高中化学教学中学生核心素养培育研究

　　[摘 要]《中国学生发展核心素养》的发布对学科教学培养学生素养提出挑战。迎刃教育时代难题，学生化学学科核心素养的培养应剖析化学学科本质，立足于课堂教学，可采用聚焦核心知识、建构思想观念、注重宏微结合、引导实验探究、启发科学思维等策略。
　　
　　[关键词] 化学教学；核心素养；培养策略。
　　
　　2016年9月《中国学生发展核心素养》发布，标志着以核心素养为导向的新一轮基础教育课程改革已经启幕。作为一线教育工作者，必须弄清核心素养与素质教育的关系、核心素养与三维目标的关系、核心素养与学科核心素养的关系，坚持以立德树人为宗旨，立足课堂教学，着力培养学生的学科核心素养，使学科独特的教育价值在学生身上得到体现和落实。化学学科核心素养包括宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任等五个方面，[1]体现了化学学科的本质特征，内涵丰富，价值多元。化学学科核心素养的培养可从以下几方面展开：
　　
　　一、聚焦核心知识。
　　
　　化学学科核心素养是化学课程标准的“魂”,是化学课堂教学的“根”,是化学教学评价的“尺”.化学学科核心素养的培养必须以具体的化学知识为依托，让学生在化学知识学习的活动过程中形成和发展，从而为学生核心素养的培养做出化学学科应有的贡献。化学学科知识就其重要性而言，可分为核心知识、次要知识和外围知识，核心知识就是指那些在整个知识系统、学科结构中处于轴心地位，对周边知识领域起着统摄、关联作用，发挥结点功能的课程内容。[2]化学核心知识犹如植物的“根系”和“经脉”,具有内核性、统摄性和生长性。加强化学核心知识教学，有利于理清教学内容的主次，合理安排教学时间，让学生集中主要的时间和精力学习“最有价值”的核心知识，从而为培养学生的化学学科核心素养奠定基础。
　　
　　例如，“硫的氧化物”中的“二氧化硫”,从知识主线上看，它位于“非金属单质-酸性氧化物-酸-盐”知识链的节点上；从化学性质上看，它既具有酸性氧化物的通性，又具有还原性和漂白性等特性；从化学与技术、社会、环境的关系上看，它与日常生活、环境污染及防护密切相关，是培养学生绿色化学观念和社会责任感的重要素材；从它所处的课程模块上看，它属于化学必修模块的学习内容，体现了国家对公民素质的最基本要求；从化学学科核心素养上看，它几乎涉及化学学科核心素养所涵盖的五个方面的内容。因此，有关“二氧化硫”知识应当作为化学学科的核心知识来组织教学，而“三氧化硫”则属于一般性的次要知识。教学中可通过物质分类、实验探究、证据推理和宏微结合等，引导学生对二氧化硫在水中的溶解性、还原性与漂白性等知识进行自主探究与建构，在体验学习的过程中培养学生的核心素养。
　　
　　二、建构思想观念。
　　
　　化学学科核心素养中明确提出要培养学生的“变化观念与平衡思想”,“结构决定性质，性质决定用途”的观念以及绿色化学观念等，多个条目均与化学学科思想或学科观念相关联。化学学科思想是化学科学在认识物质、改造物质和应用物质过程中所体现出的具有化学学科特征的最具影响力的思想集合体[3],例如物质变化思想、质量守恒思想以及物质结构决定性质的思想等。而化学学科观念是个体对化学研究对象、化学研究过程以及化学学科价值的本体的见解或意识，具有超越具体事实的持久价值和迁移价值。[4]例如，元素观、微粒观、变化观、实验观和化学价值观等。长期以来，广大中学化学教师对于化学学科思想与学科观念的区别模糊不清，事实上它们是化学研究者基于不同角度做出的阐述。从某种意义上说，科学共同体在头脑中构建的学科观念等同于学科思想，而科学教育的目标是期望学生通过对学科内容的学习达成与学科思想相一致的观念。[5]所以，笔者以为在化学教学中不必刻意地区分学科思想与学科观念，重要的是要通过无痕教学引导学生在具体的知识学习过程中自觉领悟与形成化学学科的基本思想和观念，从而更好地促进学生的学习，达到培养学生化学学科核心素养的目的。
　　
　　例如，“氨”属于必修模块中重要的元素化合物内容，“喷泉实验”是学生学习氨的溶解性和“氨与水反应”的重要实验，有些教师在教学中将教学重点放在喷泉实验的原理上，而将氨与水的“可逆反应”简单告知。笔者认为，喷泉实验是激发学生学习兴趣的重要手段，教学重点应放在基于实验现象的证据推理、变化观念与平衡思想等核心素养的培养上，虽然必修模块中没有出现“化学平衡”的概念，但这并不意味着学生就不应对平衡思想有一定的认识。相反，因为只有部分学生选修《化学反应原理》，就更应该在必修模块中潜移默化地渗透平衡思想，以满足国家对发展学生核心素养的基本要求。为此，可在喷泉实验之后提出3个问题：（1）通过喷泉实验，了解到氨有哪些物理性质？（2）氨溶解于水仅仅是物理变化吗？（3）氨溶解于水后得到的溶液（氨水）中存在哪些微粒？在问题解决过程中培养学生的变化观和微粒观，并建议再补充一个实验：用吸管在喷泉实验的圆底烧瓶中吸取少量溶液注入试管中，并在试管口上套一个气球以达到密封的效果，将试管放在酒精灯上加热，观察溶液颜色的变化，冷却后再观察溶液颜色的变化。此实验操作虽然简单，但实验现象的变化却可以让学生对“变化观念与平衡思想”有具体的感性认识，相关核心素养的培养在化学必修课程学习中也能得到有效落实。
　　
　　三、注重宏微结合。
　　
　　化学是一门在原子分子层面上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学，宏观辨识、微观探析和符号表征是化学学科有别于其他学科的基本特性之一。宏观辨识要求，能通过观察辨识一定条件下物质的形态及变化的宏观现象。微观探析要求，能从物质的微观层面理解其组成、结构和性质的联系，能根据物质的微观结构预测物质在特定条件下可能具有的性质和可能发生的变化。符号表征要求，了解化学符号的蕴涵，使符号表征成为概括、提升宏观认识与微观认识的重要环节。[6]有专家指出，化学学习存在三种水平：宏观水平、微观水平、符号水平。[7]化学学科核心素养中把“能运用符号表征物质及其变化”置于“宏观辨识与微观探析”条目之下，一方面规定了高中阶段学生化学学习水平的层级要求（宏观水平和微观水平），另一方面又要求对化学符号表征有所了解，能从基本的化学符号表征中解读出它们的宏观意蕴和微观意蕴。
　　
　　例如，学习“乙烯的加成反应”时，要求学生从“乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色”的宏观现象入手，推断出乙烯能与溴的四氯化碳溶液反应。能从乙烯与溴的分子结构上分析和理解反应原理，并在此基础上正确书写乙烯与溴加成反应的化学方程式，进而推测乙烯与氯化氢、乙烯与水、丙烯与溴的四氯化碳溶液在一定条件下反应的产物。教学中注重了宏微结合，化学方程式就不再是冰冷抽象的符号，而是赋予了“灵魂”的宏微结合的载体，这样的学习体验不再需要死记硬背，而是富有意义的建构活动。
　　
　　四、引导实验探究。
　　
　　化学是一门与实验相关的自然学科。在化学教学中引导学生实验探究，有助于学生发现和提出有探究价值的化学问题，培养学生的问题意识；根据问题解决，明确探究目的，设计并优化实验方案，有助于学生了解科学探究的一般方法，培养学生的创新意识；通过相互合作完成实验操作、观察记录实验现象，对实验现象进行信息加工并获得结论，有助于培养学生的科学态度、科学精神、科学思维和合作意识。所以说实验探究既是化学学科核心素养的内在要素，又是综合培养学生化学学科核心素养的一种有效方法。
　　
　　例如，学习“苯酚的酸性”时可采用“发现探究式”的教学模式[8],引导学生在问题情境中发现问题，在实验探究中解决问题。
　　
　　[引导发现]观察苯酚样品及分子结构模型，展示苯酚软膏，阅读说明书有关条款，从“不能与碱性药物并用”,引出问题。苯酚具有酸性吗？酸性强还是弱？
　　
　　[猜想与假设]根据苯酚、乙醇、水分子中均含有羟基，猜想苯酚能电离产生H+,可能具有酸性。
　　
　　[制订计划]设计苯酚与指示剂、Na、NaOH溶液作用，判断苯酚能否电离产生H+;设计苯酚在非水、非醇条件下与钠反应。设计苯酚钠溶液与HCl、CO2反应，进一步判断苯酚酸性强弱。
　　
　　[进行实验]
　　
　　（1）将少量苯酚溶于热水中，向其中滴加2~3滴紫色石蕊试液。
　　
　　（2）将少量苯酚溶于苯中，向其中加入一小粒金属钠。
　　
　　（3）将少量苯酚晶体与一定浓度的氢氧化钠溶液混合并振荡。
　　
　　（4）将制得的苯酚钠溶液分为两份，向其中的一份中滴加稀盐酸，另一份中通入CO2.
　　
　　[收集证据]苯酚不能使指示剂变色，能与金属钠缓慢反应放出H2,能与NaOH溶液反应，苯酚钠溶液中加入盐酸或通入CO2,均出现浑浊。
　　
　　[推理与结论]由于受苯环的影响，苯酚分子中的羟基变得活泼，能电离产生H+,表现出酸性，其酸性比H2CO3弱。
　　
　　五、启发科学思维。
　　
　　科学思维是《中国学生发展核心素养》的重要内容，是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程；是分析综合、推理论证等科学思维方法的内化；是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力与品质。“科学思维”主要包括科学推理、科学论证、模型建构、质疑创新等要素。
　　
　　科学推理和科学论证在化学学科核心素养中具体表述为证据推理，上述“苯酚的酸性”探究实验中，学生根据苯酚的分子结构做出猜想，通过实验收集证据，并基于证据进行分析推理，得出苯酚具有酸性的结论，就是在实验教学中基于证据推理培养学生科学思维的一则教学案例。
　　
　　模型建构源自科学研究，是人类认识事物的重要方法，因而模型认知也是学生学习化学的重要方式。它是在已获得大量感性认识的基础上，以理想化的思维方式对化学事实进行近似、形象和整体的描述，进而揭示其本质和规律的认知方式。化学教学中借助于模型认知有利于化抽象为具体、化复杂为简单、化深奥为浅显，加深学生对于具体事物的复杂联系或本质属性的深刻理解和认识。
　　
　　例如，“原电池”教学时就可以将证据推理与模型认知很好地体现出来。首先组织学生实验，通过铜丝与锌粒在稀硫酸中接触，铜丝表面产生大量气泡，激发学生的好奇心和求知欲，进而引发猜想“锌失去的电子转移到铜上去了”.果真如此吗？学生通过实验收集证据，验证猜想得出结论，从而形成“原电池”的概念。猜想验证的过程其实就是证据推理的科学思维过程。然而，这一装置具有普遍意义吗？将铜片换成石墨、稀硫酸换成乙醇试试？在此基础上建构原电池的工作原理模型，了解原电池的形成条件。如何判断一个装置是否属于原电池？就需要借助模型认知，学生尝试从电极、电解质溶液、闭合回路、氧化还原反应等方面做出判断。借助于模型认知，不管遇到怎样陌生的情景，只要将复杂的反应、陌生的装置与模型中的要素一一对应，就能很好地解决相关问题。
　　
　　化学学科核心素养的培养还必须关注与化学有关的社会热点问题，渗透社会责任教育，深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系，加强与其他学科核心素养的相互融合，共同致力于培养学生能够适应个人终身发展和未来社会发展所需要的必备品格和关键能力。
　　
　　参考文献：　　
　　[1] 王云生。基础教育阶段学科核心素养及其确定--以化学学科核心素养为例[J].福建基础教育研究，2016（2）：7-9.　　
　　[2] 龙宝新。走进核心知识的教学：高效课堂的时代意蕴[J].全球教育展望，2012（3）：21-24.　　
　　[3][4][5] 毕华林，万延岚。化学基本观念：内涵分析与教学建构[J].课程·教材·教法，2014（4）：76-83.　　
　　[6][7] 吴俊明。对化学语言及其教学的再认识[J].化学教学，2015（7）：3-9.　　
　　[8] 徐宾。新课程化学教学方式的基本特征与有效设计[J].中学化学教学参考，2009（4）：16-18.