基于發展學生化學核心素養的教學片段案例分析
——以“濃度對化學平衡移動的影響”為例

宗漢周躍

（1楚水實驗學校江蘇興化225700；2泰興市教師發展中心江蘇泰興225400）

基于發展學生化學核心素養的教學片段案例分析
——以“濃度對化學平衡移動的影響”為例

宗漢1周躍2

（1楚水實驗學校江蘇興化225700；2泰興市教師發展中心江蘇泰興225400）

化學知識是培養學生化學學科核心素養的重要載體，化學教學是落實化學課程目標、幫助學生達成化學學業質量標準的基本途徑，結合具體的課堂片段教學案例，論述如何在化學課堂教學中發展學生的化學核心素養。

學科核心素養；教學設計；學科內容

一、化學學科核心素養

2016年9月13日《中國學生發展核心素養》正式發布。所謂學生發展核心素養，主要指學生應具備的，能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。高中化學學科核心素養是學生發展核心素養的重要組成部分，是高中生綜合素質的具體體現，反映了社會主義核心價值觀的化學學科育人的基本要求，全面展現了學生通過化學課程學習形成的關鍵能力和必備品格。

化學學科核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”“科學精神與社會責任”五個維度。這五個維度立足高中生的化學學習過程，各有側重，相輔相成。“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”體現了具有化學學科特質的思想和方法；“科學探究與創新意識”從實踐層面激勵創新，“科學精神和社會責任”進一步揭示了化學學習更高層面的價值追求。

化學學科核心素養的五個維度將化學知識與技能的學習，化學思想觀念的建構、科學探究與解決問題能力的發展、創新意識和社會責任感的形成等方面組成完整的化學學科核心素養體系。

二、基于發展高中化學核心素養的教學片段設計

化學課堂教學是發展學生化學核心素養的主陣地，為達到發展學生化學核心素養的目的，教師必須精心設計課堂教學，要從教學內容、教學情境設計、教學方式和學習方式選擇等方面入手，著力多維度、多視角發展學生的化學核心素養。

本文選擇現行人教版選修4第二章第二節“化學平衡”的部分教學內容。根據高中化學核心素養的具體要求，遵循學生的認知規律和教材中知識間的內在聯系，精心設計教學環節，充分挖掘化學核心素養之價值，并形成教學案例，力求達到發展學生的化學核心素養的目的。

表1 基于發展高中化學核心素養的課堂片段教學過程設計

【任務一】依據人教版選修4探究實驗2－5，啟發學生思考：為什么改變H+濃度是最好方案?改變H2O、Cr2O72－、CrO42－的濃度，為什么不行?【任務二】引導學生根據預測，設計方案，進行探究實驗。【任務三】根據學生小組匯報，運用PPT展示分析思路：實驗現象橙色加深Cr2O72離子濃度增大環節三:創設情境,科學探究改變平衡外界條件增大H+濃度（生成物）其他物質濃度幾乎不變小組討論，設計方案，實驗完畢后，由小組總結。瞬時改變正（逆）反應速率逆反應速率瞬時增大，正反應速率瞬時幾乎不變創設來自實驗中的問題情境，組織學生開展實驗探究活動時，注意實驗前后的分析預測和對實驗現象的分析解釋，基于實驗現象進行證據推理，對假設預測、實驗結論進行科學論證，發展學生的“宏觀辨識與微觀探析”的化學核心素養。平衡移動方向平衡逆向移動圖1化學平衡移動分析思路【任務四】師生總結濃度對化學平衡移動的影響規律。【任務一】指導學生完成人教版選修4探究實驗2-6。【任務二】組織學生思考下列問題：濃度對化學平衡有影響嗎？有什么影響？影響的結果是什么？【任務三】根據實驗結論畫速率-時間關系圖。vv v'（正）v'（正）=v'（逆）v'（正）v'（正）=v'（逆）v'（逆）v'（逆）v（逆）v（逆）O O tttt v（正）環節四：建構模型，體現素養增大反應物濃度減小生成物濃度化學平衡向正反應方向移動圖2濃度影響化學平衡移動圖像1 v（正）【任務四】指導學生嘗試畫圖。vv學生實驗完畢后，匯報實驗記錄，解釋實驗現象，得出實驗結論，并畫出速率-時間關系圖。v'（逆）v（正）v'（逆）v（正）v'（正）=v'（逆）v'（正）v（逆）v'（正）=v'（逆）為了突破化學平衡移動原理的本質，用三重表征（宏觀現象、微觀解析和圖像分析）“改變濃度瞬間，正逆反應速率的變化”進行證據推理，將學生的思維有效地展示于圖像上（如左圖所示），既檢查了學生的已有認知“改變某個方向反應物濃度瞬間，該方向的速率改變”，同時又驗證了“濃度對速率的影響”。這一環節的設計，還為以后圖像表征能力的學習和培養做了鋪墊。減小反應物濃度增大生成物濃度化學平衡向逆反應方向移動v'（正）v（逆）O圖3濃度影響化學平衡移動圖像2 tttt O環節五：學以致用，體現價值請結合所學知識，解決下列問題：(1)請從濃度的角度進行分析，如何提高合成氨工業中平衡時氨的產率？⑵已知：CO+HbO2■■■■HbCO+O2①如果你碰到疑似CO中毒者，你會采取什么措施？為什么？②中毒患者送醫之后，通常會輔以高壓氧艙治療，為什么？學生思考、討論、分析展示。從生活、生產中各選一例進行分析，將所學知識應用于化工生產條件的選擇，實現了理論與實際的結合，體現知識的價值，反映了化學來源于生產、生活，服務于生產、生活。

三、基于發展高中化學核心素養的課堂問卷調研

為進一步提升課堂教學能力，在行動研究中提煉發展學生核心素養的有效途徑、方法和策略。課后，筆者通過問卷對學生的課堂學習作了調研，其分析結果如下：

1.本教學片段的開篇是以“化學史話”導入，你認為有無必要（見圖4）。

圖4 化學史話引入的必要性

調查顯示，絕大多數（近98%）學生認同課堂的導入可以通過“化學史”進行，這樣的處理既能激發學生學習化學的興趣，又能讓學生對“核心概念”的演變進程有一個清晰的認識，同時也體現了科學教育研究的階段性和持續性。

2.本教學片段設置了一些科學探究實驗，你認為在這些實驗中最重要的部分（見圖5）。

圖5 科學探究實驗中的重要性

調查顯示，近43.4%左右的學生認為探究實驗應依據實驗方案進行，近31.5%左右的學生認為要學會收集各種證據（如實驗現象和實驗數據），并基于證據進行推理，得出實驗結論，但只有近11.9%的學生認為要對已有結論提出質疑、反思，這說明學生在實驗探究中提出進一步探究或改進的設想不多，敢于質疑，勇于創新的科學精神不夠強烈。

3.本教學片段設計了圖像（如流程圖、V-t圖），在學習過程中你對圖像的體會（見圖6）。

圖6 模型認知的基本情況

調查顯示，18.2%左右的學生選擇”過于復雜，難理解”，說明這部分學生對圖像等模型理解有困難，34. 5%左右的學生認可“模型基于化學事實”，37.8%左右的學生認同“建構模型，便于總結”，體現了模型認知的重要性，只有9.5%左右的學生贊成“便于解釋和解決復雜的化學問題”顯示出模型的功能仍須學生在今后的學習中進一步體會。

4.本教學片段的末尾設計了兩個問題，你認為有價值嗎？（見圖7）

圖7 化學科學價值的認知

調查顯示，37.3%左右的學生認可“與現實生活聯系緊密”，41.8%左右的學生認同“所學知識能解決真實問題”，這說明很多學生已充分認識化學科學的價值。今后教師應一如既往地重視STSE內容主題的選擇和組織，緊密聯系生產、生活實際，使學生能綜合運用所學知識解釋和解決真實的實際問題。

四、基于發展高中化學核心素養的教學設計的反思

1.嘗試運用建構模型方法，感知化學核心素養中的“模型建構”

建構模型是科學認知、科學探究和科學解決問題的重要方法。如在本教學片段中，為了突破教學難點——化學平衡移動的本質。我們依據學情，從知識的邏輯次序，學生認知規律出發，多次嘗試采用建構模型的方法，將抽象問題直觀化、可視化。如建構“化學平衡的移動”概念的“三態模型”，“濃度對化學平衡移動的影響”的分析模型，這樣將復雜的文字表述轉化為簡潔的圖像或流程，建立結論和證據之間的邏輯關系，有利于學生對化學原理的認知、理解和運用。不僅如此，我們還構建出由實踐到理論再到實踐的思維模型。這樣的設計，可以引導學生學會模型建構，借助模型進行預測、分析推理，并運用模型解釋顯性的化學事實，揭示化學事實后隱性的本質和規律。

2.營造科學課堂教學氛圍，感知化學核心素養中的“科學探究”

營造科學課堂的教學氛圍，引發學生觀察、思考、質疑、爭論和實驗探究，讓學生在潛移默化中接受“科學即探究”“科學需要質疑”的核心素養觀。如本教學片段中，向4 mL 0.1mol·L-1的K2Cr2O7溶液中滴加濃硫酸時，學生就濃硫酸的使用提出質疑，因為濃硫酸的加入除了影響c（H+）外，溫度也會有相應的變化。再有，此實驗除了通過觀察顏色可判斷平衡移動外，能否通過定量測定c（H+）的變化來研究化學平衡的移動。這些問題的提出體現了學生對實驗方案的“質疑”，具有批判性思維的品質，同時這些問題的解決可以組織學生進行合作交流、討論分析，如是否可通過控制濃硫酸的用量來盡量減少溫度對平衡的影響，是否可以通過DIS系統來定量研究c（H+）的變化，并通過其變化，深入分析探究濃度對化學平衡影響的一般規律。這些調整能鼓勵學生發現和提出有探究價值的問題，能依據探究目的設計并優化實驗，提出進一步探究或改進的設想，養成獨立思考，敢于質疑、勇于創新的科學精神，掌握由定性到定量的科學方法，達成發展學生化學核心素養的目的。

［1］林崇德.21世紀學生發展核心素養研究［M］.北京：北京師范大學出版社，2016：23-25

［2］成尚榮.回到教學的基本問題上去［J］.課程·教材·教法，2015（1）：21-28

［3］中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（實驗）［M］.北京：人民教育出版社，2003：12-15

［4］梁永平.化學科學理解的基本視角及其核心觀念［J］.化學教育，2011（6）：4-7

［5］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）：36-39

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