淺談初中化學學科“變化觀念與平衡思想”的素養培養

朱孔洲

化學核心素養可界定為學生應具備的、能夠適應終身發展和社會發展需要的、具有化學學科特質的關鍵能力和必備品格，主要包括“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”。化學學科核心素養概念的提出，對初中化學教學的影響是深遠的。化學教師需要思考，對化學學科核心素養應當如何理解？化學學科核心素養落地的途徑又是什么？筆者在思考這些問題的時候，結合化學學科核心素養的五個要素，結合具體的教學實踐，得出一個判斷：任何一個化學知識的教學，都不可能讓素養的五個要素得到滿足，比較實際的選擇應當是結合具體的教學內容，分析其中可能培育的核心素養要素，然后努力去實現核心素養要素的落地。

重視變化觀念與平衡思想的培養

初三是學生剛剛接觸化學的階段，根據多年的教學經驗，初中學生學習化學最大的感受就是“變化”，這個變化就是化學變化嗎？“化學反應”成為學生學了化學之后經常說的一個詞。教師要充分利用學生的這種認識，培養學生的變化觀念與平衡思想。當化學反應成為學生在化學課堂上的口頭禪時，意味著學生對化學反應已經形成了一種比較好的直覺性認識，這種直覺認識是變化觀念培養的基礎。

化學學科核心素養視角下的變化觀念，強調的是在變化基礎上培養學生的觀念，變化是化學學科中的基本現象，觀念是學生對化學變化的基本判斷依據。化學變化中的平衡思想，是一個非常重要的理念性認識，絕大多數初中學生在剛剛開始學習化學時，最感興趣的是發生變化的化學現象，而平衡思想卻意味著在“變”的當中存在著“不變”，正是變與不變，使得化學學科表現出與其他學科不同的魅力。本著變化觀念與平衡思想的培養，教師需要在教學中尋找相關的素材，而初步研究發現，“質量守恒定律”就是這一核心素養要素的重要教學素材。

質量守恒定律是相對于化學反應前后物體質量的變化規律而言的，由于學生的生活經驗中，好多事例并不能反映質量守恒，使得這一內容的教學有了更多的挑戰。從學習心理的角度來看，當學生接觸到的事例并不能反映質量守恒的時候，反而是一個較好的教學契機，只要在學生原有認知的基礎上打破平衡，那就會激活學生的學習動力，從而讓學生在建筑質量守恒定律的過程中形成變化觀念與平衡思想。

在實際教學中，教師向學生問了一個問題：生活中的蠟燭燃燒是不是化學反應？蠟燭燃燒前后質量有變化嗎？這個問題學生憑著生活經驗可以很輕易地做出回答，當然前一個問題常常能夠答對的，后一個問題常常是答錯的。教師可以明確告訴學生答案是錯的，從而引發學生的認知失衡——再次達到認知平衡的過程，既是新的化學知識建構的過程，也是變化觀念與平衡思想得到培養的過程。在教學過程中，學生思維的對象肯定是“明明蠟燭燃燒完了，灰飛煙滅，為什么說質量還是守恒的呢”這一問題，有了這個問題，學生在理解蠟燭燃燒這個化學變化的時候，就可以將研究的對象從眼睛觀察到的現象，到整個參與化學反應的過程，學生就認識到類似于燃燒這樣的現象，既要關注有形的蠟燭，也要關注無形的氧氣，還要關注無形的生成物。在化學學習的初始階段，形成這樣的認識，對于后續的學習顯然是有幫助的。

培養學生的變化觀念與平衡思想，可以很好地將學生從無休止的重復運算中解脫出來，讓他們從化學學科特質的角度來認識自己的化學學習，既避免了學習的疲勞感，還可以有效促成化學學科核心素養的落地。

面向認知規律培養變化觀念與平衡思想

要真正培養學生的變化觀念與平衡思想，離不開學生認知的參與。認知是支配學生化學學習過程的最根本的規律，結合學生的認知規律，在“質量守恒定律”的教學中，在上述提出的問題的基礎上，后續的教學，筆者是這樣設計的：

先陳述并提出問題：在蠟燭燃燒的過程中，我們發現質量變少了。在闡述這一點的時候，留一點時間讓學生思考，當學生認同這一點之后，教師再去打破學生的認知平衡：實際上有些化學反應過程中質量還變大了，比如1673年英國著名的化學家波義耳在做加熱金屬的實驗時，發現反應之后金屬的質量就增加了。化學反應的過程中，質量到底是增加了還是減少了呢？這其中有沒有規律呢？這段闡述對學生是有暗示作用的，尤其是“有沒有規律”這個問題，學生基本都知道是有規律的，而在這個想法的驅動之下，他們也會自然地去尋找化學反應過程中質量變大還是變小，又或者是不變的規律。

引導學生設計實驗，尋找判斷質量是否變化的依據。這是變化觀念與平衡思想培養的核心環節，在這個過程中，學生要重點思考兩個問題：一是化學變化，也就是化學反應如何觀察;二是化學反應前后物體的質量關系如何判定。對于這兩個問題的回答，教師可以引導學生以一個具體的化學反應為例，如加熱高錳酸鉀去制取氧氣，或者是金屬錫的煅燒。大量的教學經驗表明，在讓學生思考一些相對抽象的問題時，結合具體的實驗去思考是最佳的辦法，這是因為當學生的思維對象由抽象的問題轉向形象的實驗時，他們的思維就有了真正的載體，問題的思考與解決才會有真正的突破。

教學實踐表明，在真正的完成實驗之前，學生就開始去預想實驗的裝置、實驗現象以及實驗的結果，這是一個將使化學變化在大腦中進行構思的過程，是一個很好的培養學生變化觀念的載體。筆者在化學教學中有一個習慣，就是在做化學實驗之前讓學生去思考：選擇什么樣的實驗器材，如何裝配這些實驗器材，初步想象實驗可能觀察到的現象。可以肯定的講，學生的這一思維加工過程比只做實驗而不思考的效果更好，從變化觀念培養的角度來看，更是有益。再去解決如何判定質量變化的問題，學生所想到的就是實驗前、后注意參與化學反應的特質變化，能夠比較容易的尋找到方法。在確定的方法的基礎上，每一個化學反應前后物質的總質量都是不變的，平衡思想也就建立了起來。

變化觀念與平衡思想是核心素養培育的重要窗口

變化觀念與平衡思想的培養，不僅是讓學生體驗到化學變化、判斷出平衡，關鍵是要讓學生形成觀念與思想。有研究指出，變化觀念與平衡思想的培養，應關注知識框架的構建、思維模型的構建和學生興趣的保護。初中學生的化學學習過程肯定需要興趣的驅動，要保護學生的學習興趣，注重學生的認知規律，要看看學生在某一個具體的化學知識學習過程中會有什么樣的想法，基于學生的想法去因勢利導，才能讓變化觀念與平衡思想順利形成。

化學學科核心素養的培育，實際上是當前化學學科教學的一個終極目標，這個目標的達成需要一個具體的途徑，而結合化學教學的傳統去尋找這一途徑，并不是一件輕而易舉的事情。只有當化學教學途徑中蘊含著化學學科核心素養的要素時，這條途徑才能通往核心素養落地的真正途徑。將變化觀念與平衡思想當做核心素養培育的重要窗口，考慮到的正是學生在化學學習中，變化與平衡是最重要的兩個關鍵詞，這兩個關鍵詞的背后，是豐富的化學反應與現象，以及蘊含在化學現象背后的平衡思想。認識到這一點，就會發現將變化觀念與平衡思想當做核心素養培育重要窗口的意義，正在于變化與平衡的基礎性價值。

通過認知失衡激發學生的探究興趣，通過實驗前的構思強變化觀念，通過實驗的設計與完成得出化學反應前后質量的守恒，這是尊重學生認知規律的體現，也是變化觀念與平衡思想培養的重要途徑。從化學學科核心素養培育的角度來看，變化觀念與平衡思想打開了核心素養落地的窗口，核心素養培育的前景會因此而光明。

■ 編輯/王? ? 波