核心素養視域下“化學式與化合價”的教學設計與反思

摘" 要：以科學史料為教學情境，以物質水為教學載體，創設“情境—任務—活動問題”線，驅動學生在探究活動中自主建構化學式概念認知模型，建立化合價與化學式之間的多重關聯的思維模型，形成利用物質的性質和化學反應探究物質組成的基本思路與方法，發展學生科學探究、證據推理、宏微符相結合的化學核心素養.

關鍵詞：初中化學;建構;模型;核心素養

中圖分類號：G632""" 文獻標識碼：A""" 文章編號：1008-0333（2024）17-0118-03

收稿日期：2024-03-15

作者簡介：朱彩萍（1979.10—），女，江蘇省鎮江人，本科，中學高級教師，從事初中化學教學研究；

鄭佳鈺（1987.12—），女，江蘇省鎮江人，本科，中學一級教師，從事初中化學教學研究.

基金項目：江蘇省鎮江市“十四五”教育教學研究課題“基于核心素養的初中化學示徑學歷案設計與實踐研究”（課題編號：2023JKY005）.

新課程標準倡導開展核心素養導向的化學教學，素養導向的教學強調在真實情境中圍繞驅動性任務開展，而解決復雜問題是培養核心素養的關鍵.這就要求教師在教學設計時需要創設真實的學習情境，立足于學生的最近發展區設置任務驅動教學，引導學生運用化學知識解決實際問題，在發展知識和能力的同時，提升核心素養.

1" 教學思路

本節課內容選自人教版上冊第4單元課題4“化學式與化合價”，

本課例設計融合了情境線、任務線、活動線、知識線和素養線為一體的教學思路，具體如圖1所示.

2" 教學過程

2.1" 任務一：探組成、尋證據

【教師】“煙濤詩韻連云港，郁郁蒼梧海上山”.古詩里的連云港美得讓人窒息，連云港是一所山海相擁的城市，這里風光旖旎、物產富饒.黃海的食鹽、花果山的山楂酒、東海的水晶是連云港的文化符號，這些物質中還蘊含著化學符號.

【學生】海水中含量最多的物質是什么？用什么化學符號表示？為什么用此化學符號表示？追尋科學史料：水的化學符號演變史.

【提出問題】科學家通過怎樣的實驗測量得出水的化學符號呢？前面我們學習過有關水的組成哪些知識？引發學生回憶思考.提供氫氣和氧氣的密度，引導學生計算水中氫元素和氧元素的質量比？

【學生】學生思考并提供方法.

【追問】查閱氫元素和氧元素的相對原子質量，引導學生思考，能否進一步計算出水中氫原子和氧原子的個數比？

【學生活動1】學生嘗試進行推理計算.

【播放PPT】根據學生的描述，展示推理過程如圖2所示，引導學生通過實驗數據確定水的化學式.

假設水的化學式為：HxOy.計算過程如圖2所示.

m（氫元素）m（氫元素）=m（氫氣）m（氫氣）=2×0.089 g/L1×1.429 g/L

=18=x×1y×16

xy=12

所以水的化學式為：H2O

【教師】像H2O這樣，用元素符號和數字的組合表示純凈物組成的式子叫作化學式.

【設計意圖】通過追溯水的化學符號的科學史實，依據實驗事實再探水的組成，引導學生像科學家一樣去思考、解決問題.親自經歷從水的組成到化學式表征的具體過程，真切感受水的化學式是基于實驗數據進行證據推理而獲得，是水的組成的客觀反映，從而自主建構化學式概念.

2.2" 任務二：析意義、會表達

【教師】我們要學會使用化學式來表示純凈物的組成，以水為例，水的化學式表示什么意義？引導學生從宏觀和微觀兩個角度思考［1］.

【學生活動2】小組討論并進行表達.宏觀：水這種物質；水是由氫元素和氧元素組成的；微觀：一個水分子；1個水分子是由2個氫原子和1個氧原子構成.

【追問】如果是二氧化碳的化學式，表示什么意義？

【學生】學生思考并表達.

【追問】如果將水的化學式進行變化，去掉氧元素，表示什么意義？在符號前面添個數字2，表示什么意義？還有宏觀意義嗎，右下角的2表示什么意義？去掉右下角2，這個化學符號又表示什么意義？

【學生活動3】小組討論，拼裝微粒模型，規范準確表達.

【教師】相同數字在不同位置表示不同的微觀含義.正前方數字代表微粒的個數，右下角數字代表一個分子中含有的原子個數.

【設計意圖】引導學生將物質的水、水的化學式與構成水的微粒進行多重關聯，從宏觀與微觀、定性與定量相結合的視角表達水的化學式意義.利用可視化的微粒模型，增強學生的直觀感受，建構思維模型，能對常見化學符號變式進行正確辨析，從而形成“宏觀—微觀—符號”三重表征的化學思維方式.

2.3" 任務三：研史料、理規律

【教師】展示生活中常見化學物質圖片，同學們能寫出這些物質的化學式嗎？

【學生】學生自主書寫并展示.

【教師】不同物質微觀結構不同，呈現的化學式就不同，那是不是所有物質的化學式都要像水的化學式一樣，需要通過實驗測量事實，運用數據計算推導得出呢？有沒有簡捷的工具幫助我們正確書寫化學式——就是化合價［2］.

【教師】播放科學史料：化合價概念的歷史演變過程.引導學生學習史料，體會科學家艱辛的研究過程.化學家通過研究大量的化合物，提出元素化合價——是一種能體現不同元素原子數目比值關系的數值.

【播放PPT】引導學生觀察一些常見元素和根的化合價表格，厘清元素化合價一般規律，

初步認識原子團的特點.

【學生活動4】小組討論，提煉表中信息，規范表達.

【學生總結】①化合價有正負之分，由“＋”幾和“－”幾表示；②金屬元素通常顯正價，非金屬元素一般顯負價；③有的元素只有一種化合價，有的元素有多種化合價，不同元素可能有相同的化合價.

展示水、氯化鈉、二氧化硅的化學式，計算這三種物質中各元素化合價代數和有什么規律？

【學生】學生計算分析，代數和都為零.

【教師總結】④所有化合物中各元素化合價代數和都為零.

【設計意圖】書寫觀察常見物質化學式，加強物質的組成與化學式之間的關聯，追溯化合價概念的歷史演變過程，建構化合價概念，運用觀察“一些常見元素和根化合價”，形成對元素化合價及其規律的初步認識，通過計算元素化合價代數和，進一步完善對化合價規律的認識.

2.4" 任務四：寫符號、悟應用

【教師】如何利用化合價書寫物質的化學式呢？同學們觀察水中氫、氧元素化合價的數值與其右下角數字有什么關系？

【學生】學生觀察思考，數值呈反比關系.

【教師】請嘗試書寫氧化鋁的化學式.

【學生】學生書寫氧化鋁化學式.

【播放PPT】引導學生總結運用化合價書寫化學式的一般步驟：排序（左正右負）、標價（正上方）、交叉（最簡比）、檢查（零規則）.

【學生活動5】學生小組合作，利用提供的元素符號卡片，在白板上兩兩組合拼搭，嘗試利用化合價書寫出化學式.

【學生展示】學生展示書寫成果，進行學生自評和小組互評，教師點評.

同學們已經會正確書寫化學式，那該怎么讀呢？

【追問】大家發現化學式的命名有什么特點？命名順序與書寫順序有什么關系？

【學生】學生思考表達，讀作某化某，先讀的后寫，后讀的先寫.

【教師】有時候還需要帶數字一起讀，比如四氧化三鐵，五氧化二磷等.如果將這個硫酸根和鈉元素組合，這種物質的化學式又該如何書寫？提醒學生化學式中原子團的處理方式.

【學生】學生思考書寫，展示化學式Na2SO4.

【教師】怎么讀呢？像這種帶原子團的化合物，一般讀作某酸某

【學生】硫酸鈉

【教師】大家能標出硫酸鈉中各元素的化合價嗎？其中硫元素的化合價是多少？

【學生】學生思考、計算并表達展示.

【學生活動6】標出下列物質中氯元素的化合價：Cl2、HCl、KClO3.

【學生展示】學生展示書寫成果，進行學生自評和小組互評，教師點評.

【設計意圖】引導學生書寫水、氧化鋁的化學式，厘清化合物中元素原子個數比與元素化合價的關系，形成化學式書寫的一般步驟.通過元素符號卡片游戲，學生在標一標、算一算、寫一寫、讀一讀的親自體驗中感受化合價的應用和意義，再通過由簡單化合物到復雜化合物的化學式書寫及可變化合價求解，建立化合價與化學式之間的關聯［3］.

【課堂小結】學生從學科知識、能力、方法方面進行小結，教師補充提升.

3" 結束語

本節課創設真實的學習情境，通過設置四個任務“探組成、尋證據”“析意義、會表達”“研史料、理規律”“寫符號、悟應用”驅動教學，通過學生活動和真實問題引導學生實驗探究、積極思考、在小組合作交流中認識化學式概念的本質，尋找化合價一般規律，建立化合價與化學式之間的多重關聯，感受化合價的應用和價值.本節課的創新點是始終以學生為中心，讓學生成為學習的主人，激發學生學習的內驅力.在任務驅動和真實問題解決中自主建構知識模型和思維模型，提高化學思維和實踐能力，從而使學生形成高層次的關鍵能力和必備品格，發展學生科學探究、證據推理、宏—微—符相結合的學科核心素養.

參考文獻：［1］ 陸軍.重構課程內容：培養學科核心素養的重要路徑［J］ .化學教學，2022（7）：3-7.

［2］ 裴銳，肖紅梅.素養為本的初中化學教學：通過意義建構增進對化學式的理解［J］.化學教育，2021（21）：109-110.

［3］ 楊寶權.基于教材文本解讀的單元一體化設計

：以“化合價與化學式”教學為例［J］.化學教學，2022（1）：52-55，60.

［責任編輯：季春陽］