基于核心素養培養的高中化學教學實踐

黃有進

摘 要：本文主要基于高中化學核心素養基本內涵為出發點，闡述了化學平衡教學中核心素養的構建策略，在課堂教學實踐中通過引導學生構建概念模型以及數學模型幫助學生更好地理解化學平衡相關的知識，逐漸培養學生的化學核心素養。

關鍵詞：核心素養;高中化學;教學實踐;化學平衡

高中化學教學不僅僅要引導學生掌握一定的化學知識，還應當將學生化學核心素養培養列為重要的教學內容，為學生綜合素養的全面發展提供促進作用。2017年版課程標準對于高中化學“化學平衡”教學，在原本的教學要求的基礎上又新增了一部分內容要求。為了充分落實化學學科核心素養培養，教師可以根據新課程標準中對于化學平衡教學要求以及這一部分教學內容的特點重新明確教學目標。

一、高中化學核心素養概述

《化學課程標準（2017年）》中將化學核心素養劃分為5個維度：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[1]。高中化學核心素養屬于學生需要具備的科學素養當中不可或缺的一種，對于學生綜合素養培養起著關鍵性的影響作用。它還體現了學生透過化學視角認識世界和解決實際問題的關鍵能力與必備品格。

二、“化學平衡”教學中學生核心素養構建策略

（一）化學平衡教學過程中的難點問題

之所以以“化學平衡”為例研究學生核心素養培養策略，主要是因為很多學生在學習高中化學平衡時會遇到不少的學習困難，花費很多時間最終也沒有取得良好的學習效果。經過課堂實踐、作業反饋和學生調查，我發現學習過程中主要存在以下問題：

1.核心概念不明。許多學生在理解其中化學反應速率以及化學平衡等核心概念時，沒有真正理解概念的內涵，把握概念的特征，抓住概念的應用條件，拓寬對概念的理解從而掌握概念的應用。

2.平衡思想缺失。很多學生在學習這部分知識時，并沒有平衡思想，而對這部分知識的學習，最重要的就是要建立變化觀念和平衡思想，當學生缺乏平衡思想時，就很難理解平衡的變化觀念，也很難去感受“靜”中有“動”，“動”“靜”結合的客觀規律。

3.缺乏模型思想。“化學平衡”這部分化學知識學習更加考驗學生的思維能力，學生沒有模型思想，就無法掌握有效的學習方法和技巧，也很難利用模型解題思想來解決“化學平衡”學習過程遇到的難點問題。

（二）“化學平衡”教學中核心素養的構建

“化學平衡”教學過程主要涉及化學核心素養當中的變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知，為了幫助學生更好地學習“化學平衡”相關的化學知識中的重難點知識，應當逐漸培養學生的建模思想。因此在教學過程教師應當引導學生逐漸建立概念模型和數學模型，以此來提高學生對于化學平衡知識的理解和掌握，逐漸培養學生的化學平衡思維能力，從而為化學核心素養培養提供促進作用[2]。

1.概念模型的建構

在建立概念模型時，學生應當通過所學的化學平衡概念構建完整的化學平衡知識體系，這樣可以幫助學生重新認識其中的化學平衡概念，并且還能夠與以前所學的知識進行有機結合。“化學平衡”這部分教學內容中主要的概念模型有化學反應速率概念模型、有效碰撞概念模型、化學平衡狀態概念模型以及化學平衡移動概念模型等。教師在引導學生建立概念模型時，可以按照選擇相關概念、繪制概念模型圖、增加概念模型圖關聯關系以及增加概念模型附屬關系的步驟進行。

2.數學模型的建構

數學模型的建立主要是將數學手段當中的數學語言、數學方式以及數學圖像等應用到化學平衡知識解題當中，并且逐漸形成相關的思維模型[3]。“化學平衡”教學過程主要需要學生構建v--t圖像、c--t圖像、平衡常數表達式、平衡“三段式”等模型。教師可以引導學生按照準備、分析、建模、求解以及檢驗等步驟來實施“化學平衡”知識數學模型的構建。并利用這些數學模型，來解決有關定性分析、定量表示、生產率以及轉化率等計算。

三、基于核心素養培養的高中“化學平衡”教學

（一）高中化學平衡教學中概念模型的建構

1.復習回顧環節。教師可以引導學生先進行知識回顧，繪制濃度商Q與化學平衡常數K的概念模型[4]，如圖1所示。學生在建立概念模型過程中對所學知識得到進一步的理解和鞏固，并且其知識建構能力也得到進一步的提高，學生對模型認知以及證據推理這一化學核心素養也得到了有效培養。

圖1 化學平衡移動概念模型

2.新課導入環節。為了吸引學生的學習興趣，教師可以播放黑枸杞真假辨別方法相關的視頻，引導學生觀察黑枸杞泡水之后再分別加入白醋或者小蘇打，其顏色的變化。這種與學生生活較為貼近的教學情境可以快速激發學生的學習興趣以及探究欲望，并且直觀地感受到化學平衡移動與外界環境條件改變之間的關系。

3.實驗探究與分析推理環節。教師引導學生主動探究影響化學平衡移動的因素，設計濃度、溫度變化對于化學平衡移動的影響的探究實驗，然后學生進行分組實驗，認真觀察實驗現象，記錄實驗現象及相關的數據，并對其進行分析。

實驗1：濃度對化學平衡的影響。通過改變濃度觀察Fe3+（aq）+3SCN-（aq）Fe（SCN）3（aq）平衡體系變化情況，此過程應注意控制單一變量和對照實驗。設計生成物濃度及反應物濃度變化，分析Q與K，來判斷平衡移動方向。在實驗過程，學生可以通過實驗現象變化以及微粒變化兩個角度進一步感受化學平衡體系。另外，教師引導學生了解濃度對平衡移動影響的意義，如指導合成氨工業生產等，這對于學生“模型認知”能力的提高以及“變化觀念與平衡思想”學科素養的落實均具有有效的促進作用。

實驗2：溫度對化學平衡的影響。通過改變溫度探究2NO2（g）N2O4（g）△H<0平衡體系變化情況。學生通過觀察實驗現象，不難得出改變溫度對平衡的影響。教師通過引導學生分析教材給定的不同溫度下的平衡常數（溫度在298K時K=6.80，333K時K=0.601），讓學生明白溫度對化學平衡的影響與平衡常數的內在聯系。

通過上述的實驗探究，學生主動參與課堂，培養了學生科學探究精神及創新意識。并且依靠已經建立的Q、K判斷化學平衡的概念模型，可以幫助學生分析化學平衡發生移動的原因。這種證據--推理--結論的學習模式中，提高了學生分析推理能力，正好契合高中化學核心素養培養中“證據推理”教學目標。

4.模型建構與完善。在課堂總結過程中，教師要引導學生構建條件改變后化學平衡發生移動的概念模型，進一步增加概念模型圖關聯關系，如圖2所示。在這一環節，學生對化學平衡移動概念模型不斷進行加工和完善，最終逐漸形成完整的知識網絡圖，使原本孤立狀態的概念和原理更加系統和清晰，學生的模型意識以及課堂學習效率均能夠得到有效提升，最終有效地形成學生化學學科核心素養。

圖2

（二）高中化學平衡教學中數學模型的建構

為了引導高中學生逐漸建立平衡思想，更好地理解相關的化學反應，可以依靠平衡常數K作為化學反應方向的判斷依據，以此來提高其簡潔性以及可遷移性。教師可以引導學生將化學符號和數據分析進行有效融合，不僅有助于學生數學性思維素養的形成，還能夠為學生化學知識的橫向關聯以及縱向深入提供促進作用[5]。比如，工業合成氨反應N2+3H22NH3為例，教師可以創設溫度不變時，氮氣和氫氣不同初始濃度下，引導學生利用平衡“三段式”法及平衡常數不變的規律，列出關系式，計算氫氣轉化率。通過計算學生可以發現，在可逆反應中轉化率與原料投放量之間的關系。最后，教師還可以對知識進行延伸，運用到其他的可逆反應中去，設平衡常數K值為定值，利用“三段式”模型計算與分析，引導學生逐漸了解轉化率變化與化學方程式中系數的關系。除了通過方程式計算之外，學生還可以繪制化學反應變化相關的曲線，這樣可以獲得更加直觀的印象。在這一過程，學生逐漸養成了“數證”思維習慣以及數形結合的思想，這對于學生化學素養以及綜合素養的提升都具有重要影響。

結束語

在核心素養培養的背景下，對學生進行化學核心素養培養不僅可以提高學生的化學學習能力，還能夠促進學生綜合素質的提高。以“化學平衡”教學為例，從教學設計和教學過程實施入手，轉變傳統的教學理念，對課堂教學理念和方法進行革新。教師要不斷加強對于化學核心素養的理解，運用多種核心素養構建方法以及策略進行化學素養培養的教學實踐，并且要及時反思和總結教學工作中的不足之處，在提高學生化學核心素養的基礎上，為學生的全面發展提供助力。

參考文獻

[1]劉凱、張賢金、吳新建.化學核心素養培養的課堂效度評析——以"化學平衡的移動"為例[J]化學教育，2017（5）：19-22

[2]徐莉涵.基于化學學科核心素養的"化學平衡"學習探究[J]中學化學教學考，2020（4）：17-17.

[3]楊帆，戚艷俠.利用疑難問題發展學生學科核心素養——以“化學反應速率與化學平衡”為例[J]中學化學教學參考，2019，（004）：73-75.

[4]修鳳艷、馬顏紅、王梅."化學平衡理論"的教學思考[J]中學化學教學參考，2017（10）：28-28.

[5]羅桂山.新高考背景下的化學學科核心素養培育[J]中學化學教學參考，2019（12）：1-3.