基于提升學(xué)科核心素養(yǎng)的“化學(xué)方程式”學(xué)習(xí)進(jìn)階的思考

朱水娟

摘要：為提高初中化學(xué)方程式教學(xué)的針對性和有效性，分析了化學(xué)方程式知識(shí)的學(xué)習(xí)進(jìn)階，結(jié)合學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)科能力培養(yǎng)要求，探討化學(xué)方程式進(jìn)階學(xué)習(xí)中各階段教學(xué)設(shè)計(jì)，以養(yǎng)成學(xué)生對化學(xué)方程式內(nèi)涵理解和外部運(yùn)用的能力。

關(guān)鍵詞：化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng);化學(xué)方程式;學(xué)習(xí)進(jìn)階;教學(xué)思考

文章編號(hào)：1008-0546（2021）03-0034-03 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.007

發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力是我們化學(xué)教育教學(xué)的根本目標(biāo)，也是我們當(dāng)下化學(xué)教學(xué)中面臨的巨大挑戰(zhàn)。如何在平時(shí)的教學(xué)中落實(shí)好這個(gè)目標(biāo)是我們一直要思考和追求的。專家倡導(dǎo)圍繞“少而精”的學(xué)科核心概念設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)進(jìn)階，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)[1]?；瘜W(xué)方程式是化學(xué)學(xué)習(xí)中一個(gè)典型的學(xué)科核心概念，是用來表示物質(zhì)變化規(guī)律的一種符號(hào)語言，對整個(gè)中學(xué)階段的化學(xué)學(xué)習(xí)有著巨大的統(tǒng)攝力，具有核心概念的四條標(biāo)準(zhǔn)：中心性原則、工具性原則、終身性原則、進(jìn)階性原則[2]。對剛接觸化學(xué)啟蒙的初中生來講，正確認(rèn)識(shí)化學(xué)方程式有一個(gè)較長的認(rèn)知漸進(jìn)過程，教師要對教學(xué)實(shí)踐中學(xué)生出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析反思，查找學(xué)生出問題的根源，并對化學(xué)方程式進(jìn)行學(xué)習(xí)進(jìn)階研究，幫助學(xué)生養(yǎng)成對化學(xué)方程式內(nèi)涵理解和外部運(yùn)用的能力。

一、化學(xué)方程式知識(shí)的特點(diǎn)及學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐存在的問題

1.化學(xué)方程式知識(shí)的特點(diǎn)

（1）分階段學(xué)習(xí)：

初中2012年人教版九年級(jí)化學(xué)上冊第五單元課題1中對化學(xué)方程式的定義是：用化學(xué)式來表示化學(xué)反應(yīng)的式子，叫做化學(xué)方程式。從定義中我們可以看出要正確書寫某一個(gè)化學(xué)方程式必須要有兩個(gè)知識(shí)儲(chǔ)備：物質(zhì)的化學(xué)式及物質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。而正確書寫物質(zhì)化學(xué)式及判斷能否發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)又要有其他的知識(shí)儲(chǔ)備（見圖1）。所以化學(xué)方程式其實(shí)是分階段學(xué)習(xí)的，各部分知識(shí)聯(lián)系緊密，內(nèi)隱于課程教材知識(shí)體系中并隨知識(shí)層次的推進(jìn)而逐漸縱深發(fā)展，形散而神不散。

（2）化學(xué)方程式書寫的復(fù)雜性：

一條正確的化學(xué)方程式既要符合客觀事實(shí)又要遵守質(zhì)量守恒定律?？陀^事實(shí)來源于對物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的掌握;遵守質(zhì)量守恒定律進(jìn)行配平則需要學(xué)生敏銳的觀察力、對反應(yīng)機(jī)理內(nèi)在理解力及方法技能的嫻熟，是一個(gè)很復(fù)雜的思維操作過程。

2.學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐中存在的問題

與化學(xué)方程式所關(guān)聯(lián)的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)廣及物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的復(fù)雜性和具體問題情景中信息處理的思維難度，都導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)方程式的難度。即使經(jīng)過幾輪的中考總復(fù)習(xí)，在中考中書寫化學(xué)方程式仍常見以下錯(cuò)誤：書寫化學(xué)方程式不規(guī)范、不完整;缺反應(yīng)條件或瞎寫條件、缺配平、缺“↑”“↓”或多標(biāo)瞎標(biāo)、元素符號(hào)寫錯(cuò)、化合價(jià)寫錯(cuò)、原子團(tuán)寫錯(cuò)、化學(xué)式中的數(shù)字標(biāo)錯(cuò)位置，這些錯(cuò)誤其實(shí)都是因?yàn)閷瘜W(xué)方程式的認(rèn)知停留在表面，不能透過現(xiàn)象看本質(zhì)而造成的。當(dāng)然學(xué)生的問題也折射出教師在教學(xué)中的問題，說明我們對學(xué)生在化學(xué)方程式中化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)還不到位，學(xué)生對化學(xué)方程式還停留在偏重記憶、知識(shí)零碎的狀態(tài)?，F(xiàn)在中考更多的是考查學(xué)生根據(jù)實(shí)際情境信息書寫化學(xué)方程式的能力，而不是考查死記硬背的化學(xué)方程式。即使考查書上出現(xiàn)過的化學(xué)方程式，也是為了解決某個(gè)實(shí)際問題的需要而表達(dá)。

二、基于化學(xué)方程式知識(shí)特點(diǎn)，明確進(jìn)階式教學(xué)的重要性

學(xué)習(xí)進(jìn)階是學(xué)生在一定時(shí)間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和探究某一主題知識(shí)，依次進(jìn)階、逐級(jí)深化的思維方式的描述，在具體教學(xué)實(shí)踐中已得到廣泛應(yīng)用[3]。從化學(xué)方程式概念的進(jìn)階看，涉及多個(gè)概念的要求，這些概念在課程標(biāo)準(zhǔn)中的要求如表1所示。

從表1可以看到物質(zhì)的宏微觀直接指向物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)的宏微實(shí)質(zhì);化學(xué)變化中元素的守恒觀、質(zhì)量守恒觀與一定條件下物質(zhì)的轉(zhuǎn)化觀則指向“變化觀念與平衡思想”和“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”，研究物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的這三種化學(xué)學(xué)科思想和方法，以化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)式子的地位則都包含了。當(dāng)然在研究物質(zhì)化學(xué)變化時(shí)都會(huì)有化學(xué)實(shí)踐，這就對學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”和“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”提出了培養(yǎng)要求。通過學(xué)習(xí)進(jìn)階的教學(xué)設(shè)計(jì)安排，應(yīng)能逐步有效實(shí)現(xiàn)化學(xué)方程式的進(jìn)階學(xué)習(xí)。

三、化學(xué)方程式學(xué)習(xí)進(jìn)階的分析與構(gòu)建

人們在過往已經(jīng)認(rèn)識(shí)到學(xué)科知識(shí)和技能的形成、建立和深化是一個(gè)螺旋式的學(xué)習(xí)過程，學(xué)習(xí)進(jìn)階概念的提出更表明人們應(yīng)該高度關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過程的方法、路徑和階段，以及每個(gè)學(xué)習(xí)階段的預(yù)期水平[4]。初中化學(xué)方程式貫穿整個(gè)初中化學(xué)教學(xué)，每個(gè)階段都有不同的預(yù)期目標(biāo)，中考的選撥作用又為學(xué)生確定了最終的學(xué)習(xí)目標(biāo)，而化學(xué)方程式在學(xué)習(xí)及教學(xué)中存在的問題，需要結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展的情況，分析、梳理學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)方程式知識(shí)的學(xué)習(xí)進(jìn)階，合理規(guī)劃學(xué)生在各階段的概念理解水平，為整體規(guī)劃化學(xué)方程式知識(shí)的教學(xué)，設(shè)計(jì)分段教學(xué)。

1.化學(xué)方程式學(xué)段劃分

初中化學(xué)方程式知識(shí)的學(xué)習(xí)大致可分7個(gè)階段：

第1階段：用文字表達(dá)化學(xué)反應(yīng)的初級(jí)感悟階段。教材第一單元講授物質(zhì)的化學(xué)變化是學(xué)習(xí)化學(xué)方程式的一顆“種子”，第二單元學(xué)習(xí)氧氣的性質(zhì)與制取方法則讓化學(xué)方程式這顆種子開始“發(fā)芽”，用大家熟悉的文字表達(dá)化學(xué)反應(yīng)。例：碳+氧氣■二氧化碳。

第2階段：學(xué)習(xí)用化學(xué)式來表示物質(zhì)的知識(shí)儲(chǔ)備階段。這是學(xué)生學(xué)習(xí)最為困難的一個(gè)階段，抽象的微觀概念：分子、原子、離子;抽象的宏觀概念：元素;抽象的元素性質(zhì)：化合價(jià)，但只有掌握了才能正確書寫物質(zhì)的化學(xué)式，并從宏觀上理解物質(zhì)的組成及物質(zhì)的微觀構(gòu)成，從而為后面化學(xué)方程式的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

第3階段：用化學(xué)方程式來表示物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以及體會(huì)化學(xué)方程式量涵義的基礎(chǔ)階段。知道所有的化學(xué)反應(yīng)都遵守質(zhì)量守恒定律后，開始正式進(jìn)入化學(xué)方程式書寫、涵義、計(jì)算的學(xué)習(xí)。這里學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)是對質(zhì)量守恒定律的理解是否深入、能否正確書寫學(xué)過化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式以及利用化學(xué)方程式定量分析物質(zhì)發(fā)生的化學(xué)變化數(shù)據(jù)背后的化學(xué)原理。

第4階段：結(jié)合物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)理解化學(xué)反應(yīng)，并利用化學(xué)方程式定量分析化學(xué)變化的提升階段。第六單元以碳單質(zhì)、一氧化碳、二氧化碳為載體，快速呈現(xiàn)和鞏固一至五單元知識(shí)。本單元教學(xué)的一個(gè)重難點(diǎn)是能否根據(jù)C、CO、CO2的化學(xué)性質(zhì)來書寫化學(xué)反應(yīng)方程式及利用化學(xué)方程式、質(zhì)量守恒定律進(jìn)行的計(jì)算：據(jù)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)知道原子重新組合的規(guī)律，從而用正確的化學(xué)方程式來表達(dá)，并通過配平化學(xué)方程式體現(xiàn)所有化學(xué)反應(yīng)都遵守的質(zhì)量守恒定律，這是突破化學(xué)方程式書寫難點(diǎn)的一個(gè)重要思維邏輯方法。

第5階段：用金屬為例按類理解所發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的躍進(jìn)階段。下冊第八單元開始，我們初中學(xué)習(xí)物質(zhì)的性質(zhì)開始按類別了，同類物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)既有共性又有個(gè)性，除了從性質(zhì)上理解表達(dá)化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式外，還要站在反應(yīng)類別（置換反應(yīng)）的角度、金屬性質(zhì)活潑性差異來感受化學(xué)方程式的書寫內(nèi)重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合金屬活動(dòng)性順序來理解金屬的化學(xué)性質(zhì)，并正確運(yùn)用化學(xué)方程式進(jìn)行表達(dá)，以及反應(yīng)物或生成物含雜質(zhì)的計(jì)算。

第6階段：酸堿鹽則引導(dǎo)學(xué)生從微粒角度理解化學(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)的升華階段。酸堿鹽的化學(xué)反應(yīng)更為復(fù)雜多變且量大，對學(xué)生來講是更大的挑戰(zhàn)。特別是對酸堿鹽之間的復(fù)分解反應(yīng)條件的理解，必須要站在微粒角度去理解。

例：H'+OH-=H2O，CO32-+2H+=H2O+CO2↑，HCO3-+H+=H2O+CO2↑ NH4++OH-=H2O+NH3↑，CO32-+Ca2+=CaCO3↓這部分也是與高中內(nèi)容中的離子反應(yīng)銜接的。

第7階段：中考總復(fù)習(xí)的靈活書寫化學(xué)方程式及運(yùn)用的內(nèi)化階段。從江蘇南通近三年的中考試卷來看，要求直接書寫書本上的化學(xué)方程式幾乎消失，絕大多數(shù)都是結(jié)合題目信息書寫陌生的化學(xué)方程式，內(nèi)容變化多端，思維強(qiáng)度大。但分值仍占總分接近1/6，60分的滿分卷里占8～10分，對學(xué)生的挑戰(zhàn)難度比較大。在中考總復(fù)習(xí)階段，逐步引導(dǎo)學(xué)生形成書寫化學(xué)方程式的內(nèi)力。

2.化學(xué)方程式學(xué)習(xí)進(jìn)階的構(gòu)建

不同的學(xué)習(xí)階段，需要學(xué)生對化學(xué)方程式的理解層次不同，即有不同的預(yù)期水平。結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況和中考的學(xué)習(xí)目標(biāo)，擬出5個(gè)層次的預(yù)期水平（見表2），并舉例說明對應(yīng)的理解水平和相應(yīng)的教學(xué)思路。水平1到水平5逐級(jí)遞增。

總之，對于初中化學(xué)方程式的教學(xué)，按這種進(jìn)階學(xué)習(xí)的思想、邏輯來指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)可讓知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力，對提高學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)有很大幫助，學(xué)得活并會(huì)在具體的實(shí)際情境中來解決實(shí)際問題。初中化學(xué)新課結(jié)束進(jìn)入總復(fù)習(xí)后，對于化學(xué)方程式重在內(nèi)涵的運(yùn)用上。工業(yè)流程、化學(xué)生活與社會(huì)發(fā)展、科學(xué)探究、物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化、計(jì)算物質(zhì)質(zhì)量等方面，我們可以根據(jù)題目提供的背景知識(shí)靈活運(yùn)用化學(xué)方程式來解決問題。以思維為主線、化學(xué)方程式為手段來分析問題、解決實(shí)際問題是學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)高低得到甄別的一種手段。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭長龍.2017年版普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的重大變化及解析[J].化學(xué)教育，2018，39（9）：41-47

[2]蘆瑾，嚴(yán)文法，田婷娟.中學(xué)化學(xué)核心概念初步遴選研究[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2019（13）：9-13

[3]郭玉英，姚建欣基于核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)進(jìn)階的科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].課程·教材.教法，2016（11）：64-70

[4]麥裕華.高中化學(xué)氧化還原反應(yīng)方程式配平技能學(xué)習(xí)進(jìn)階的探討[J].化學(xué)教育，2014，35（17）：20-23