基于學科核心素養的高中化學教學實踐

農雪影

[摘? ?要]在“最簡單的芳香烴——苯”的教學中，以化學史“苯的結構的發現”為情境，讓學生通過拼裝紙質儀器、動手操作、實驗探究等活動，有效構建苯的知識模型和檢驗氣體的一般裝置的思維模型，發展學生的 “證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”等化學學科核心素養。

[關鍵詞]苯;化學學科核心素養;紙質儀器

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）05-0061-03

為落實“立德樹人”的教育根本任務，充分發揮課程在人才培養中的核心作用，《普通高中化學課程標準（2017年版）》提出了包含五個要素的高中化學學科核心素養，即“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”。化學學科核心素養是一個有機體，其各個要素不是孤立存在的，彼此在內容上相互交融，在邏輯上相互依存。下面，筆者結合自身的教學經驗談談基于學科核心素養的高中化學教學實踐。

一、核心素養為導向的教學觀重建

觀念是行動的指南，任何改革都是從觀念開始的，教學改革也不例外。以核心素養為導向的教學改革必須確立以核心素養為導向的教學觀念[1]，它包含如下三大基本教學理念。

基于“立德樹人”的教學：真正的教學是教人，而不是教書，學科教師不是教學科，而是用學科來教人，這是培育學科核心素養首先必須確立的教學觀念。

基于課程意識和學科本質的教學：教師的課程意識就是教師對課程的理解、看法、觀點和態度。教師不能就教學論教學，就教學談教學，而一定要有課程的高度和課程的視野。學科本質是學科核心素養的基因和內核，基于學科本質的教學是走向核心素養的必然要求。

基于學生學習的教學：學是教學的出發點和落腳點，教學的重心在學而不在教，教學應該圍繞學來組織、設計、展開。

基于“立德樹人”的教學是就教學方向而言的;基于課程意識和學科本質的教學是就教學內容而言的;基于學生學習的教學是就教學主體而言的。

二、基于學科核心素養的教學設計——以“最簡單的芳香烴——苯”的教學為例

1.教材分析及目標確定

本節課是人教版高中化學選修5第二章第二節的內容，在此之前，學生已經在必修2中學習了苯的結構和化學性質，在選修5的第一章中學習了研究有機化合物的一般步驟和方法，因此，本節內容既是已學知識的深化和提升，又為今后有機合成和推斷的學習奠定基礎。另外，溴苯的制備是有機物的制備、提純的良好素材，產品的產率和純度是實際化工生產中需要解決的重要問題。

2.教學過程

（1）創設情境，導入課題

【史實引入】1856年，W.H.Perkin 合成了第一個人造染料——苯胺紫，1857年建廠生產，取得了極大的成功。但是，他并不知道所采用的原料和得到的產物的化學結構，他的成功全憑經驗和運氣，因此十年后發展就減慢了。工業的持續發展迫切需要理論研究的推動，首先要解決的問題就是母體化合物——苯的結構問題[2]。

設計意圖：滲透有關苯胺紫的化學史，突出苯的化合物在染料工業中的重要貢獻，體現化學學科的價值。

（2）傳統手段與現代技術相結合，破解苯的結構難題

【問題1】從煤焦油中研究一種陌生的有機物的一般步驟和方法是什么？

師：接下來讓我們穿越回到19世紀初，利用現代技術手段來解決苯的結構難題。

【討論】討論分離出苯的方法，并結合苯的質譜圖、核磁共振氫譜圖研究元素分析法。

【問題2】在科技不發達的年代，科學家通過什么方法來推測苯分子的結構？

【學生實驗】苯分別與液溴、酸性高錳酸鉀溶液反應。

設計意圖：將傳統的化學實驗手段和現代波普技術相對比，突出科技的巨大作用，幫助學生建構研究有機物的一般步驟和方法的認知模型。

（3）自主協作、多元互動，深入探究苯的性質

【問題3】苯和液溴反應是取代反應還是加成反應？如何證明？

【問題4】 根據如下查閱的資料①②③，你認為檢驗HBr氣體的實驗需要注意哪些事項？

資料②：HBr氣體與空氣接觸易形成白霧。 HBr氣體溶于水得到的溶液顯強酸性;液溴有毒，還會腐蝕塑料、橡膠等。

資料③：苯和液溴在FeBr3的催化作用下劇烈反應，放出大量的熱;當與水接觸時，FeBr3會發生水解從而失去催化活性。

【探究活動】以小組為單位，利用提供的紙質儀器組裝一套檢驗HBr氣體的實驗裝置（學生設計的部分裝置如圖1、圖2、圖3），并用膠水將儀器粘貼在大卡紙上，標注所裝藥品的名稱，指明各裝置的作用。活動結束后各小組派代表上臺展示交流。

【觀看視頻】播放苯和液溴反應的創新實驗視頻，讓學生觀察現象，得出結論。

設計意圖：通過動手拼裝儀器裝置的活動，讓學生體驗氣體檢驗的一般方法，發展“科學探究與創新意識”素養;讓學生獲取資料中的信息，結合已學的元素化合物知識及生活經驗進行探究推理，發展“證據推理與模型認知”素養。

（4）深化知識，解決實際生產問題

【展示】有機物制備的一般裝置：三口燒瓶+冷凝回流裝置。

【思考1】如果用這套裝置來制備溴苯，產率高還是低？為什么？

【思考2】制得的粗溴苯中可能含有哪些雜質？如何獲得純凈的溴苯？

【投影】溴苯的提純工藝。

設計意圖：拓展深化知識，通過溴苯的制備和提純，讓學生掌握提高有機物純度和產率的科學方法，強化有機實驗裝置，并在解決實際生產問題中培育實踐能力和科學精神。

三、教學反思

1.活動是學科核心素養形成的主要路徑

要讓學科知識和學生的思維活起來，首先必須讓學生動起來。本節課需要用到的實驗藥品苯和液溴都有毒，課堂演示受限，如若采用微型實驗則不利于學生對有機實驗裝置和有機反應的理解。在這種情況下怎么開展學生活動呢？如何突破“苯和液溴的反應不是加成反應而是取代反應”這一教學難點呢？是讓學生死記硬背結論，還是讓他們通過動手實踐、親身體驗、感悟，從而把知識轉化為素養呢？

面對這些問題，課堂上筆者設計了讓學生用紙質儀器動手拼裝檢驗HBr的裝置這一活動。雖然每個小組設計的裝置各不相同，有的沒有檢驗溴蒸氣是否被完全吸收，有的沒有尾氣處理裝置，但是經過交流討論后學生的思維逐漸變得嚴密，對檢驗HBr氣體的裝置的設計方案形成統一的認識，最終構建起檢驗氣體的一般裝置的思維模型：氣體制備裝置→除雜裝置→除凈裝置→檢驗裝置（防倒吸）→尾氣吸收裝置。在解決問題的過程中，學生的思維得到了進一步發展。

而且紙質儀器是使用軟件“億圖圖示”繪制的，打印后再讓學生進行剪裁，大小規格跟真實的玻璃儀器相仿，很逼真，學生都愛不釋手。課后，學生興致勃勃地用紙質儀器玩起了游戲，一個學生隨機抽出一個儀器，由另外一個學生說出儀器名稱以及儀器的使用事項。紙質儀器不僅使學生驚嘆于化學之美，還讓學生感覺到化學不再陌生。

2.開放式探究活動有利于激活思維，培養實踐能力和創新意識

筆者在省級賽課中執教后，有同行認為設計的這一探究活動過于開放，提供的儀器太多，進出導管不固定;儀器選擇自由度大，僅HBr氣體的發生裝置至少有3種選擇，可以用圓底燒瓶，也可以用試管、錐形瓶等;防倒吸裝置也有多種，可以用干燥管、倒扣漏斗，也可以用聯合裝置等。選擇的多樣化，使得拼裝過程耗時過長。

于是， 有人建議：只繪制一套裝置圖，按照氣體制備裝置、除雜裝置、除凈裝置、檢驗裝置、尾氣吸收裝置剪裁成A、B、C、D、E五個大部分，打亂順序，課堂上只需要讓學生重新排序粘貼即可。這樣降低活動的自由度，學生在3～5分鐘就可以完成。

的確，在有限的課堂活動時間內，這個辦法確實解決了節奏和時長等現實問題。但是，答案標準化、固定化的同時，也就沒有了預設之外的來自學生的意外的精彩答案，沒有了無限的可能性帶來的思維風暴，學生的創新能力也就無從體現。由此可見，能力只有在需要能力的活動中才能得到培養，素養也只有在需要素養的活動中才能得以形成。

3.閱讀、思考、表達有助于素養的形成

在本節課的教學中，筆者并沒有直接告訴學生HBr和HCl氣體一樣易溶于水，需要防止倒吸，以及不能用溴水代替液溴等實驗注意事項，而是提供查閱的文獻資料，讓學生通過閱讀獲取信息，思考如何利用信息解決問題，經過整理后用語言來表達自己的思維。學生唯有經過信息輸入、信息加工、信息輸出這一系列的認知環節，才能更好地培養學科核心素養。就像我們進食一樣，一定要經過咀嚼、吞咽、消化、吸收這幾個程序，食物才會轉化為人體所需的營養元素。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 余文森.核心素養導向的課堂教學[M].上海：上海教育出版社，2017.

[2]? 胡宏紋.有機化學（上冊）[M].北京：高等教育出版社，2013.

（責任編輯 羅? ?艷）