基于發展化學學科核心素養的教學設計與反思

莊德剛

摘要：文章以“碳酸鈉的性質與應用”教學內容為載體，按照目前關于化學學科核心素養的要求，重新審視了教材，挖掘其學科核心素養價值，進行了精心設計，通過有效的教學活動，達到培育學生化學學科核心素養的目的。

關鍵詞：化學學科核心素養；碳酸鈉性質與應用；教學設計；反思

文章編號：1008-0546（2017）07-0077-04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.023

一、問題的提出

教育部《關于全面深化課程改革是立德樹人根本任務的意見》中提出，在基礎教育階段應該幫助學生形成適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。要求高中各學科課程要提出學科核心素養，將教育教學的行為統一到育人目標上來，提高學生綜合分析問題、解決問題的能力[1]。

目前，大家認為，化學學科的核心素養含有以下方面：人們在研究物質的組成、結構、變化的過程中，運用探究的手段，基于證據進行分析推理，透過宏觀現象審視變化的微觀本質；能建立變化觀念與平衡思想；理解化學、技術、社會和環境之間的相互關系，贊賞化學對社會發展的重大貢獻；能運用已有知識和方法綜合分析化學過程對自然可能帶來的各種影響，權衡利弊，勇于承擔責任，積極參與有關化學問題的社會決策。

“碳酸鈉的性質與應用”是蘇教版必修《化學1》專題2的第二單元教學內容，本課按照目前關于化學學科核心素養的要求，重新審視了教材，挖掘其學科核心素養價值，以這部分教學內容為載體，進行了精心設計，通過有效的教學活動，發展學生基于證據進行分析推理、透過宏觀現象審視變化的微觀本質、運用所學知識解決實際問題等化學學科核心素養。

二、教學設計

1. 教學背景分析

（1）教學指導思想分析

學科教學的終極目標是促進學生學科素養的形成。以學科核心素養培育的課堂教學，應該從以“教”為主轉向以“學”為主，從重視學科知識的傳授、灌輸轉向重視學生學習活動的設計、組織和指導，將科學精神和人文精神自然地融入教學活動當中，讓學生在探究體驗中、學習反思中獲得化學核心知識，發展化學學科核心素養。

（2）教學內容分析

本節內容是一節典型的物質性質的課，也是學生進入高中后第一次完整地學習一種鹽。教材并沒有把碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質逐條呈現，而是通過兩個“活動與探究”（“碳酸鈉的性質”、“區別碳酸鈉與碳酸氫鈉的實驗方案設計”）來引導學生在動腦思考、動手實踐的過程中，進行自主學習、探究學習和合作學習。這樣的編排符合學生的認知規律，有利于學生理解和掌握知識，提升化學學科素養。

（3）學情分析

學生在初中初步學習了碳酸鈉與酸的反應，了解了檢驗溶液酸堿性的常用方法，但對與碳酸鈉關系十分密切的碳酸氫鈉的性質了解甚少。因此，教學時可以用實驗探究、對比的方法理解兩者性質之間的異同。

2. 教學目標

（1）通過實物展示、實驗對比，讓學生認識到二者性質的差異是結構不同所致，并能歸納總結碳酸鈉與碳酸氫鈉的鑒別方法和相互轉化。

（2）學會研究物質的一般思路與方法。特別是從碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質對比中，學會全面地認識和分析事物，體驗對立統一的辯證唯物主義觀點。

（3）聯系生活實際，讓學生掌握碳酸鈉和碳酸氫鈉的用途，感受化學在生活中的重要作用，激發學生學習化學的興趣和使命感。

3. 教學重難點

基于上述分析，把教學重點確定為碳酸鈉和碳酸氫鈉的化學性質、鑒別，教學難點設計為對照實驗方案的設計。

4. 教學過程及點評

教學環節1 提出問題，引入新課

[師]資料1中，侯氏制堿法制得的“堿”是什么物質？

[生]是純堿，化學成分是碳酸鈉。

[師]讓我們一起走近碳酸鈉。

[師]實物展示。請根據資料2和初中所學知識，推測碳酸鈉化學性質，并運用桌面上的藥品和儀器進行驗證（藥品：水、0.1mol/L稀鹽酸、石灰水、氯化鈣溶液、酚酞試液、0.1mol/L碳酸鈉溶液、0.1mol/L碳酸氫鈉溶液等，儀器：試管、滴管等）。

[生]討論，制定實驗方案，猜測實驗現象，進行探究驗證。在四支試管里各加入0.1mol/LNa2CO3溶液2毫升左右，然后依次滴加幾滴酚酞試液、氯化鈣溶液、石灰水、稀鹽酸，觀察現象。主動交流實驗現象和結論。

[板書]

碳酸鈉的化學性質

一、化學性質

1、與酸反應：Na2CO3+2HCl■2NaCl+H2O+CO2↑

2、與某些堿反應：Na2CO3+Ca（OH）2■CaCO3↓+2NaOH

3、 與某些鹽反應：Na2CO3+BaCl2■BaCO3↓+2NaCl

評析：通過科學家侯德榜先生實業救國的事跡引課，培養學生刻苦鉆研的科學精神和無私的愛國情操，引發學生對“堿”的好奇心和重視，讓學生認識化學學習的社會價值。

后面讓學生根據初中所學，大膽預測碳酸鈉的化學性質，設計實驗對自己的預測進行驗證，得出結論，發展學生尋找證據進行分析推理的化學學科素養。

教學環節2 分析比較，深入探究

[生]認真閱讀資料，仔細觀察碳酸氫鈉樣品，產生了以下疑問：為什么在資料中碳酸氫鈉可作為食品制作中的膨松劑，而碳酸鈉不能？兩者性質差異有哪些？

[師]順勢引導。請大家根據碳酸鈉的化學性質來設計實驗，對比觀察兩者的性質差異。那么請同學們思考一下，在什么樣的條件下實驗對比才更有科學性？

[生]在相同的反應條件下比較！如相同反應物的濃度、狀態等。同時，提出了以下3個探究實驗方案：

[探究實驗1]水溶液的酸堿性

在試管里加入0.1mol/LNaHCO3溶液2毫升，滴加幾滴酚酞試液，與前面現象進行對照，比較溶液的酸堿性。觀察現象。填寫表1。

[探究實驗2]與鹽、堿反應

向盛有2mL0.1mol/LNaHCO3溶液的試管中先滴加1mL0.01mol/LCaCl2溶液，觀察現象。再向其中逐滴加入澄清石灰水振蕩，觀察現象。與前面實驗比較，填寫表2。

[板書]2NaHCO3+Ca（OH）2■CaCO3↓+Na2CO3+2H2O

[探究實驗3]與酸的反應

向盛有體積均為2mL、濃度均為0.1mol/L 的Na2CO3、NaHCO3溶液的兩支試管中，同時加入等體積、等物質的量濃度的鹽酸（足量）。觀察現象。填寫表3。

[板書]NaHCO3+HCl■NaCl+H2O+CO2↑

[生]通過實驗對照，得出結論：Na2CO3、NaHCO3性質大體相似，但是在某些反應上又有差別。如同濃度時，Na2CO3溶液的堿性強于NaHCO3溶液，但NaHCO3溶液與酸反應的劇烈程度大于同濃度的Na2CO3溶液。又產生了這樣的疑問：兩者性質差異的原因是什么？

[生]大家積極思考，有同學提出了結構決定性質的觀點。

[師]對！那我們來一起分析它們在組成結構上有什么異同？完成表4。

[生] 清楚地發現：兩者性質差異的原因就在HCO3-、CO32-方面。

[師]資料3中說，碳酸氫鈉作為食品制作過程中的膨松劑。請你猜想碳酸鈉、碳酸氫鈉哪一種受熱更易分解？

[生]肯定是碳酸氫鈉受熱更易分解，而且分解時會有氣體產生。

[師]讓實驗來說話。

[探究實驗4]熱穩定性

[師]采用（圖1）裝置，應該如何放置兩種固體，才能證明碳酸鈉的熱穩定性較碳酸氫鈉更好？

[生]大試管中盛的是Na2CO3固體，小試管中盛的是NaHCO3固體。大試管的導管伸入盛有石灰水的B試管中，小試管的導管伸入盛有石灰水的A試管中。如果A試管中的石灰水變渾濁而B試管中的石灰水沒變渾濁，則可證明。

[師]演示實驗，點燃酒精燈，先預熱，再集中加熱。

[生]學生描述實驗現象，得出結論。填寫表5。

[板書]2NaHCO3■Na2CO3+H2O+CO2↑

[師]根據資料4，推測向飽和Na2CO3溶液中通入足量的CO2可能會出現什么現象？

[生]可能會有固體析出。

[探究實驗5]飽和Na2CO3溶液與CO2的反應

[演示] 向一瓶充滿CO2氣體的軟塑料礦泉水瓶中，倒入10毫升左右的飽和Na2CO3溶液，旋緊蓋子，快速振蕩一會兒。

[生]觀察現象：礦泉水瓶變癟，澄清的碳酸鈉溶液變渾濁。

[板書]Na2CO3+CO2+H2O■2NaHCO3

[師生共同分析]NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，這是析出沉淀的主要原因，而從方程式來看，106g碳酸鈉反應將生成碳酸氫鈉168g，生成的碳酸氫鈉多了且反應消耗了水，也會導致碳酸氫鈉析出。

評析：根據實驗現象的異同，引導學生分析碳酸鈉、碳酸氫鈉組成結構的異同，進而尋找證據進行推理，透過宏觀現象審視變化的微觀本質。課堂上精心設計對比實驗進行探究，促使學生主動學習，形成結構決定性質、性質決定用途的化學觀念。

教學環節3 總結提升，鞏固觀念

[師]碳酸鈉與碳酸氫鈉關系密切，請大家根據本堂課內容說說它們是如何相互轉化的？

[生] 歸納碳酸鈉與碳酸氫鈉的相互轉化途徑（略），形成物質間有條件的轉化觀念。

[投影]碳酸鈉、碳酸氫鈉在生產、生活中的應用。

教學環節4 解決問題，拓展應用

[投影]問題解決：

[生]交流討論（略）

[課后作業]

查詢侯氏制堿法的工業流程圖，分析涉及的原理。

評析：通過幾個有“生活味”的問題解決，提升了學生運用知識、解決問題的能力，發展了學生化學應用觀。也體現了基于學科核心素養的化學教學，是一種能使學生主動獲取化學知識、運用化學知識、解決化學問題的教學策略。

三、幾點反思

1. 提升學生學科核心素養，要讓學生明白所學化學知識的價值

基礎教育課程改革的基本目標，就是讓學生積極主動地學，這也是提升學生學科核心素養的必然要求。讓學生“想學”的方法有多種，其中向學生展示所學化學知識的價值是重要而有效的方法之一。

向學生展示所學化學知識的價值，可以是向學生展示所學化學知識在生產、生活和科技領域的應用，特別是日常生活中的應用；也可以是向學生展示所學化學知識在化學科學發展中的應用；還可以是向學生展示所學化學知識在化學及其相關學科學習中的應用[2]。高中化學課程中之所以安排“碳酸鈉性質與應用”教學內容，就是因為鈉及其化合物在生產生活中有廣泛應用。本節課以侯德榜的愛國事跡為引課，以“為什么碳酸氫鈉可作為食品制作過程中的膨松劑？”“Na2CO3、NaHCO3均可與胃酸反應，為何不選用Na2CO3作抗酸藥？”等應用性問題展開教學，讓學生在學習的過程中體會了知識的價值，明白了“為什么學”的問題，有效地調動了自我主動學習的積極性，提升了化學學科素養。

2. 提升學生學科核心素養，要讓學生在自主實踐中提高能力、發展素養

本節課采用實驗探究進行教學。教學中提供相應的儀器藥品，讓學生自己提出猜想、設計實驗、進行實驗探究，得出結論。學生在實驗探究中，主動對比碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質與應用，將知識融入推測、驗證、探究和歸納的過程中，掌握了元素化合物的一般規律：結構決定性質，性質決定用途，并能運用所學知識解決實際問題。整個教學過程，充分突出了學生的主體地位，讓學生在體驗化學研究的過程中發展了學科素養。

3. 提升學生學科核心素養，教師要科學地處理教材內容

化學學科核心素養不可能憑空產生，它們一定內隱在化學教學內容之中。培養學生的化學學科核心素養必然要以知識教學為載體[3]。因此，教師要結合教學內容，根據學生的實際情況，圍繞發展學生化學學科核心素養這一目標，創造性地開發和使用教材，精心設計課堂教學，科學合理地選擇和處理教材內容，挖掘教材內容所包含的素養教育，達成發展學科核心素養的目的。如通過碳酸鈉、碳酸氫鈉在生產生活中的應用，突出化學學習的社會價值，培養學生社會責任感；通過碳酸根與碳酸氫根的比較，拓展學生透過宏觀現象審視變化的微觀本質；通過碳酸鈉、碳酸氫鈉性質比較實驗設計，提高學生科學類比的思維能力、發展學生尋找證據進行推理的核心素養。當然，我們在處理教材內容的時候，也要明白某一教學內容可能只是有側重地發展學生某個或者某些方面的學科素養，不可能通過一個教學內容發展學生全面的學科素養。

此文在形成過程中，受到了吳星教授的悉心指導，在此謹向吳教授致以誠摯的謝意和崇高的敬意。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部制定.關于全面深化課程改革是立德樹人根本任務的意見[S].2014，4

[2] 喬中云，曹麗敏，吳星.關于高中化學元素化合物教學的思考[J]. 化學教學，2015（4）：15

[3] 周業虹.基于發展化學學科核心素養的教學設計案例分析[J].化學教學，2016（8）：36