核心素养的培养:化学教学的追求_核心素养论文

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      2014年3月30日,教育部正式印发《关于全面深化课程改革,落实立德树人根本任务的意见》,将“核心素养”置于深化课程改革、落实立德树人目标的基础地位,使其成为新一轮基础教育课程改革的关键因素。

      化学核心素养是现代公民必备的科学素养,也是学生终身发展的重要基础。化学课程是促进学生化学核心素养形成和发展的重要载体,对于科学文化的传承和科技人才的培养具有不可替代的作用。化学教学应立足于学生适应现代生活和未来发展的需要,充分发挥化学课程的整体育人功能,发展学生的化学核心素养,为学生植入有益终身发展的“DNA”。

      一、化学核心素养的基本内涵

      化学核心素养是具有化学学科特质的关键能力和品格,但是,具体包含哪些,目前是“仁者见仁,智者见智”的。一般来说,化学核心素养至少包含以下三个基本内涵。

      化学基本观念。通过对化学知识的学习和理解能够构建起来的从化学的视角认识事物、解决问题的思想、方法和观点,称为化学基本观念。化学基本观念并不是以现成结论的形式出现在教材中的,而是内隐于事实、概念、原理等具体的化学知识及其体系中,并随知识层次的推进而发展、深化的。可以说,具体知识是化学基本观念形成的载体,化学基本观念是具体知识的提炼和升华。若干年后,具体知识可能会被学生遗忘,但是化学学科特有的思维习惯、思想方法会烙印在学生的脑际,并伴随其一生。“重视化学基本观念的形成是精简教学内容,减轻学生过重的学习负担,提高学生问题解决能力的重要途径。”化学教学必须超越对具体知识本身的追求,从传授事实、掌握知识转变为运用事实、发展观念。

      “三重表征”思维。学习和研究化学,不仅要从宏观现象上对物质的性质和变化进行观察和描述,而且要从微观结构上进行解释,以把握事物的本质和规律,还要运用化学符号进行表达和交流。从宏观、微观、符号三种水平上认识和理解化学知识,并建立三者之间的内在联系,在三者之间自由灵活地转化,已经成为国际上公认的化学科学不同于其他科学的最具特征的思维方式,即“三重表征”思维。化学教学必须重视对化学思维方式的培养,从“掌握作为一种知识的化学”转移到“理解作为一种思维方式的化学”。

      实验探究能力。化学是一门以实验为基础的自然科学。实验探究是研究物质及其变化的重要方式和途径,基于实验证据的分析和推理是发现知识、解决问题的关键。化学实验是化学教学中最有效的“事件发生器”。布鲁纳曾说:“孩子们在教室里的所为和科学家在实验室里的所为,只有程度不同,没有本质区别。”化学教学要将化学知识的内在联系、内在意趣投影于化学实验,吸引学生在化学实验的感召下开展学习活动,通过个体或团队的探究,使得隐含的知识和方法等逐步、整体地显露出来,从而促进学生的理解建构与合作精神,培养学生的探究能力与应用能力。

      二、基于化学核心素养培养的教学案例

      “常见的碱”是沪教版初中化学教材第七章第二节第三课时的教学内容。由于内容多时间紧,教学过程中,笔者删除了氨水的相关内容,把重点放在氢氧化钙、氢氧化钠的性质和用途、复分解反应的特点上。下面以“常见的碱”为例,简述化学教学中培养学生化学核心素养的具体做法。为了行文方便,笔者对教学内容的先后顺序作了适当调整。

      (一)建构化学基本观念

      化学基本观念主要包括分类观、元素观、微粒观、转化观、守恒观、实验观、科学本质观、学科价值观。本节课中,笔者以氢氧化钙和氢氧化钠的组成、性质、用途为载体,培养学生的分类观、微粒观和学科价值观。

      1.触类旁通推测性质,建构分类观

      世界上物质极其丰富,既有各自的特性,也有与其他物质相同或相似的共性。把某种物质或变化归纳到某一类中,用“类”的观念来认识和思考,这样就容易把握化学问题的实质,找到解决问题的思路和方法。因此,学习化学首先要学会运用分类的思想方法,从不同的角度对物质及其变化进行分类。为此,笔者设计了如下问题:

      问题1 氢氧化钙、氢氧化钠是两种常见的碱,你已经知道它们具有哪些化学性质?请你推测氢氧化钙、氢氧化钠还有哪些化学性质?

      

      2.分析图示把握本质,建构微粒观

      化学是一门研究物质的组成、结构、性质、用途、制法的基础自然科学。而微粒观可以帮助学生建立物质“组成—结构—性质—用途—制法”的联系结构,有效指导化学学习。学习化学时,在类比推测、实验验证、归纳性质的基础上,还要从微观结构上认识问题的本质。为此,笔者设计了如下问题:

      问题2 请归纳两种常见碱的化学共性。在分析图1、图2的基础上,从微观的视角说明两种碱具有化学共性的原因?

      

      通过学习“常见的酸”,学生已经知道稀盐酸、稀硫酸具有相似的化学性质是因为溶液中都含有

,进而得出酸溶液在组成上的共同点,并从微观结构上揭示酸溶液具有化学共性的本质。而教学“常见的碱”时,通过类比推测、实验探究、归纳总结,学生归纳出两种碱溶液具有三个化学共性:与酸碱指示剂反应,与硫酸铜溶液反应,与二氧化碳反应。通过比较图1、图2,学生可以归纳两种碱溶液具有共同化学性质的原因是溶液中都含有

      3.观察实物和实验体会用途,培养学科价值观

      “知识就是力量。”这是培根的至理名言。其实,知识本身是没有力量的;只有将知识运用到生产生活实践中,才能使知识产生力量。“生活即教育、社会即学校、教学做合一。”这是陶行知的重要思想。实际上,化学不是纯粹的符号、法则的堆积,化学就在我们身边。教学中,要引导学生用“化学的眼睛”观察生活的世界,带着生活的体验走进化学的世界;用化学知识指导生产、生活实践,从而发挥学科功能,体验学科价值。为此,笔者设计了如下两个问题情境:

      情境1 请你阅读波力海苔内干燥剂包装袋说明(如图3所示),推测生石灰的性质;请你观察生石灰干燥剂与水反应的实验(教师演示:先测水温,再剪开干燥剂的包装袋,将生石灰放入烧杯中,再加适量水,放置几分钟),思考怎样判断生石灰干燥剂是否变质?

      

      情境2 请你观看配制、喷洒波尔多液的视频(如图4所示),了解波尔多液在农业生产中的重要用途。

      

      学习氢氧化钙(熟石灰)的制取后,学生根据生石灰作干燥剂的用途,可以推测生石灰具有吸水性。学生观察生石灰干燥剂与水反应的实验,可以发现反应物温度升高(烧杯外壁发烫),且由块状(生石灰)变成了粉末状(消石灰);通过讨论可以得出判断生石灰干燥剂是否变质的方法。由此,学生可以很好地感受到,化学知识能够指导人类利用自然资源满足自身需求。同样的,学习氢氧化钙(澄清石灰水)与硫酸铜溶液的反应后,让学生了解波尔多液在农业生产中的重要用途,也能够很好帮助学生建构学科价值观。

      (二)培养“三重表征”思维

      本节课中,笔者重点通过探究氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应本质的过程,培养学生的“三重表征”思维。为此,笔者设计了这样三个问题情境:

      情境3 如图5所示,请你在两支试管内分别加入适量的澄清石灰水和氢氧化钠溶液,然后分别向其中滴加几滴硫酸铜溶液,观察实验现象。

      

      情境4 请你仔细观察图6,分析氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应的本质是哪些离子之间发生了化学反应?哪些离子是旁观者?

      

      情境5 请你写出氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应的化学方程式,并用化学符号表示哪两种离子反应生成了蓝色絮状沉淀。

      这里,情境3是让学生操作实验,观察反应现象,属于宏观表征;情境4是让学生分析图示,探询反应本质,属于微观表征;情境5是让学生书写方程式,表述反应本质,属于符号表征。以整体、连续的活动形式组织这些情境,可以有效地强化学生的“三重表征”思维。

      (三)发展实验探究能力

      本节课中,笔者抓住“氢氧化钠溶液能否与二氧化碳气体反应”这一问题,培养学生的实验探究能力。这不是一个一下子可以解决的问题。为了让学生的“思路形成”与“知识学习”协调同步,笔者设计了五个子问题,组成了“问题链”,以帮助学生经历思路建构的过程,发展实验探究能力。

      问题3 如下页图7所示,老师在两支试管中分别加入适量的澄清石灰水和氢氧化钠溶液,然后分别通入二氧化碳气体,请你观察实验现象并分析结论。

      

      这时,学生能够发现,在氢氧化钠溶液中通入二氧化碳气体后,没有明显的现象。由此,教师可以引导学生推测出如下可能的结论:(1)没有发生反应;(2)发生了反应,但是没有明显的现象。

      问题4 如图8所示,老师在一支试管中放入碳酸钠固体,然后加入适量的水,请你观察实验现象并得出结论。

      

      这时,学生能够发现碳酸钠固体消失了,并得出碳酸钠溶于水。由此,教师可以引导学生进一步推测出如下结论:在氢氧化钠溶液中通入二氧化碳气体后,有反应发生,但是生成的碳酸钠溶于水,所有没有明显的现象。

      问题5 在氢氧化钠溶液中通入二氧化碳气体后,没有明显的现象,那么,怎么判断有没有发生化学反应?

      由此,教师可以引导学生得到如下设计思路:(1)由于这个反应有气体参加,因此,可以改变装置来检验容器内气压是否变化;(2)由于这个反应可能生成碳酸钠,因此,可以增加实验(反应)来检验生成物是否存在。

      问题6 那么,如何检验容器内气压是否变化呢?

      这时,学生容易想到,把容器换成塑料瓶(密闭),通过塑料瓶是否变瘪来检验气压是否变化。对此,教师应该引导学生注意:氢氧化钠溶液中有水,二氧化碳能溶于水,也能使矿泉水瓶变瘪。然后,教师应该引导学生设法排除这一可能的原因。于是,教师可以引导学生进一步思考,设计出利用气体压强传感器,定量测定氢氧化钠溶液与二氧化碳气体、水与二氧化碳气体反应前后密闭容器内气体压强的变化情况的对比实验,得到一组气体压强变化曲线(如图9所示),从而证明氢氧化钠溶液确实与二氧化碳气体发生了化学反应。

      

      问题7 另外,如何检验生成物碳酸钠是否存在?

      这时,教师只要适当引导,学生便不难想到,在反应后的溶液中滴加稀盐酸,通过是否有气泡生成来检验生成物碳酸钠是否存在(如图10所示)。对此,教师应该引导学生认识到,发生化学变化的本质特征是有新物质生成。由此,教师还可以进一步追问:怎样证明盛放在表面皿中的熟石灰、氢氧化钠固体是否变质?同时,引导学生认识到,这个问题其实就是换个角度考查如何检验引起变质的反应产物碳酸钠、碳酸钙是否存在。

      

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