素養為本的化學教學設計

周業虹 王晶

摘要： 鋁及其化合物是目前中學教學的重要內容，在生活、生產、國防等領域有重要的應用。結合這部分內容的教學目標，認真研究教學內容，關注學科核心素養，可以創設不同的問題情境，引導學生從生活、生產、科學方法和原理

等視角切入，最終形成關于鋁及其化合物知識的結構化認識，達到落實并發展學科核心素養的目的。

關鍵詞： 核心素養; 教學設計; 問題情境; 知識結構化; 課程標準

文章編號： 10056629（2018）12003605中圖分類號： G633.8文獻標識碼： B

1?素養為本的化學教學設計

2016年9月《中國學生發展核心素養》總體框架的發布，對在各個學科教學中培養學生的核心素養提出了挑戰。

《普通高中化學課程標準（2017年版）》中指出了化學學科核心素養是高中學生發展核心素養的重要組成部分，反映了社會主義核心價值觀下化學學科育人的基本要求，全面展現了化學課程學習對學生未來發展的重要價值[1]。

課堂教學是落實并發展化學學科核心素養的重要途徑。那么，在核心素養的視角下，如何進行化學課程的教學設計，達到落實核心素養的目的呢？

課程標準中指出，我們要重視開展“素養為本”的教學，倡導真實問題情境的創設，重視教學內容的結構化設計，激發學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉變，培養他們的創新精神和實踐能力。

《現代漢語詞典》將情境解釋為“情景、境地”[2]。《辭海》中將情境解釋為“基于人們某種特定社會行為所產生的具體條件”[3]。問題情境，就是把學生置于運用已經掌握的知識去研究新的未知問題的氛圍之中，使學生在提出問題、思考問題、解決問題的動態過程中學習[4]。

教師創設問題情境進行教學活動，不是讓學生簡單、機械地從教師或教材中接受現成的知識，而是指學生根據所創設的情境衍生出的問題進行探究，在教師的引導下自主學習相關的知識、規律等。這樣的教學過程既能讓學生將已掌握的知識運用于實際去解決問題，又能讓學生在學習過程中發現新的問題，繼續進行深層次的學習，獲得新的知識和新的方法，最終實現以學科知識為載體提升學科核心素養的目的。

創設問題情境的基本出發點是課程標準，要依據教材和教學內容，同時要關注教學目標、學生的知識和能力基礎。問題情境的要素、情境特點及要達成的目標如圖1所示。

2?鋁及其化合物的教學設計

本文選擇現行人教版普通高中課程標準實驗教科書《化學1》（必修）中有關鋁、鋁的化合物的教學內容，結合《普通高中化學學科課程標準（2017年版）》

中化學學科核心素養的內容，對相應的教材內容進行分析，從不同的角度進行設計，剖析其學科核心素養價值，深入分析如何依據核心素養的要求，創設問題情境，創造性地開發和使用教材，最終通過有效的教學活動設計，達到提升化學學科核心素養的目的。

2.1?以鋁及其化合物在生活中的應用為線索展開，突出“科學探究與創新意識”

鋁及其重要化合物（氧化鋁、氫氧化鋁）是典型的兩性物質，日常生活中，學生有所接觸，比較熟悉，容易引起探究的欲望;學科知識上，學生在初中階段學習過鋁與酸的反應，也能依據金屬氧化物與酸的反應類推出氧化鋁與酸的反應，因此具備了應用已有的知識和經驗解決問題的能力。

基于此，選取了如下問題情境： 鋁及其化合物在日常生活中應用廣泛，如可用于治療胃酸過多、可制成易拉罐盛裝飲料、可用于制作炊具，但是鋁制品不能用來蒸煮或長時間存放酸性、堿性食物。

由此問題情境引發系列問題，在不斷出現問題、不斷解決問題的過程中，探究并獲取證據，落實“科學探究與創新意識”的學科核心素養，教學過程及設計意圖如表1所示。

本節課的設計創設了來自于生活中的真實的問題情境，貼近學生，素材生動而平實，蘊含的知識內容符合學生的認知水平。可以說，圍繞這條生活線索，從“科學態度與社會責任”這一核心素養價值引入，學生很快進入學習狀態。在學習中通過創設的系列問題情境，引導學生進行實驗探究，不斷發現問題、解決問題，培養他們的“科學探究與創新意識”。在實驗探究中尋找證據進行推理，獲取鋁及其化合物知識的同時，構建研究金屬及其化合物的基本思路和方法，發展“證據推理與模型認知”的核心素養。最終引導學生應用所學知識解釋生活中的“管道通”的化學原理，再一次體現“科學態度與社會責任”的核心素養。

2.2?以物質的分類為線索展開，突出“宏觀辨識與微觀探析”

課程標準中“宏觀辨識與微觀探析”這一核心素養要求包括： 能從不同層次認識物質的多樣性，并對物質進行分類;能從元素和原子、分子水平認識物質的組成、結構、性質和變化，形成“結構決定性質”的觀念;能從宏觀與微觀相結合的視角分析與解決實際問題。

鋁的重要化合物是“金屬的重要化合物”的第二課時，是金屬的化學性質知識的延伸和發展。在上一章“化學物質及其變化”中，學生已學習了物質的簡單分類法。鋁及其化合物的學習中，突出了以物質分類為線索的研究方法，在前面學習鋁單質及對生活中常見的氧化物及氫氧化物進行分類的基礎上，引導學生應用分類的思想對氧化鋁、氫氧化鋁的性質進行預測。由此展開探究，獲取證據，逐步認識鋁的重要化合物的性質及其關系。

基于此，選取了如下問題情境： 用交叉分類法按照非金屬氧化物、酸性氧化物、金屬氧化物、堿性氧化物的類別對二氧化碳、二氧化硫、氧化鈣、氧化鋁進行分類，使學生對氧化鋁是否屬于堿性氧化物產生認知沖突，以此展開對氧化鋁性質的研究。教學流程設計如圖2所示。

本節課的設計創設了有關物質分類的問題情境，結合最近發展區，從學生初中學過的物質類別出發，結合上一章學習的物質分類的知識，創設氧化鋁是否屬于堿性氧化物的認知沖突，從“宏觀辨識與微觀探析”這一核心素養價值引入，在探究氧化鋁和氫氧化鋁的化學性質的過程中，培養“科學探究與創新意識”的學科核心素養;在實驗中尋找證據，發現這兩種物質既能和酸又能和強堿反應，得出其屬于兩性化合物的結論，同時隱含了研究金屬及其化合物的基本思路，強化了“證據推理與模型認知”的學科核心素養。

2.3?以工業上鋁的冶煉方法為線索展開，突出“科學態度與社會責任”

課程標準中“科學態度與社會責任”這一核心素養要求包括： 深刻認識化學對創造更多物質財富和精神財富、滿足人民日益增長的美好生活需要的重大貢獻。

鋁制品在生產、生活、科技、國防等領域中有著極其廣泛的應用，鋁元素在地殼中的含量非常豐富，但是鋁的利用卻比鐵和銅晚，這是為什么呢？于是，以工業上冶煉鋁的方法為線索創設問題情境，從工業生產實際出發，圍繞氧化鋁、氫氧化鋁的性質提出系列問題，完善對鋁及其化合物的知識的認識。

[教學環節1]創設情境——展示工業冶煉鋁的流程圖。

設計目的： 關注化學知識在生產中的應用，了解鋁的冶煉歷史，贊賞化學科學為人類社會做出的貢獻，突出“科學態度與社會責任”學科核心素養。

[教學環節2]探究實驗——設計實驗，探究氧化鋁和氫氧化鋁的化學性質。

設計目的： 圍繞鋁的冶煉過程，逐一分析過程中的化學反應原理，認識鋁的化合物的兩性，體會科學探究在研究氧化鋁和氫氧化鋁性質中的重要作用，突出“科學探究與創新意識”學科核心素養;在建構了氧化鋁的兩性之后，采用類比的研究方法繼續學習氫氧化鋁的化學性質，突出“證據推理與模型認知”的學科核心素養。

[教學環節3]提升思維——針對研究結果，引導學生形成概念和知識體系。

設計目的： 通過氧化鋁和氫氧化鋁的研究，得出兩性化合物的概念;總結研究方法和思路，幫助學生建構思維模型;展示工業冶煉鋁的完整流程圖，幫助學生梳理知識體系，這些都培養了“證據推理與模型認知”的學科核心素養。通過工業冶煉鋁的學習，引導學生進一步體會化學在生產中的價值，體現“科學態度與社會責任”的學科核心素養。

[教學環節4]建構體系——以“鋁的大家族”為話題，讓學生總結鋁及其重要化合物的性質。

設計目的： 引導學生建構完整的知識體系，讓學生全面認識鋁及其化合物，總結研究物質的基本思路和方法，從宏觀和微觀兩個視角分析問題，發展“宏觀辨識與微觀探析”的學科核心素養，為學習其他金屬及其化合物奠定基礎。

本節課的設計創設了與工業上冶煉鋁的方法有關的問題情境，從“科學態度與社會責任”這一核心素養價值引入，結合工藝流程圖中冶煉鋁的步驟設計問題，引導學生探究氧化鋁和氫氧化鋁的性質，發展“科學探究與創新意識”。最終幫助學生認識兩性化合物，幫助學生建構鋁及其化合物的知識體系，明確研究金屬及其化合物的基本思路，強化了“證據推理與模型認知”的學科核心素養。

2.4?以明礬的凈水原理及其組成為線索展開，突出“證據推理與模型認知”

課程標準中“證據推理與模型認知”這一核心素養要求中包括： 具有證據意識，能基于證據對物質組成、結構及其變化提出可能的假設，通過分析推理加以證實或證偽。

在生活中，明礬可用于凈水，為什么呢？教師引導學生閱讀資料信息——明礬溶解于水后電離出的鋁離子與水結合生成氫氧化鋁，氫氧化鋁具有吸附作用，可吸附水中懸浮的雜質。那么，怎么證明明礬中是否含有鋁離子呢？以此線索創設問題情境，從鋁離子的檢驗入手，尋找證據，從氫氧化鋁的性質到氧化鋁的性質進行探究，最終形成兩性化合物的知識體系。

教學設計如圖3所示。

與前面幾種設計方案不同的是，本節課的設計采用了從氫氧化鋁到氧化鋁的順序。引入時結合明礬凈水這一重要應用，通過閱讀相關材料了解明礬的組成，圍繞鋁離子的檢驗，進行實驗探究，培養“科學探究與創新意識”;在探究中獲取證據，首先得出氫氧化鋁的兩性特征，初步認識兩性化合物，發展“證據推理與模型認知”這一核心素養。類比氫氧化鋁的學習，引導學生進一步認識氧化鋁的兩性，形成對兩性化合物的完整的認識。最終回歸化學知識的應用，幫助學生樹立正確的用鋁的安全意識。

3?結束語

化學學科核心素養的落實與發展不是一蹴而就的，是一個持久的過程，教師需要結合課程特點、教學目標、學生特點和教學內容進行整體規劃和設想，圍繞相應的內容精心設計問題情境，在情境中“引導學生開展分類與概括、證據與推理、模型與解釋、符號與表征等具有學科特質的學習活動”[5]，最終幫助學生對化學知識形成結構化認識，同時在問題的解決中達到落實和發展化學學科核心素養的目的。

感謝對文中的教學設計進行實施的北京景山學校寧濱、北京二中高修庫、北京五十五中陳鑫和徐京漢四位老師。

參考文獻：

[1][5]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京： 人民教育出版社， 2018： 3.

[2]中國社會科學院語言研究所詞典編輯室.現代漢語詞典[K].北京： 商務印書館， 2016： 1068.

[3]夏征農.辭海[K].上海： 上海教育出版社， 2000： 1193.

[4]歐陽芬主編.課堂教學能力培養與提升[M].北京： 華齡出版社， 2005： 58.