優化實驗方案設計 提升化學核心素養

摘" 要：《普通高中化學課程標準》指出，將化學的核心素養，分為“宏觀整體認識與微觀結構探析”“變革觀點與和諧思維”“證明推論與模式認識”“科研探索與創新意識”“科研心態與社會”等五個方面。高中化學教育應該“以進一步發展化學學科內涵為宗旨”，注重教材的結構化設計，“提倡建立化學學科內涵的評估”。設計現實化學問題情景，是培育高中生化學核心素養的教學模式，一方面可以提高學生探索、思索和解答現實問題的綜合能力，另一方面有助于改變教師的課堂理念。

關鍵詞：化學核心素養；SO2性質；實驗方案

高中化學的核心素養是指學生在經過了高中化學的基礎教育后，在基礎知識和技術、學習過程和方法以及思想態度情感和人格價值觀等方面發展的綜合能力。學生應具備可應對現代社會未來發展需要的物理化學概念、基本原理、觀點和方法等。其中化學課程的核心素養訓練是高中生快速提升化學核心素養的主要組成部分以及在化學課堂學習中的具體體現。

一、基于核心素養開展高中化學教學設計的重要性

（一）高中化學專業核心素養的構成要求

在高中時期的教學中，不同課程間一直保持著聯系，化學是最主要的課程之一，它對基礎知識和技能知識的需求相對較高。而積極培養學生的核心素養主要包括：第一，訓練學生的宏觀認知與微觀探析能力，這是化學學習過程中的基礎能力，要求學生在分析化學元素方面，能夠從宏觀和微觀兩個方面入手加以研究，是典型的化學學科特征；第二，培養學生的變化觀念和平衡思想，這是學生充分學好化學知識的重要基礎，符合化學思維的典型象征內容；第三，培養學生證據推理和模型認知的能力，學生在這一能力的支撐下，能夠積極拓展思維，更好地延伸自身的知識面，形成較高的知識理解水平，這是化學核心素養的思維核心；第四，提高學生的科研探究能力與創造意識，這是學生在逐步形成科學核心素養過程中的重要現實基石，是學生充分掌握真正準確試驗結果的關鍵點；第五，增強學生的科技精神與社會責任，這屬于化學核心素養教育中的基本價值立場教育，在培養化學專業人才方面發揮著積極作用。

現代教學改革在深入實施的過程中，對培養學生的化學核心素養提出了較高的需求。在高中化學素質教育活動的實施中，將以培養學生的化學核心素養為主要目的，設計課程活動，向學生呈現化學學科更加豐富的內容，促使學生在豐富的課程形態下，有效地把握化學學科的各知識點，進一步提高化學知識的學習效果。新課改需要學生具備良好的應對未來社會發展問題的關鍵能力和品格素質，能合理處理在實際日常生活中的化學問題，并具備較強的溝通與協作能力。此外，發揮核心素養的指導作用，將引導教學環節的順利開展，同時能起到積極的教學效果。

（二）高中化學教學過程存在不足

在研究高中化學的教材時，教師要充分地從學生對具體內容知識點的掌握情況出發，以便通過科學、合理的教育手段，順利開展化學教育。而核心能力是學校現階段化學教育課堂改造步驟的重點內容，但是在具體的高中化學課程教學環節，教師對核心能力領域方面的關注度并不高，也未能圍繞對核心能力的整體教育需求，提高學生對具體內容知識點的掌握效率，沒有促進學生的全面健康發展。在高中化學素質教育活動的開展中，由于教師大都堅持傳統的教學方法，強調傳授學生化學知識點，注重提高學生知識點的嚴謹性，以培養學生構建系統化的化學知識結構，因此學生的化學能力還處于相對基礎的知識層次，并不能產生較高層次的化學知識理解與運用能力。而在高中的化學課程標準要求中，沒有明確規定學生化學素質方面的具體考查指標，這不利于教師科學、準確地評估學生的化學核心素養，無法為下階段的教學改進和變革教育方式、調整教學策略，為實現教育目標提供良好的保障。

許多高中化學教師在設計課堂教學環節的過程中，未能科學、合理地融合學生核心素養方面的訓練工作，多是對課本中的教學內容進行闡述與講解，與學生實際生活中的聯系也不密切，因此無法實現充分的教育價值，影響了人才培養的效果。

現今的化學教育結果表明，教師通常很自然地避開了對學生化學核心素養的培養教育，而選擇了對化學基礎知識的照本宣科。雖然這樣的化學教育形式能夠快速完成課程任務，但是同時缺乏現實的化學教育意義，對學生而言，是在化學的教學過程中，喪失了課程的靈魂。在現代化學的教育中，對學生化學專業核心素養培養的不足，也是最大的問題。

二、構成化學學科素養的要素

高中時期的化學學科，不同課程之間的相互聯系程度是很大的。化學課程具有基礎性與技能性，而學生的化學課程核心素養更是非常關鍵的。化學的核心素養總體來說，有以下５點：學生的宏觀辨識與微觀問題的探析能力、變換觀點與均衡思想、證明推理與模型意識、科技探索與創造意識以及科研創新精神和責任。宏觀辨識與微觀問題探析能力是指對化學元素正確分類的基本能力，是化學核心素養的主要學科特點；變換觀點與均衡思想是掌握好化學均衡的基礎，是學好化學思想的主要體現；證明推理和模型意識能夠支持學生拓展知識點，是化學核心素養的思想內核；科技探索和創造意識是化學核心能力的實驗基礎、取得真實有效試驗成果的關鍵；科學精神和責任，是化學核心能力的價值立場。

三、基于化學學科核心素養的課堂教學設計——以ＳＯ２性質探究實驗方案設計與創新為例

（一）教材分析

本節課的重點內容為了解ＳＯ２的性質與用途，通過該課程的教學，能讓學生認識硫酸類酸雨的產生、危害性以及預防措施，有助于學生形成良好的環境意識；使學生更了解ＳＯ２的化學性質以及在生產生活中的應用。

（二）教學目標

根據《普通高中化學課程標準》的基本特點，結合在實際教學過程中課堂教學的需要，以及高中生認識能力的實際狀況，文章制訂了如下課堂教學目標：

１． 知識與技能。①讓學生了解硫酸型酸雨的產生成因、危害性以及預防的方法和原理。②使學生更熟悉和了解二氧化硫的基本性質及應用。

２． 過程與方法。①讓學生學會通過查閱參考資料等各種方式，逐步養成“發現問題、解決問題”的自主學習精神和終生學習的意識與能力。②使學生經過實踐，探究并總結出ＳＯ２的化學性質；鍛煉學生的實踐能力、思考的邏輯性。

３． 情感態度與價值觀。①讓學生認識ＳＯ２引起酸雨等污染的重大問題，培養學生的環保意識和衛生意識。②讓學生認識ＳＯ２在工業生產領域的應用，了解化學過程和人們日常生活中的聯系，并體驗其學術價值。③培養學生辯證地理解事物的兩面性的哲學觀念。

（三）教學重點、難點

本課的教學重點為酸性氧化物的通性、強的還原性以及漂白性。教學難點為通過探究實驗，總結ＳＯ２的化學性質。

（四）教學策略與手段

１． 對ＳＯ２的理解應從物質的通性、氧化還原反應的基本規律去認識、了解。

２． 采用實證研究法。本課布置了較多的化學實驗，幫助學生理解ＳＯ２的化學性質，使學生學會利用分析實驗現象理解物質的化學性質，并感受實踐研究的過程與快樂。

３． 研究化學理論和發展之間的作用。通過對酸雨等污染形成的根源研究以及對如何保護環境等問題的深入研究，使學生以更寬廣的眼光體驗到環境科學的價值，培養學生解決問題的能力以及關注社會的積極態度，從而提高學生對社會的責任心。

（五）課前準備

學生實驗用具有ＳＯ２溶液、ＨＣｌ溶液、大理石、ＮａＨＣＯ３溶液、酚酞試液、石蕊試液、ｐＨ試紙、ＮａＯＨ溶液、Ｂａ（ＯＨ）２溶液、ＢａＣｌ２溶液、品紅溶液和月季花。

（六）教學過程

１． 創造新素材、明確探究對象，導入新課。教師利用多媒體教學裝置，介紹并放映與酸雨相關的圖像和短劇，包括ＳＯ２漂白食品，使學生在觀賞圖像和短劇后探討下列課題：①本節課的研究對象是什么？②從材料中，可以大致認識到此物質可能有什么特性與功能？

２． 回顧舊知識，歸納性質。教師指導學生回顧之前學過的化學知識點，并根據之前播放的材料，指導學生總結ＳＯ２的性質以及元素化合物知識系統的掌握方式，從而培養學生形成相對完善的元素化合物知識系統的框架。

３． 提出問題，實驗探究。教師提出問題，如果ＣＯ２溶于水，就會產生化學反應，從而得到Ｈ２ＣＯ３。而如果ＳＯ２溶于水，是否會產生基本類型的反應，怎樣設計試驗來求證自己的猜想？教師提供：ＳＯ２溶液、ＮａＯＨ溶液、ＨＣｌ溶液、大理石、ＮａＨＣＯ３溶液、甲基橙試液、石蕊試液和ｐＨ試紙。通過思考該問題，學生可以合理地猜測并說明其推測的根據，并利用教師給出的試驗用品，開放性地設計試驗（即可用ｐＨ試紙、石蕊試液、大理石和ＮａＨＣＯ３溶液等）。教師依靠自身的專業知識與經驗，努力尋找、解決新的問題，并充分地調動學生的學習潛能，從而促進個人的全面發展。由此使學生了解，ＳＯ２溶于水而產生的溶液呈酸性時，這是由于ＳＯ２為酸性氧化物時具備的通性。

教師再提出問題，ＳＯ２酸性氧化物還具備什么特點？請學生按照原有的經驗，或者教師給出的試驗用具進行檢驗。供應的用品為：ＮａＯＨ溶液、Ｂａ（ＯＨ）２溶液、ＨＣｌ溶液、ＢａＣｌ２溶劑、大理石和ＮａＨＣＯ３溶液。經過反思和實踐，學生逐漸建立了與原來知識——酸性氧化物之間的關聯，并由此總結、歸納出了ＳＯ２成為酸性氧化物的通性：①與水反應；②與酸反應；③與堿反應；④與鹽類反應。這將促進學生建立元素化合物知識系統的網絡化。

教師還可提出問題，ＳＯ２對所有的有色化合物都有漂白效果嗎？產物是否穩定？提供的檢測試劑主要有：ＳＯ２溶液、石蕊試液、品紅溶液、ｐＨ試紙和月季花。從前面的實驗材料中，學生可以了解ＳＯ２的漂白效果，再經過對不同有色化合物的試驗比較，學生可以得到“ＳＯ２漂白性是暫時的，而且漂白范圍不廣”的結論，從而訓練了學生分類、總結結論的能力。

教師提出問題，在紫紅色的高錳酸鉀水溶液中，加入ＳＯ２水溶液就會變色，這是漂白嗎？請設計試驗，證明你的結論。對前面學到的氧化還原基本知識，加以鞏固和運用，訓練學生的類推能力。

教師提出問題，空氣中也存在強氧化劑，ＳＯ２釋放在環境中可能會引起哪些改變？通過小組討論、分析，得出結論，并派學生代表發言，由教師對發言進行評價。最后，教師利用ＳＯ２的強還原性說明了ＳＯ２等物質溶于降雨后形成酸雨的流程，以及ＰＨ值的變動狀況。通過對以上ＳＯ２性質試驗的深入研究，培養了學生的實踐研究精神和團體協作精神，能積極地和他人進行溝通與探討，明確地表達自己的觀點，并逐步形成了良好的教學慣例與教學方式。

（七）板書設計

教師在黑板上進行知識點總結：二氧化硫的性質和應用：１． 二氧化硫的化學性質：強氧化性、漂白性、還原性；２． 二氧化硫的應用；３． 二氧化硫對環境的污染與預防。

（八）教學反思

１． 本課以二氧化硫溶液代替二氧化硫廢氣，使實驗的操作更加簡便、易行，最大限度地降低了二氧化硫對健康與環境污染的直接影響。

２． 從學科邏輯的角度考慮，二氧化硫溶液的特性并不完全等于二氧化硫的化學基本特性。但以二氧化硫溶液為載體，了解二氧化硫的特性，是正確、合理的。

四、結語

化學與人類日常的生產生活密切相關，學生全面熟悉和了解化學基礎知識，不但是課程標準的規定，而且是生活的要求之一。現代社會對人才培養的基本要求將更加偏向于綜合型，學生需要在掌握豐富基礎知識的同時，養成優秀的綜合素質，從而發展成更高層次的復合型人才。

參考文獻：

［１］ 林崇德． ２１世紀學生發展核心素養研究［Ｍ］． 北京：北京師范大學出版社，２０１６．

［２］ 鐘啟泉． 核心素養的“核心”在哪里［Ｊ］． 中國教育報，２０１５（０４）：７．

［３］ 宋心琦． 普通高中課程標準實驗教科書·化學１（必修）［Ｍ］． 北京：人民教育出版社，２００７．

（責任編輯：鄒宇銘）