基于化學核心素養導向的教學實踐

為傳播載人航天知識，激發學生對科學的興趣，增進學生對航天航空的了解，學校組織觀看了天宮課堂，學生對此表現出極大的熱情。借此，本文以探秘天宮之水為教學情境，進行了一堂以水為主題的復習課，帶領學生從化學視角認識物質的組成結構、性質應用、物質的分離提純、化學變化等一般思路，同時激發學生對物質世界的探究欲望。

一、教學主題內容及教學現狀分析

（一）教學設計背景及主題內容

新課標明確提出化學觀念、科學思維、科學探究與實踐、科學態度與責任的化學四大核心素養。教師需結合日常實際、社會進步、科技發展等方面創設情境，引導學生在真實情境中進行深度探究學習。在這個過程中，學生將逐漸學會運用元素觀、變化觀等核心化學觀念和科學探究策略來解決問題，從而促進各項核心素養的整合與發展。

本教學單元是魯教版初中化學教材的第二單元——“探索水世界”，這一單元內容緊扣課程標準中的兩大“一級主題”，即第二個主題“物質性質及其應用”和第三個主題“物質的構成與結構”。本單元對水進行深入剖析，引領學生探討物質的構成、組成、變化、凈化、用途、水資源保護等，旨在使學生初步建立起從微觀粒子層面理解物質及其變化的基礎觀念，并從化學角度逐步提升認識和解析物質世界的能力。

（二）教學現狀分析

學生剛開始學化學，要感知化學就在我們身邊，提高對化學學習的興趣，初步體驗宏觀現象與微觀世界的聯系。

二、教學思想與創新點

在傳統教學中，復習課主要是通過創設情境回顧基礎知識進而構建知識網絡，再進行鞏固應用拓展延伸，但這種教學模式使學生很難綜合運用知識去解決實際問題。

本教學設計圍繞具體的有社會意義的主題，創設真實的問題情境，學生在真實情境中進行科學探究，形成研究物質的一般思路和方法，達成核心素養融合發展。

三、教學目標

1.通過對水的認識，掌握從宏觀及微觀角度認識物質的能力，建立微粒觀，以便讓學生能更深入地認識身邊的物質，認識物質的變化本質。

2.通過實驗或圖示等方法讓學生學習常用的混合物分離提純方法，同時形成分離混合物的一般思路。

3.既從生活經驗又從化學視角協同認識水，并培養學生的資源意識、環境意識。

四、教學流程（見表1）

五、教學片段呈現

教師布置課前任務：觀看天宮課堂并搜集相關資料，分析太空中的水與日常生活中所見到的水在形態、構成方面有無區別。

學生小組交流、討論、匯報，構建出太空中水與生活中的水的異同。

小結：太空中的水和生活中的水是同種物質。它們只是形態有所不同，但其都是由水分子構成，所以它們的化學性質是一樣的。

教師：接下來讓我們一起討論一下自來水廠的凈水和太空中的凈水是如何進行的。

教師：前面我們已經學習了各種凈化水的方法，那么接下來請同學們分組合作，先在圖紙上設計一款簡易的凈水裝置。

教師：大家設計的凈水裝置都很不錯，所涉及的凈水步驟也都符合我們課堂上所講解的凈水方法。

教師（展示教具）：老師這邊也做了一個凈水裝置，模擬自來水廠的凈水過程。

教師：同學們結合自己所學，能回憶起自來水廠依次包括哪些凈水方法嗎？并說出具體的步驟是如何實施的。

學生：自來水廠的凈水過程包括沉降、過濾、吸附、消毒四種凈水方法。

首先向水樣中加入明礬，攪拌、溶解靜置一段時間，以促進水中部分雜質的沉降。然后進行過濾，以除去水中的不溶性雜質。接著利用活性炭吸附水中的顏色和異味。最后經過殺菌消毒就得到了生活中的自來水。

學生活動：分析總結凈水原理，發散思維，并以表格的形式繪制出總結知識點。

教師：近年來，我國航天事業取得多個新突破，中國空間站全面建成，航天英雄們在太空生活長達半年之久，除了攜帶上去的水，最重要的水來源方式是循環再利用他們的生活廢水。那么在天宮上是如何實現凈水的呢？

教師提供資料：

索里拉金博士在觀察海鷗時，偶然注意到一個現象：海鷗在海洋上飛行時會先吞下一大口海水，稍作停頓后僅排出一小部分海水。這一發現引發了他強烈的探究興趣。經過一番研究，揭示了海鷗喉部存在一層精巧的薄膜結構。當海鷗吸入海水后，會在體內施加壓力，借助這種壓力機制，薄膜能夠實現選擇性滲透，使水分子穿越薄膜得以凈化為淡水；而未能透過薄膜的雜質和高濃度鹽分的海水，則會被海鷗吐出嘴外。這一自然界的奇跡成為現代反滲透技術原理的靈感來源。

教師：空間站就是采用的RO反滲透膜凈水的方法。RO膜非常精密，航天員產生的生活廢水在加壓后，水分子可以透過反滲透膜，而細菌、病毒、有機物、重金屬離子等無法透過，從而達到凈水的目的。

（設計意圖：通過生動有趣的實驗操作引導學生掌握并實踐過濾、蒸餾、吸附等多種混合物分離提純技術。在動手實踐中，使學生深入理解每種方法的原理及適用范圍，培養他們根據混合物性質靈活選擇分離方法的能力，進而逐步形成解決復雜混合物分離問題的一般性科學思維和系統化解決方案。）

小結：物質的分離提純思路及方法。首先要明確分離任務，再分析混合物中的成分，比較各成分之間的性質差異，最后選擇合適的分離方法，完成分離任務。

教師：通過凈化水資源，空間站已經有水了，那我們如何利用好這些珍貴的水資源呢？假如你是一名航天員，你會怎么利用這些水呢？

學生1：假如我是航天員，首先要用來滿足飲用的需求，另外可以通過電解水制取氧氣與氫氣，氧氣可以供給宇航員呼吸，氫氣用作火箭燃料。

教師點評：特別好！水是生存的必需品。另外，電解水也確實是空間站中供給氧氣和氫氣的方法之一，所以，也請大家把電解水的知識點梳理出來。

學生2：在太空要開展一些科學實驗，很多是在溶液中進行，水是最常用的溶劑。

教師點評：我們有著問天、夢天兩大實驗艙，通過生物技術、流體物理、材料科學、燃燒科學等領域的研究，取得的科研成果和技術進步將造福人類的生活。

學生3：我們還可以用水來種植植物，通過植物的光合作用吸收二氧化碳產生氧氣。

教師點評：補充得很好！在空間站內種植水果蔬菜，不僅能利用植物的光合作用有效減少艙內的二氧化碳含量并產出氧氣，還能大大豐富航天員們的餐飲選擇，為他們提供必需的維生素來源以及膳食纖維，從而實現營養補給和生態循環的雙重效益。

（設計意圖：在教學過程中，我們積極鼓勵學生運用所學化學知識去關聯和解讀日常生活中的現象，如對水處理、凈化的過程進行深度剖析，揭示其中蘊含的化學原理，并進一步引導他們探索水在工農業生產、生態環境保護乃至人體健康等方面的多元應用價值。同時，我們通過化學課本中的理論知識，促使學生學會從化學視角審視生活實際，真正做到學以致用，讓抽象的化學知識在現實生活中生根發芽，培養他們的實踐能力和創新精神。）

教師總結：既然水在我們的生活中扮演著如此重要的角色，那么請同學們回想所學的各項知識點，和老師一起構建水的認識圖（見圖1）。

教師：最后，我們將模型歸納為“WWH”，即“是什么”“為什么”“怎么做”三個步驟去研究物質。首先，我們需要弄清該物質是什么，包括了解物質的組成、構成和性質。然后，我們要思考為什么要研究物質。這就涉及物質的應用，或者我們希望通過觀察物質的行為來學習更多知識。最后，我們要知道怎么去研究物質，包括實驗探究、比較和分類等方法。通過這個模型，我們能夠系統性地研究身邊的各種物質及其轉變過程，進而有效地運用化學反應來了解各種新物質。

六、教學效果與反思

本次針對水和物質的探究，于我而言，對新課標的實施和認知有了更加長足的進步；如何將散亂的知識點串聯起來，引導學生建立自己的知識框架，樹立先進的教學理念，是值得我們用心去琢磨推敲的永恒課題。

1.在課堂上要加強師生、生生間的互動，調動學生的積極性，充分地討論交流，在合作中感受構建知識體系的樂趣。

2.在本次探究中對科學家觀察海鷗喝水，發明反滲透膜這種仿生學的案例，講解的時間較長，可以讓學生通過拓展資料去探索。

3.教學的整體把控要根據學生的互動情況，設計階梯式的問答，創設情境引導學生深入思考，讓學生進入課堂節奏中。

4.本次課題主要探究的是“水”的相關知識點也可以遷移到“物質”的探究中。

5.水的使用涉及部分氧氣制取的相關知識，而氧氣制取又是初中化學重要的知識點之一，對此要更多地去引導學生拓展該部分知識。

6.在教學中要分層次，逐步構建學生觀念體系，達成以基本觀念統率具體知識，用系統知識提升基本觀念，在解決問題中完善基本觀念的目標。

（作者單位：青島經濟技術開發區第四中學）

編輯：溫雪蓮

作者簡介：李虹潔（1995—），女，漢族，四川內江人，碩士研究生，青島經濟技術開發區第四中學化學教師。