基于邏輯思維構建的化學核心素養(yǎng)發(fā)展

鐘捷

【摘 要】 “物質(zhì)性質(zhì)和變化的探究”是《普通高中教科書·化學（必修1上冊）》（蘇教版）——專題2“研究物質(zhì)的基本方法”中第一單元“研究物質(zhì)的實驗方法”的內(nèi)容。筆者在工作中發(fā)現(xiàn)，很多高中教師在教學此部分時，往往把重點依然放在物質(zhì)分離提純、離子檢驗等傳統(tǒng)內(nèi)容的講解上，而對該部分僅作簡單介紹甚至一帶而過。該部分內(nèi)容雖然不與前面的物質(zhì)分離提純及檢驗直接相關，但是作為研究物質(zhì)的實驗方法的擴展環(huán)節(jié)，可見教材編寫者對于高中階段化學實驗探究以及科學過程邏輯思維構建的重視，因此筆者結合關鍵能力與核心素養(yǎng)的培育，針對該部分的教學進行了整體設計與思考。

【關鍵詞】 邏輯思維? 核心素養(yǎng)? 化學

一、基于關鍵能力建立的教材分析

“物質(zhì)性質(zhì)和變化的探究”這一部分的內(nèi)容可擴展性強，教材的出發(fā)點是讓學生了解開展科學探究的一般步驟，使學生認識到“從問題和假設出發(fā)確定研究目的、依據(jù)研究目的設計方案、基于證據(jù)進行分析和推理”這種邏輯思維的建立，對于化學乃至科學研究的重要意義。本部分內(nèi)容的學習放在“物質(zhì)的分離提純”“物質(zhì)的檢驗”之后，因此能夠培養(yǎng)學生的“證據(jù)推理與模型認知”這一化學學科素養(yǎng)，并對高中化學的理論及實驗學習起到承上啟下的作用。

根據(jù)普通高中化學課程標準（2017年版，2020年修訂），在化學科學與實驗探究過程中，學生應當能夠認識科學探究的核心意義，即進行科學解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應用的科學實踐活動。通過對科學探究過程的了解，構建嚴密的思維邏輯：提出問題——設計方法——實施實驗——獲取證據(jù)——建構模型——評價結論。

二、基于探究教學現(xiàn)狀的學情分析

在學習“物質(zhì)性質(zhì)和變化的探究”這一階段的內(nèi)容之前，高一學生已完成物質(zhì)的分離提純的基本課程學習，初步掌握了物質(zhì)的分離提純方法。同時也已完成物質(zhì)的檢驗實驗課程，對利用化學反應來檢驗溶液所含的某些離子有了一定的理論與實驗認識。

值得注意的是，現(xiàn)階段高中化學的實驗探究部分多以教材提供的實驗為主，學生仍停留在重復實驗并確認課堂所學的實驗現(xiàn)象階段，缺乏對科學實驗過程的自主性認識。學生對實驗現(xiàn)象好奇心強，但是抽象——具象思維能力與推理能力不足，理論概念與實驗分析關聯(lián)意識薄弱。

因此針對本環(huán)節(jié)，學生學情的以下兩個方面是值得去重視并加以改變的：一是要改變課堂以教師教學為主的教學方法，將學生處理知識的地位提升到更為主動的層次;二是對于課程所涉及的實驗，不采用預設結果的傳統(tǒng)實驗形式，而是更注重學生實驗設計及操作能力的提高。

三、基于邏輯思維構建的課程設計

針對以上課程內(nèi)容及學情現(xiàn)狀的討論，課堂教學設計的核心思路為學習開展化學研究的基本方法，重點在實驗探究過程的邏輯思維構建。本課程的核心思路包含以下幾個環(huán)節(jié)：

第一環(huán)節(jié)：物質(zhì)性質(zhì)變化基本知識的回顧。

首先給學生演示通入二氧化碳后的紅色石蕊花的實驗視頻，讓學生總結二氧化碳的性質(zhì)及變化，引導學生回顧性質(zhì)及變化的宏觀、微觀描述，鞏固變化觀念，并在此基礎上從理論引入本課時的實驗。

第二環(huán)節(jié)：金屬的性質(zhì)和變化研究。

從學生相對熟悉的鐵的金屬物理化學性質(zhì)入手進行討論，同學生一起回顧現(xiàn)階段掌握的關于鐵的相關性質(zhì)。接著結合鐵與鋁都是金屬這一共同點，讓學生嘗試分析鋁的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)。在此基礎上，展開分組實驗，指導學生熟悉基于現(xiàn)有模型認知預測未知物質(zhì)的方法，讓學生實踐驗證對鋁的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)推測的正確性。

第三環(huán)節(jié)：雙氧水分解速率的條件實驗研究。

學生在初中階段已經(jīng)接觸過用雙氧水制備氧氣的實驗，能夠定性認識雙氧水分解的速率與反應是否使用催化劑有關。為了解雙氧水分解速率是否與其他因素有關，例如溫度、濃度等能否影響雙氧水的分解快慢，可以通過實驗探究得出結論。基于以上思路，和學生共同探討雙氧水分解速率影響因素的實驗設計，并展開分組實驗。試驗結束后，讓學生總結實驗結果，并結合實驗結果以典型的單一變量原則為例進行介紹，讓學生注意科學研究的細節(jié)。

第四環(huán)節(jié)：邏輯體系總結，課外知識擴展。

對實驗相關結果及結論進行邏輯思路整理，讓學生明確本課時的內(nèi)容。基于雙氧水分解進行課外拓展，展示科研文獻資料，提升學生的科學素養(yǎng)，養(yǎng)成良好科學態(tài)度。

四、基于核心素養(yǎng)發(fā)展的教學反思

本課時內(nèi)容具有較高的發(fā)散性，但是教學時不應過度展開，仍然要緊扣課本核心知識點。應當更多地引入現(xiàn)實生活情境，引導學生在生活中學習并應用課堂上掌握的研究方法及思想。可以安排課后對學生提出自主研究的要求，選擇合適的課題開展探索并在適當?shù)氖录蠓答伣Y論。不論是現(xiàn)實情境引入還是課后自主探究，必須讓學生牢牢把握從實際應用到科學理論這一聯(lián)系過程的邏輯思維構建，從而實現(xiàn)核心素養(yǎng)的提升。

綜上所述，化學學科作為一門連接實驗與理論的學科，在微觀顆粒上進行的探索與分析往往不能直接觀測，對規(guī)律的解釋也比較抽象。實驗教學通常較為重視微觀規(guī)律在宏觀現(xiàn)象上的展示，但是卻相對忽略了規(guī)律模型的建立過程，尤其是規(guī)律探索過程的邏輯體系，正是化學家甚至一般科學研究思考能力的一種體現(xiàn)。通過邏輯思維的構建過程，能夠讓學生從一般性的層面理解科學研究的含義與內(nèi)涵，并據(jù)此設計實驗和有效探索，進而展開證據(jù)推理和知識建構。因此，通過合理開展化學研究中的邏輯思維教學，能夠為學生的高中階段學習提供可靠的思維發(fā)展方向，使學生的學科核心素養(yǎng)實現(xiàn)持續(xù)進步。

參考文獻

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