基于核心素養的高中無機化學“教—學—評”一體化實踐
——以2019 年人教版高中化學必修一“鈉的幾種化合物”為例

文/詹益仕

引 言

立德樹人是教育的根本任務，落實到化學學科上就是培養學生的化學學科核心素養[1]。教師應基于一體化的視角設計教學內容、教學方式以及效果測評，增強課堂教學的有效性。本文分析了基于核心素養的“教—學—評”一體化教學模式在無機化學中的應用，以期提高學生課堂學習效率。

一、基于核心素養的“教—學—評”一體化教學模式

《普通高中化學課程標準（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）提到，依據化學學業質量標準，評價學生在不同學習階段化學學科核心素養的達成情況，積極倡導“教—學—評”一體化，使每個學生的化學學科核心素養得到應有的發展[2]?！敖獭币阅繕藶閷?，指向學科核心素養的培養；“學”是為了發展核心素養，與教的內容保持一致；“評”則是為了促教和促學。三者共同指向發展學生的學科核心素養，是課堂教學的指導思想，教師要基于《課程標準》和學科核心素養目標來確定教學目標和課堂教學評價目標[3]。

二、教學設計思想與依據

為了全面發展學生的化學學科核心素養，教師要積極倡導并實施“教—學—評”一體化，探索開展化學日常學習評價的策略和有效途徑，注重評價目標與教學目標的一致性、評價任務與學習任務的一致性[4]。本文以2019 年人教版高中化學必修一“鈉及其化合物”為例，呈現該教學模式在高中無機化學教學中的重要作用。

三、教學背景分析

在教學內容方面，學生已經學習了鈉及其相關反應，了解了鈉的相關性質。在前一節內容的基礎上來學習本節的內容，學生可以對鈉的化合物有更加全面的認識。另外，這部分內容實驗較多，與生活聯系緊密，容易激發學生的學習興趣。

同時，鈉的重要化合物是本章教材的重點之一，是鈉單質性質的延伸和發展，鈉易失電子轉變為鈉的化合物，所以鈉單質和鈉的化合物之間存在著必然的因果關系[5]。通過鈉及其化合物的學習，學生既復習鞏固了氧化還原反應和離子反應，又為學習其他金屬化合物奠定了基礎，提供了理論模式。教師可以引導學生通過建立基于物質類別、元素價態和檢驗物質性質的認識模型，發展物質性質和物質用途關聯、化學物質及其變化的社會價值的認識水平，提高解決實際問題的水平[6]。

在學情方面，高一學生已經有一定的比較總結、分析歸納的能力，所以學生學好該部分內容可以鍛煉自學能力以及合作探究學習的能力，逐步掌握學習化學的一些基本方法，真正認識化學在促進社會發展、改善人類生活條件等方面所起到的重要作用[7]。結合以上分析，筆者設計以下目標。

（一）教學目標

第一，以“滅火操作”為問題情境，通過氧化物分類以及氧化鈉相關方程式的書寫，掌握其作用，并進行分組實驗探究過氧化鈉的化學性質，掌握鈉的兩種氧化物性質的異同，初步形成基于物質類別、元素價態和檢驗物質性質的認識模型。

第二，以“發酵粉成分”為問題情境，通過小組合作比較碳酸鈉和碳酸氫鈉在水中的溶解性、熱穩定性以及與酸反應的差異，并進行實驗創新，建立物質性質與物質用途的關聯，培養觀察能力以及運用對比的方法認識事物和全面分析事物的邏輯思維能力，培養初步的科學探究能力與創新能力。

第三，通過侯氏制堿法，認識化學與人類生產、生活的密切關系，感受化學物質及其變化的價值，培養科學態度與社會責任，激發探索欲，形成科學精神。

（二）評價目標

第一，通過對過氧化鈉的化學性質的檢驗，診斷并發展學生實驗探究物質性質的水平和認識物質的水平。

第二，通過碳酸鈉與碳酸氫鈉對比實驗的交流與點評，診斷并發展學生實驗操作能力、觀察能力、合作學習的水平和實事求是的科學態度。

第三，通過書寫鈉的化合物反應的化學方程式與離子方程式，診斷并發展學生的宏觀辨析與微觀探究能力，提高化學思維和符號表征能力。

第四，通過侯氏制堿法的討論和點評，診斷并發展學生對化學學科社會價值的認知水平。

四、教學與評價思路

第一，提出問題→證據推理與模型認知→提出問題選擇研究方向→診斷并發展學生認知物質的水平。

第二，明確方法和任務→科學探究與創新意識→選擇研究方法確定探究任務→診斷并發展學生的實驗探究水平。

第三，實驗探究→科學探究與創新意識、宏觀辨識與微觀探析→實驗探究設計實驗裝置→診斷并發展學生的實驗探究水平。

第四，知識應用→科學態度與社會責任→建立性質與用途的關聯→診斷并發展學生對化學價值的認識水平。

五、教學課堂實錄

（一）情景引入，選擇Na2O 和Na2O2 的性質探究方向

教師通過展示消防員滅火情景，引導學生思考鈉的氧化物可能具有什么性質，并從元素化合物的一般認知模型出發，結合課堂實際選定Na2O 和Na2O2的性質探究方向。

物理性質：顏色、氣味、狀態、熔沸點、溶解度……

化學性質：氧化物→堿性氧化物→通性（與酸、酸性氧化物、水反應……）

之后，教師讓學生回憶前面做過的實驗，填寫Na2O 和Na2O2的顏色、狀態、氧元素價態與物質生成條件，完成學案上的表格，繼而引導學生從氧化物的分類分析堿性氧化物的通性。

設計意圖：從生活中的例子出發，引出本節教學內容；借助元素化合物的一般認知模型提出探究方向；完善學生對元素化合物認知模型的認知。

（二）選擇研究Na2O 和Na2O2 性質的方法并確定探究任務

教師引導學生寫出Na2O 與H2O、CO2、HCl 反應的化學方程式，強調書寫方程式檢查配平細節。學生思考后，通過類比氧化納的相關反應，分析Na2O2與H2O、CO2、HCl 反應的實質。之后，教師將分組實驗探究作為主要研究方法，明確該環節的兩個探究任務：實驗探究1，Na2O2和H2O 反應；實驗探究2，Na2O2和CO2反應。然后，讓學生完成課本實驗2-3（即實驗探究1）的操作。

實驗前：強調Na2O2具有強氧化性，提醒學生注意使用安全。注意pH 試紙的操作。注意觀察帶火星的木條是否復燃。

實驗中：關注學生實驗操作的規范性等問題。

實驗后：點評學生實驗記錄（實驗報告）、產物分析、方程式的書寫、雙線橋與單線橋的標注，并對存在的問題進行解釋。

（1）pH 試紙最終褪色，該現象學生可能忽略或無法解釋原因。解釋：主要是因為Na2O2本身具有強氧化性，它能夠將指示劑氧化，使它褪色，稱為漂白性。

（2）學生可能會錯認為H2O 作為還原劑。解釋：Na2O2中O 的化合價為-1 價，為中間價態，可以發生歧化反應，在這里既是氧化劑，又是還原劑。

（3）雙線橋、單線橋畫錯。解釋：先標明化合價，雙線橋均是從左到右指向同一元素，并標明得失電子數，化合價變化。單線橋則是從失電子的原子指向得電子的原子，歧化反應則在同一原子上轉一圈（如圖1）。

圖1

在完成實驗探究1 后，教師引導學生進行實驗探究2，過程同實驗探究1。

之后，教師引導學生類比Na2O2與H2O 或CO2反應放出氧氣，思考Na2O2與HCl 反應產物和所屬類別。在學生思考交流后，教師引導學生書寫化學方程式。通過書寫方程式，學生了解到Na2O2不是堿性氧化物，因為Na2O2與H2O 反應除了生成鹽和水之外，還有氧氣。

在此基礎上，教師歸納Na2O2用途，展示圖片，引導學生回答情境導入的火災處理問題。然后引導學生小結Na2O 與Na2O2的性質，包括顏色狀態、物質類別、生成條件、與H2O 反應、與CO2反應、與HCl 反應、應用與相互轉化等。

最后讓學生思考并交流，完成學案表格。

設計意圖：通過Na2O2性質的探究和與Na2O 性質的比較，培養學生宏觀辨析和微觀探究能力，使學生建立通過實驗得到性質結論的認知模型。

（三）以生活中發酵粉成分設問導入，選擇Na2CO3 和NaHCO3 的性質的探究方向

教師從蛋糕切面上的小孔切入，發酵粉可以使面團變得膨脹且松軟。提出問題：為何發酵粉中使用的是碳酸氫鈉而不是碳酸鈉？聯系元素化合物的認知模型，結合課堂實際選定碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質探究方向。

物理性質：顏色、氣味、狀態、熔沸點、溶解度……

化學性質：鹽類→通性（酸堿性、熱穩定性、與酸反應……）

設計意圖：從熟悉生活細節出發，引出本節教學內容；借助元素化合物的一般認知模型提出探究方向；完善學生對元素化合物認知模型的認知。

（四）選擇研究Na2CO3 和NaHCO3 性質的方法并確定探究任務

Na2CO3和NaHCO3在類別和組成上有相似性，選擇對比實驗作為主要研究方法。結合選定的探究方向，明確本節課的三個探究任務：實驗探究1，Na2CO3和NaHCO3溶解性及溶液酸堿性的差異；實驗探究2：Na2CO3和NaHCO3熱穩定性的差異；實驗探究3，Na2CO3和NaHCO3與HCl 反應的差異。

設計意圖：根據具體對象和情景選擇研究方法和任務，為有針對性地展開探究活動做準備。

（五）Na2CO3 和NaHCO3 的性質實驗探究和裝置設計

實驗探究1：Na2CO3和NaHCO3溶解性及溶液酸堿性的差異

教師讓學生分組實驗，完成教材上探究實驗2-4 的操作，并匯報實驗結果。

實驗前：強調因為要對比溶解性，所以必須取等質量的固體并加入等質量的水。教師要引導學生關注實驗操作每個步驟的遞進性：觀察外觀→加少量水→觀察→加較多的水→觀察→加幾點酚酞→觀察。

實驗中：關注學生實驗操作的規范性問題。

實驗后：點評學生實驗記錄（實驗報告），指出存在的問題并進行解釋。

（1）外觀上學生可能只能看出兩者均為白色。解釋：觀察細致，碳酸鈉是白色粉末，碳酸氫鈉是白色細小晶體。

（2）對于碳酸氫鈉，學生可能會說“放熱不明顯”。解釋：溫度無明顯變化，不一定是放熱不明顯，也可能是吸熱不明顯，所以應說“熱效應不明顯”。

（3）對于碳酸氫鈉，學生可能會說“剩余較多固體”。解釋：按照溶解度21.5 g、9.6 g 計算，振蕩足夠的時間，碳酸鈉全部溶解，碳酸氫鈉剩下少量固體。

（4）對于碳酸氫鈉：學生可能會說“未變紅”。解釋：如果試管里的碳酸氫鈉溶得再多點，是可以明顯看出淺紅色的。

初步結論（學生可能說得比較具體）：結合探究目的來描述結論，碳酸鈉的溶解度較大，同濃度時碳酸鈉溶液的堿性較強。

設計意圖：以實驗探究增強學生實驗操作水平，通過實驗結果匯報和點評，提升學生觀察實驗現象和描述實驗現象的能力。

實驗探究2：Na2CO3和NaHCO3熱穩定性的差異

教師引導學生依據要求設計新的實驗裝置，觀看用新實驗裝置的實驗視頻，總結兩者熱穩定性差異，讓學生形成設計對比實驗裝置的思路，解釋裝置的構成和作用。

情境創設：點評課本提供的方案和裝置，裝置簡單，但是無法知道分解溫度，需要兩次拆裝、兩次加熱。

提出問題：請你設計一套實驗裝置，要求能通過一次實驗比較得出Na2CO3和NaHCO3的熱穩定性差異并測得物質的分解溫度。

儀器：燒杯、試管、酒精燈、溫度計、導管、橡膠管、石棉網等。（鐵架臺等固定裝置略）

藥品：碳酸鈉、碳酸氫鈉、澄清石灰水、水、甘油（沸點：290℃）。

引導思考：圍繞實驗目的——比較兩者熱穩定性來展開設計，關鍵是控制條件相同，再通過以下問題鏈幫助學生完成裝置的構造：

圖2

（1）如何使兩者受熱溫度相同？

（2）水浴加熱能提供的溫度上限是多少？

（3）溫度計水銀球應該置于哪里？

展示成果：演示裝置，播放該裝置進行實驗的微視頻。

知識小結：通過表格小結熱穩定性差異，并書寫相關化學方程式。

設計意圖：通過對比實驗裝置活動，發展學生評價和設計實驗裝置能力，讓學生初步掌握對比實驗裝置的設計思路和方法。

實驗探究3：Na2CO3和NaHCO3與HCl 反應的差異

教師讓學生分組實驗：向同體積同濃度的碳酸鈉或碳酸氫鈉溶液中逐滴滴加稀鹽酸，并進行實驗結果匯報，即描述現象，寫出離子方程式，完成學案。

實驗前：說明為對比碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應的差異，將稀鹽酸逐滴滴入相同體積和相同濃度的碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液中；強調逐滴滴加的規范，講授實驗操作要領及原因；引導學生觀察試管中現象：有無氣泡產生、產生快慢、滴入相同滴數鹽酸后氣泡的多少等。

實驗中：關注學生操作規范和實驗結果，引導思考得出反應離子方程式。

實驗后：點評，理清碳酸鈉與鹽酸反應在宏觀現象上的階段性及與微觀本質的聯系。

鹽酸滴入碳酸鈉溶液無氣泡，并不是沒有反應，而是CO32-與H+的反應分兩步進行。剛開始氫離子不足只發生了第一步，生成HCO3-，沒有氣泡；隨著滴入鹽酸的增多，氫離子足夠了才發生第二步反應，生成H2CO3并分解產生氣泡。

（1）宏觀現象上有兩個階段，是因為微觀本質上CO32-與H+反應是分兩步進行。

（2）碳酸鈉與鹽酸反應放出氣體的速率相比碳酸氫鈉相對慢些。

（3）有的學生向碳酸鈉滴鹽酸，一下就產生了氣泡，原因是滴得太快了，局部H+濃度較大，瞬間兩步反應都發生了。

（4）如果向鹽酸中加入碳酸鈉，會有什么現象？一開始就會產生氣泡。因為鹽酸是過量的，兩步反應同時發生。

設計意圖：以實驗探究以及結果點評，增強學生實驗實操水平，發展學生將宏觀現象與微觀本質相聯系的能力，讓學生理解并掌握碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應的簡要原理。

最后，教師引導學生思考碳酸鈉與鹽酸的反應實質，通過手持技術演示，用pH 傳感器生成滴定圖像讓分步反應的過程更加直觀呈現出來，直接印證剛才的實驗分析和結論。

設計意圖：通過投影，教師課下采用手持技術實驗方法探究碳酸鈉與鹽酸反應過程的pH 變化，將分步反應清晰、直觀地呈現在學生面前，輕松突破認知難點，讓學生對化學實驗的探究方法有更深刻的理解。

（六）分析NaHCO3 的應用和借Na2CO3 進行愛國教育

教師讓學生總結碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質及差異（如水溶性、酸堿性、熱穩定性、與少量HCl 反應等），討論并匯報為什么發酵法中選擇的是碳酸氫鈉。學生討論總結發酵粉中選擇碳酸氫鈉的原因：堿性較弱口感較好，受熱也能分解放出氣體，碳酸氫鈉與少量酸反應就能較快放出氣體，膨松效果好。

之后，教師通過表格幫助學生對比總結碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質，引入侯德榜的愛國事跡以達到立德樹人目的；同時，簡略介紹碳酸氫鈉的性質在氨堿法制純堿工藝中的應用，進一步提升學生對化學價值的認識。

設計意圖：鞏固所學知識，體現從生活到化學再從化學回歸生活的思想，提升學生對化學價值的認識；通過愛國科學家侯德榜的事跡對學生進行社會主義核心價值觀的教育，落實立德樹人根本任務。

六、教學總結與反思

本節課的主要內容是研究氧化鈉與過氧化鈉、碳酸鈉與碳酸氫鈉幾個性質的差異，但其實總體難度不大，所以實驗探究更多的只是作為教學情景，而教學更側重于對學生的思辨水平、規范與創新意識的提升。

分組實驗和結果點評對學生提高動手能力和操作規范性有實質幫助，也提升了學生對對比實驗的認知[8]。碳酸鈉與碳酸氫鈉實驗裝置設計體現了較強的創新意識。手持技術實驗因為時間有限，無法在課堂上開展，但這種先用傳統實驗手段探究，再用手持技術實驗方法直觀印證的方式，也有效開拓了學生的實驗探究思路，培養了學生的實驗創新精神。

此外，本節課利用生活中的例子作為引入，引導學生從生活走向化學，最后再用所學知識解決生活中的化學問題，提高學生對化學價值的認識。本課還引入化學史和化學工藝知識，在宣傳愛國科學家侯德榜的愛國事跡、進行愛國主義教育的同時，進一步提升學生對化學價值的認知。

結 語

基于核心素養的“教—學—評”一體化能讓學生在解決真實情景中完成學習任務，增強課堂教學的有效性[9]。教師只有主動更新教育理念，發展專業化知識，增進對化學學科理解，主動探索與實踐基于“教—學—評”一體化適切情景的開發、多元化評價方式的綜合利用以及教學輔助技術的深度融合等，才能真正提升學生的核心素養[10]。