促進學生化學核心素養發展的策略

成新宇 李燕

【摘要】培養化學學科核心素養，增強學生未來融入社會所需的能力與素養，是學科育人的體現。在教學中通過創設真實問題情境，開展多樣化的學習活動，進行結構化教學內容設計，提升學生自主學習能力，培養創新精神，發展其解決復雜問題的實踐能力，實現學生化學學科核心素養的培養。

【關鍵詞】核心素養；元素及其化合物；化學學科

新課程新教材強調開展“素養為本”的教學，“素養為本”的教學倡導真實問題情境的創設，開展以化學實驗為主的多種探究活動，重視教學內容的結構化設計，激發學生學習化學的興趣，以學生的發展為本，培養他們的綜合能力。高中階段元素及其化合物學習聚焦鈉、鐵、氯、硫、氮等五大元素，學習內容包括相應的單質、氧化物、酸、堿和鹽等類別的物質，涉及物質種類多、性質變化復雜，有共性規律，但每種物質又有自己的特性，知識量大且瑣碎。如何上好元素及其化合物的相關課程，讓學生形成系統知識體系的同時發展學科素養，對化學教師而言是一個全新的挑戰。

筆者以人教版高中化學必修第一冊第二單元課題1“鈉鹽”為例，利用生產生活中用途廣泛的兩種鹽Na2CO3和NaHCO3，借助學生熟悉的物質入手，從分類的視角，通過探究Na2CO3和NaHCO3的性質及其差異性的原因，用元素觀統籌鈉元素及其化合物的研究，逐步建立并完善元素化合物學習的思路，為價類二維元素觀的構建打下堅實的基礎，也為鐵、硫、氮元素及其化合物的學習提供研究模型，提高學習效率，促進核心素養發展。

一、創設真實化的問題情境

基于核心素養發展的教學，應在真實的知識應用場景下讓學生通過問題解決去獲取知識，這樣才會促進素養的形成和能力的發展。課程標準在“常見的無機物及其應用”主題的核心策略提出：緊密聯系生產和生活實際，創設豐富多彩的真實問題情境。在化學教學中，通過創設真實問題情境，培養學生獲得能用知識解決未來生活復雜問題的綜合能力。

本節課利用生活中的食用純堿、食用小蘇打，通過“展示、分析說明書→發現提出問題→研究解決問題→建構知識網絡→形成認知思路”完成教學。本節課教學環節設計如圖1：

1.以日常用品為問題情境線索，激發學習熱情。在本節課教學中運用了生活中的食用純堿、食用小蘇打進行情景創設。展示純堿和小蘇打的使用說明，分析純堿和小蘇打的儲存條件有哪些共同點，引出它們的物理性質及化學性質。運用第一章所學的物質分類知識，從分類的視角來研究物質。

相關的教學片段如下：

在以上的“創設情境，引入新課”環節，以日常生活物品為情境線索，從學生熟悉的日常生活用品走進化學學習，激發學生熱情，培養學生的觀察分析能力。

2.以課前測評為問題情境線索，深刻易懂。NaHCO3、Na2CO3與酸進行反應的過程中，學生通過演示對比實驗：相同質量的NaHCO3和Na2CO3分別與足量的稀鹽酸進行反應，觀察兩個氣球哪個會膨脹得更快更大。課前測評中學生寫的NaHCO3、Na2CO3與鹽酸反應的化學方程式、離子方程式，暴露出學生在學習中存在的不足，很多學生書寫的碳酸氫鈉與足量鹽酸反應的離子方程式是錯的（見圖2）。碳酸氫鈉溶于水中是電離成H+和CO32-，應把H+和CO32-寫成HCO3-。因此在這一堂課中我們要解決的問題就更加精準，促進電離知識的再運用，強化微粒表征，解決從微觀的視角去認識Na2CO3、NaHCO3到底有什么不一樣的問題。正是因為微觀上的不一樣，才會導致宏觀現象上的差別。

在完成碳酸鈉、碳酸氫鈉與酸反應的對比實驗后，發現碳酸氫鈉氣球膨脹得更快，此時結合課前測的離子反應方程式，學生就能夠很容易分析出其微觀本質原因：碳酸氫鈉只需要再添加一個氫離子就能變成二氧化碳和水，碳酸鈉則需要兩個氫離子才能會生成二氧化碳和水。但在解釋“膨脹得更大”時全班陷入了迷茫，經引導，學生看到板書上的課前測評線索，運用Na2CO3、NaHCO3與鹽酸反應的化學方程式，結合初三學過的質量定量計算，學生可以得出如下結論：鹽酸足量，碳酸鈉、碳酸氫鈉都是4.2g，但它們的相對分子質量不一樣。設Na2CO3、NaHCO3產生二氧化碳的質量分別為x、y，求出y大于x，所以碳酸氫鈉產生的二氧化碳會更多，為解釋“膨脹得更大”提供證據，全班都明白了NaHCO3的氣球為什么膨脹得更大更快。

筆者針對Na2CO3、NaHCO3化學性質的本質和核心，精心設計課前測評，精準掌握學生在學習中存在的障礙點，基于課前測評的情況和相關知識，迅速突破教學難點，提高教學效率，同時引導學生學會從微觀結構去認識和分析問題，發展宏觀辨識與微觀探析的學科素養。

3.以生活為問題情境線索，親切自然。關于熱穩定性的比較，在教學過程中則引入了熱水沖小蘇打的真實問題情境：喝小蘇打水對人體會有一些幫助。其實我們自己有時候在家也會用水沖小蘇打。那在用熱水沖小蘇打的時候就出現了一個問題，我們用熱水沖小蘇打固體會看到大量的氣泡冒出，為什么會出現這個情況呢？是不是NaHCO3受熱易分解呢？對比學習Na2CO3、NaHCO3，所以就想用它們的固體來加熱。加熱時是不是需要兩盞酒精燈？兩盞酒精燈能保證它們的溫度一致嗎？因此，在師生共同討論后得出：用一支試管內套小試管，組裝成套管裝置，于試管底部分別裝固體Na2CO3、NaHCO3進行加熱。學生根據NaHCO3受熱易分解的知識創造性地提出了將NaHCO3裝在溫度較低的小試管中進行實驗的想法。套管實驗裝置的分析設計，從實驗需求出發，有助于發展學生科學探究的能力。

二、設計多樣化的學習活動

設計多樣化學習活動，課堂內外相互融合，學生能根據自己的不同興趣參與學習活動，根據自身特點訓練發展能力，領悟學科本質，促進終身發展。

1.實驗探究多樣化。實驗是化學學科的特色和優勢，化學實驗是高中化學課程特別是元素化合物教學的基礎。進行實驗活動涉及到儀器組裝、操作觀察、記錄交流、分析歸納、思考討論、分工合作等多種活動形式，在本課例中的實驗有：小組實驗、學生代表演示實驗、生活實驗、興趣小組視頻實驗等多樣化實驗學習活動。

在做Na2CO3和NaHCO3溶于水的小組實驗中，學生通過觀察記錄等學習活動，增強合作探究意識，形成良好的實驗習慣，積極討論交流并進行理性分析，并能用恰當形式展示和表達，解釋說明溫度、溶解性、滴加酚酞后顏色的實驗差異現象背后所涉及到的知識。

在與酸反應的對比實驗中，筆者設計了實驗裝置（見圖3），操作簡單、現象明顯，滿足膽大學生（自愿舉手上臺演示）的成就感，該實驗旨在培養學生勇于自我表現的能力和思辨能力，該實驗的重點是氣球變大后的宏觀與微觀結合和證據推理分析，所以氣球實驗可由學生代表演示。

教師還可設計生活化的實驗（在家中用熱水沖泡碳酸氫鈉有大量氣泡），通過創設真實生活場景提升學生興趣，拓展學生對碳酸氫鈉受熱分解的認識。

碳酸鈉和碳酸氫鈉受熱分解實驗，筆者提供了套管實驗的裝置（見圖4），讓學生根據實驗裝置及老師的“生活化實驗”中所獲取的信息，設計如何利用套管裝置比較碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩定性，通過設計及分析加熱Na2CO3和NaHCO3的套管實驗原理，在熱分解對比實驗中能做到設計嚴謹、分析有理有據，形成證據推理意識。

2.課外拓展多樣化。多元的教學拓展實踐探究活動，能夠讓學生將課堂中所學的知識運用到真實的社會、生活情境中，可進一步培養和發展學生的綜合能力，不斷促進核心素養的發展。除了課前測和課后測等紙筆練習外，筆者還設計了不同類型的課后拓展活動：查閱資料、在家里開展實踐操作、進行實地參觀考查等，具體活動設計如下。

拓展活動1：了解純堿的生產歷史。通過查閱資料，了解純堿的生產歷史，感受化學工業發展過程中技術進步的重要性，以及建設生態文明的意義，從環境保護及生產效益等方面，思考侯氏制堿法的意義，以純堿的生產發展史為線索，完成研究報告，并與同學討論交流。這一活動的設計，讓學生在了解純堿生產史的同時，認識Na2CO3在社會生產中的重要價值，體會科學家的不斷探索精神及家國情懷。

拓展活動2：根據家里的實際條件，設計實驗鑒別家中的純堿和小蘇打兩種粉末，并完成實驗報告。這一活動的設計將課堂上學習的Na2CO3和NaHCO3的知識轉用于解決生活問題，培養了學生的動手實踐能力，也發展了學生應用知識解決問題的能力。

拓展活動3：參觀海南儋州石花水洞，觀察鐘乳石的形成，并向家人解釋和介紹鐘乳石的形成原理。這一活動的設計立足于海南地域特色，加強學生對海南地域文化的認識，讓學生更加深入地了解和認識自己的家鄉，體現育人價值。

三、設計結構化的教學內容

教學內容的結構化設計可把比較零散細碎的記憶性知識轉化為結構化知識，促進學習方式的轉變，減少記憶性知識壓力，培養學生學會建構知識學習的模型，完善價類二維元素觀。

1.從知識的進階性發展構建結構化教學內容。“鈉鹽”是人教版高一必修“海水中的重要元素—鈉和氯”的內容，隸屬第一節鈉及其化合物。學生在初三已經學習過氯化鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉等鈉的化合物知識，但主要學習的是碳酸鈉和碳酸氫鈉的共性，即都含有碳酸根，故可以和酸反應生成二氧化碳氣體。在本節課中將進一步對比它們的溶解性、與酸反應、熱穩定性的差異，并深入微觀結構探究差異性的根源是結構不同而引起的。本節課還為后面的學習埋下伏筆：為什么碳酸鈉和碳酸氫鈉水溶液會呈堿性？為什么兩者水溶液堿性的強弱不同？得出的結論為：因為Na2CO3和NaHCO3溶于水產生的陰離子CO32-、HCO3-不一樣，在水溶液中的水解程度也不同，所以兩者水溶液堿性的強弱不同。

根據上述分析，我們清楚地看到，在中學階段我們對碳酸鈉、碳酸氫鈉的認識分成了三個不同的階段，每個階段對它們的認識視角、認識層次都不同，也代表了化學物質觀的不斷發展。在梳理出這一認識進階后，本節課的教學設計思路清晰，目標明確，使學生更清晰認識到對物質研究的不斷深入，發展宏觀與微觀結合的學科核心素養。

2.從元素觀的進階性發展構建結構化的教學內容。元素觀大概念是學習無機物的核心，但在高中化學的學習過程中元素觀的構建并非一蹴而就，而是需要不斷發展和完善的。高一化學必修第一章“物質分類、物質轉化、離子反應、氧化還原反應”等理論知識的學習，就是為構建價類二維的元素觀打下理論基礎。第二章的“鈉及其化合物的學習”，側重從物質類別轉化構建認識元素及其化合物的學習思路，第三單元“鐵及其化合物的學習”則是初步從物質類別和化合價兩個維度去認識物質，到第五單元硫、氮及其化合物的學習，則是運用價類二維元素觀去預測、分析氮、硫及其化合物的性質，完成從“實踐→理論→預測”的觀念構建過程，形成物質研究的思路和模型。無機物種類豐富多彩，知識繁雜瑣碎，不可能逐一學習，因此教材注重引導學生用元素觀建構無機物的研究思路和方法。

基于上述分析，本節課的教學設計注重引導學生運用分類思想，利用碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸的離子反應等反應，預測、分析并學習鈉的化合物的性質。用物質轉化思路，經歷從鈉到氧化鈉和過氧化鈉，再到碳酸鈉和碳酸氫鈉的過程，既突出了物質的分類思想，又明確了研究金屬單質及其化合物的方法。運用對比法、類比法、歸納法深入學習Na2CO3和NaHCO3的性質、類比推理非金屬及其化合物的研究思路和方法，掌握元素及其化合物的研究思路和方法的建構模型。學生既掌握了Na2CO3和NaHCO3的性質又建構了元素觀，還學習了元素及其化合物研究思路和方法。可以說，教師在本節以鈉及其化合物的研究為載體，建構了金屬及其化合物的研究模型，為后續學習元素及其化合物奠定了元素觀基礎。

學生學科核心素養的發展是一個潛移默化的過程，需要教師結合教學內容，從學生角度出發，創造性地使用和開發教材，以教學內容為載體，通過有效的教學活動設計，轉變教學模式，改變學生學習方式，從“知識本位”走向“素養為重”，以滿足高中學生的學習需求，促進學生的可持續發展，提升學生的核心競爭力。

【參考文獻】

[1]房喻，徐端鈞.普通高中化學課程標準解讀[M].北京：高等教育出版社，2020.

[2]喬國才，夏建華.化學必修第一冊教師教學用書[M].北京：人民教育出版社，2019.

（基金項目：本文系海南省海口市2021年教育科學“十四五”規劃課題“基于核心素養的高中化學必修第二章‘鈉和氯’的教學實踐研究”的研究成果之一，課題編號：HKZ14521014）