基于化學學科核心素養培養的教學設計
——以“金剛石、石墨和C60”第2課時為例

鄧 瑋

(福建省三明市第八中學 365000)

1 基于化學學科核心素養的教學設計分析

北京師范大學林崇德教授指出：“核心素養是學生在接受相應的教育過程中，逐步形成的適應個人終生發展和社會發展需要的必備品格與關鍵能力.它是關于學生知識、技能、情感、態度、價值觀等多方面的綜合體；它指向過程，關注學生在其培養過程中的體悟、而非結果導向；同時，核心素養兼具穩定性與開放性、發展性，是一個伴隨終生可持續發展、與時俱進的動態優化過程，是個體能夠適應未來社會、促進終生學習、實現全面發展的基本保障.”對于初中化學教學來說，要真正能夠發展以上幾方面素養，最重要的依托就是課堂教學，而課堂教學最為關鍵的是教學前行為——教學設計.

筆者以人教版九年級上冊第六單元課題——“金剛石、石墨和C60”第2課時——單質碳的化學性質為例，談談在教學設計中體現培養學生化學學科核心素養的幾個方面.

2 樹立培養學生化學學科核心素養的教學思想

在義務教育課程標準中對于“金剛石、石墨和C60”中的三種碳單質的說明要求是：了解自然界中的循環和認識物質的多樣性.教材先介紹三種碳單質的結構、物理性質和用途的關系，接著從化學性質角度介紹碳的化學性質以及用途.根據教材內容，在進行教學設計時，可以設計以下化學學科核心素養的內容：一是學生元素觀的形成：物質的轉化是基于守恒的思想進行元素之間的互相結合與轉化；二是實驗觀作為化學學習最重要的方法，教學時通過實驗探究幫助學生解決木炭與氧化銅反應的難點問題；三是以碳為代表，逐步建立學習物質的一般思路和方法；四是通過碳的還原性，初步認識氧化還原反應的相對性；五是微粒觀，通過對比上節課學習物理性質的差異性和化學性質的相似性，進一步從微觀實質理解物質的結構及化學變化的微觀實質問題.

3 將化學學科核心素養體現在教學目標中

化學學科核心素養和教學目標不是空洞的，也不是孤立的，在可行性的基礎之上，它們是互相關聯，互相因果的.如在本課的教學設計中，結合上述教學思想，可以設計如下教學目標：

(1)通過觀察生活中碳的變化，了解碳的穩定性和可燃性；通過了解反應物的濃度與量的不同，反應速率和產物也不同，從而滲透化學平衡的思想；

(2)通過實驗探究方法突破木炭與氧化銅的反應，培養化學實驗觀；

(3)體會化學實驗探究是獲取化學知識的重要手段和學習化學的重要方法，同時培養嚴謹的科學態度和尊重客觀事實、善于合作等優良品質；

(4)通過碳的可燃性引發的問題，培養科學態度與社會責任感.

(5)通過碳與氧化銅的反應，從得氧與失氧角度了解化學反應中的另一種平衡思想，對氧化還原反應有初步的認識.

4 教學過程設計是在課堂教學中落實化學學科核心素養的關鍵

教學過程設計要體現出培養學生化學學科核心素養的教學思想，落實化學學科核心素養的教學目標，需要善于挖掘教材中的化學學科核心素養材料，并充分應用，本節課的教學過程設計如圖1所示.

圖1

具體教學過程：

教學環節1：創設情境，引入新課(見表1)

表1

素養意圖：石墨和金剛石通過字畫與鉆戒這兩個學生所熟悉的生活實例來展示，拉近了課本與生活的距離，而這兩種物質在生活中的相關用途又恰好反應出其相同的化學性質，體現化學來源與生活，又高于生活的“科學態度與社會責任”，激發學生學習興趣，引發學生深入認知的欲望.同時學生通過兩個生活實例推理出單質碳的穩定性，培養學生用已有認知推導新認知的的關鍵能力.

教學環節2：提出問題，引發認知沖突(見表2)

表2

素養意圖：對于從已知到未知的認知沖突，能很好激發學生不斷思考并且分析，培養化學變化與平衡思想：通過質量守恒定律中反應前后元素種類守恒觀，結合碳元素的化合價常見價態為正二價與正四價，最后學生通過史實資料獲取關鍵信息是一種有毒物質，則能鎖定此反應生成的是一氧化碳.

在提供給學生閱讀的史實中，通過分析推理史實中的關鍵信息——不通風的浴室——氧氣的量，分析出碳與氧氣反應生成一氧化碳的條件，從而提高學生的閱讀能力與證據推理能力，同時學生通過碳的燃燒生成物受到氧氣的含量影響，明白了化學反應受到外界因素的制約，進一步了解到人們可以通過控制條件促使化學反應向人們設想的方向進行.

對史實中的問題，利用化學知識分析并且解決，激發學生進一步分析思考生活中的相關問題，如：沙縣小吃店的煤爐安全注意事項，加深學生安全意識以及解決辦法，培養學生的科學態度與社會責任.

教學環節3：實驗探究，突破難點(見表3)

表3

素養意圖：碳與氧化銅的反應是本節課的難點所在，筆者通過教材中的演示實驗改造為探究實驗來突破難點，同時也自然地總結出碳的還原性.

首先，先從碳與氧氣的反應中讓學生觀察出碳元素容易結合氧元素形成碳的氧化物，根據已學知識，除了單質氧氣中含有氧元素，對于氧化物中也含有氧元素，碳元素是否也有一樣的能力獲取氧化物中的氧元素，可以嘗試一些金屬氧化物進行實驗探究.通過這樣的過渡，讓學生通過已學知識很快能進入新知識的學習.

接著，對于木炭與氧化銅是否會反應提出問題，將這個實驗改為探究實驗.讓學生根據實驗探究的步驟進行，加深學生對實驗探究的理解.同時這個實驗探究的關鍵就是實驗設計，其中裝置的選擇一是通過對實驗室用固體制取氧氣的發生裝置的比較，二是通過對猜想和假設的驗證來確定，通過這兩種方法培養學生對實驗儀器選擇和組裝的實驗探究能力；同時通過對生成的銅在高溫下易氧化的分析，對課本上實驗裝置進行改進：加上一個彈簧夾，從而培養學生的創新意識；依據質量守恒定律中的元素守恒，引導學生進行反應生成物的推導，證明生成物為Cu和CO或者是Cu和CO2，培養了學生的化學變化與平衡思想；通過實驗現象中有紅色固體生成和澄清石灰水變渾濁，分析反應的生成物，在實驗現象分析與推理過程中，培養學生的尋找證據推理能力.

教學環節4：拓展提升，理解實質(見表4)

表4

素養意圖：通過提出碳常溫下具有穩定性，但當溫度升高后化學性質出現了變化這個問題，學生需要聯系已學知識，物質的結構決定性質，微觀參加化學反應的是碳原子，不同條件下為何有不同的性質，這就可以從碳原子的內部結構分析，因為碳原子最外層是4個電子，是處于半穩定狀態，因此在常溫下穩定，但是溫度升高后激發了最外層電子，使它變得活潑.這樣的宏觀辨識微觀探析，加深了對微觀問題的理解.