出來。

【學生書寫】顏色：無色（紅色、黃色……）

狀態：氣態（液態……）

氣味：刺激性氣味（無味、不知道什么氣味……）

溶解性：可溶于水（不溶于水、不知道……）

熔點：較低（……）

沸點：較低（……）

密度：比空氣大（……）

【交流預測依據】學生1：我知道酸雨很大程度是二氧化硫導致的，但我并沒有看到這個過程空氣中有有色氣體，所以我認為二氧化硫是無色的;

學生2：我看汽車尾氣好像是有顏色的，烏黑、紅褐色，所以我預測二氧化硫是紅色的;

學生3：憑直覺我覺得二氧化硫是氣體;既然是氣體，熔點、沸點肯定較低;

學生4：二氧化硫能導致酸雨，我覺得它可溶于水;

學生5：通過計算我得出二氧化硫的相對分子質量是64，比空氣的平均相對分子質量29要大，所以它的密度大于空氣。

……

【提問】你會怎樣預測二氧化硫的化學性質？

【學生思考回答】學生交流討論后典型回答1：我覺得從類別來看，二氧化硫屬于非金屬氧化物，我猜應該是酸性氧化物，所以我預測二氧化硫可以分別與水、與堿、與堿性氧化物反應;

學生交流討論后典型回答2：二氧化硫中硫元素的化合價是+4價，從含硫物質的價類二維圖可以看出，+4價的硫元素既不是最高價也不是最低價而是處于中間價態，所以二氧化硫應該既有還原性又有氧化性;

……

以上思維過程可謂科學思維中的猜想和推理。

二、引導學生設計簡單易操作的實驗驗證物質的性質，發展科學思維

化學是一門與實驗相關的自然學科。預測的物質的性質是否符合事實，還需“實踐”來檢驗。在化學學習中，探究實驗能幫助學生把猜測變為真實的知識;另外，通過設計和改造實驗方案，使學生了解科學探究的普遍方法，培養創新意識;實驗過程同學們相互合作完成實驗操作、觀察記錄實驗現象，對實驗現象進行加工并獲得結論，能培養學生的科學態度、科學思維和合作意識，實驗也是提升學生對化學學科興趣的重要手段。實驗探究可以說既是化學學科核心素養的重要要素，也是培養學生化學學科核心素養的重要方法。

“二氧化硫的性質”學習中，對二氧化硫的性質有了猜想后，設計實驗進行驗證是“檢驗真理”的途徑。實驗設計應考慮到實際因素，盡量設計簡單易操作現象明顯的實驗。

教學實錄：

【展示并提問】向學生展示充滿二氧化硫氣體的集氣瓶，說說現在你知道了二氧化硫的哪些物理性質，哪些你可以設計什么樣的實驗得出？