基于“讀思達”培養化學學科核心素養的教學實踐研究

文/陳春發

引言

閱讀、思考、表達是學生對化學學科知識進行探究的三個不可缺失的基本流程，三者是相輔相成的。其中有意識地閱讀可以引起人們的思考，發人深思會激發表達的欲望，而溢于言表的表達則能使人明智。本文將以蘇教版化學必修二“太陽能、生物質能和氫能的利用”一課為例，談談如何讓學生在對化學知識建模過程中親歷“讀思達”，將方法內化為素養。

一、閱讀是思考的前提，通過閱讀誘發思考、豐富認知內涵

（一）解讀教材——認知化學的基本概念與原理、物質的結構與性質

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》要求學生熟練掌握化學概念與原理、物質的結構與性質。學生只有牢固地記憶化學概念與原理、物質的結構與性質，才能形成自主探究化學知識的思維能力。化學課本中的化學概念與原理、物質的結構與性質等內容體現了化學的抽象性、嚴謹性和實用性，其案例貼近學生的生活、工農業生產，具有典型性和廣泛性[1]。學生反復閱讀課本，才能將知識融會貫通，掌握化學的語言表達、模型認知與證據推理能力，逐步培養化學學科核心素養。

例如，在教學“太陽能、生物質能和氫能的利用”時，教師可以采用下列方法引導學生理解太陽能的概念。

教師可以先要求學生閱讀“太陽能的利用”，再出示與教材不同形式的太陽能的轉化圖（如圖1）。

圖1 太陽能的轉化

師：你從這幅圖中讀懂了哪些知識？

教師一改傳統直接解讀的方法，給足了學生充分表現的機會，通過他們自主閱讀教材，自然地從學生的語言中“套”出他們對太陽能轉化方式的理解。

生1：太陽能可以轉化成各種不同的能量，如熱能、風能、生物質能等。

生2：輻射到地球表面的總功率約為太陽輻射面總功率的5×10-10。

師：由圖1 還可以發現，自然界中利用太陽能最重要、最成功的途徑是什么呢？具體說明其物質、能量轉化的方式。

生3：植物的光合作用。在太陽光作用下，植物體內的葉綠素把H2O、CO2轉化為葡萄糖，進而生成淀粉、纖維素，是光能轉化為化學能的過程；動物包括人攝入體內的淀粉、纖維素能水解轉化為葡萄糖，而葡萄糖氧化生成H2O、CO2，釋放熱量，供給生命活動，是化學能轉化為熱能、機械能等的過程。

師：請同學們根據前面所學的熱化學方程式的表示方法，寫出植物光合作用的熱化學方程式（化學原理）。

生4：6H2O(l)+6CO2(g)→C6H12O6(s)+6O2(g)ΔH=+2804kJ·mol-1

設置目的：教師注重引導學生從圖片解讀與所閱讀的教材相關內容結合起來，運用化學特有的語言，實現對太陽能概念的認知。教師是學生探究的組織者、引路人，有利于培養學生從化學知識的角度觀察生活與解讀生活，為以后對生物質能和氫能等化學概念的學習奠定基礎。

（二）解讀題目——高中生必須具備的學科素養

課堂練習1：（2021年全國統一招生理科綜合乙卷第7 題）我國提出爭取在2030年前實現碳達峰，2060年實現碳中和，這對于改善環境，實現綠色發展至關重要。碳中和是指CO2的排放總量和減少總量相當。下列措施中能促進碳中和最直接有效的是（ ）。

A.將重質油裂解為輕質油作為燃料

B.大規模開采可燃冰作新能源

C.通過清潔煤技術減少煤燃燒污染

D.研發催化劑將CO2還原為甲醇

師：“碳中和”的概念有幾個方面的含義？

生1：活動過程中，CO2排放總量等于CO2減少總量。

生2：活動過程中，CO2排放總量小于或等于CO2減少總量。

師：很好，生2 回答得更準確。從反應原理上可知，“碳中和”的反應特征是什么呢？

生3：CO2不能是生成物。CO2可以是反應物，轉化為其他物質……

設置目的：教師靈活地把教材內容與真實情境有機結合，在富有挑戰性的練習中，鼓勵學生用化學的思維方法解讀真實的情境。“碳達峰”與“碳中和”到底蘊含怎樣的化學原理呢？教師可以通過CO2在反應中所扮演的角色，引導學生再次細讀兩個概念的信息，讓他們從“能量方式轉化中”走出來，回到CO2的質量守恒，使審題的環節成為學生主動觀察、思考和交流的過程。

二、思考是釋疑的過程，通過思考深化對化學知識的認知

（一）采用解讀式的閱讀方法，讓閱讀成為啟發思考的源泉

培養學生化學學科素養的核心是教會學生用化學的概念與原理、物質的性質與結構進行思考。思考是對閱讀的信息進行深加工的過程，是把眾人好的觀點和理念內化為自有的建模過程[2]。例如，在“太陽能、生物質能和氫能的利用”課堂教學時，教師可以讓學生獨立思考、嘗試計算。

課堂練習2：某雜志登載“地球的能量資源”一文，記錄了到達地球表面的太陽能的主要轉化方法，其他可以忽略不計。其數據如表1所示。

表1

問題1：地球對太陽能的利用率約為多少？

問題2：通過光合作用，每天太陽能轉化為多少化學能？

設置目的：教師要把思考問題的主動權交給學生，讓學生主動參與閱讀和思考活動。學生會在閱讀中將“到達地球表面的太陽能的主要轉化方法”細化，先分為“地球可利用的太陽能”與“地球不可利用的太陽能”，再將“地球可利用的太陽能”細化為“光合作用利用的太陽能”。這樣能夠打破傳統教學模式中各要素相對獨立的狀態，構建多角度的、充滿生命活力的生成體系，有利于學生化學學科核心素養的提升。

（二）創設思考性的質疑情境，讓推理成為提高智力水平的階梯

思維來源于存疑，而存疑來源于質疑的情境。因此，思維離不開對情境釋疑的過程。在化學課堂教學過程中，思維的對象存在于與物質的結構、性質、用途息息相關的情境中，從本質上可以看作對現象及質疑的深層次思考，然后提出新的疑問，找出釋疑的方法。

課堂練習3：SuperDome 中建有太陽能電站，如圖2所示，其中有19 座燈塔。燈塔高30 米，安裝5列×16 片太陽電池組件收集太陽光，供晚間照明、白天遮陽。每個燈塔都設有電話和3 個顯示屏，耗電124 kWh。

圖2 太陽能的利用——太陽能燈塔

問題1：若每座燈塔一天發電約23 kWh，配備6套逆變器和當地電網連接，預期年發電為多少kWh？

問題2：利用本題信息，你還能設計太陽能轉化的問題嗎？

創設目的：讓學生在實踐中創新求異。創設思考性的質疑情境，能夠鼓勵學生在課堂上樹立自我挑戰的決心，在思想無拘無束的課堂氣氛中激活靈感，在完成前面兩個課堂練習之后形成一種獨特且有效的設疑和釋疑手段。判斷一個學生在化學方面的智力水平，絕不是看他能夠記憶多少物質變化規律和反應原理，而是看他運用化學的概念與原理、物質的性質與結構等方法獲得知識的能力。

三、用化學語言表達化學情境，用清晰的表達提升化學思維能力，促進學科素養的形成

（一）創造表達的機會，讓學生體驗成功的樂趣

表達的形式是多方面的，可以是“說說看”，也可以是“書面表達”。“說說看”是在學生獨立思考之后或是組織討論時的欲望，只有讓思考的問題溢于言表，才能讓學生體驗成功的樂趣[3]。

在課堂練習1 中，很多學生都走進了能力轉化方法的“死胡同”。對此，教師通過對“碳達峰”和“碳中和”的化學反應原理引導，充分利用學生已有的知識認知結果，巧妙地引出物質CO2的變化特征才是解決問題的關鍵。學生在“搶答”問題中就會有新的見解。由此可知，學生對問題情境充滿好奇時，就會主動地進行探究和表達，產生創新欲望。

（二）揭示化學的本質，讓學生感悟成功的秘籍是完美的表達

在化學學科核心素養中有“模型認知與證據推理”，這說明課堂教學需要對化學知識有所建模，能根據反應原理解釋化學現象。化學解決的問題往往都在“求源”上。

例如，在課堂練習2 中，教師可以創設這樣的問題：“先寫出綠色植物進行光合作用的反應方程式。若每天由綠色植物通過光合作用去除大氣中CO2的質量為A。試根據能量（查教材）關系列出A 的計算式。”

這樣就可以讓學生明確，如果沒有能量的數據就不可能列出A 的計算式，同時也揭示了光合作用的化學本質：質量守恒和能量守恒的對立統一。

教師在課堂上應允許學生踴躍發言，相互交流和補充，通過運用正確的化學論據，根據能量關系列出A 的計算式。由于這些應用和推理是由學生想出來的，其思維的靈活性、深刻性得到了拓展，表達能力也隨之提升。表達可以讓學生對質疑情境進行概念化和模型化處理，直接觸摸化學學科的本質，用更精確的表達來輔助自己的推理。

結語

總之，“讀思達”課堂教學模式可以有效培養學生的化學學科核心素養。教師應積極轉變自身的教學觀念，讓學生通過閱讀、思考、表達提高化學和學科素養。