基于化學核心素養的教學設計優化策略與反思

徐龍勝

摘要：以蘇教版“化學平衡的移動”教學設計為例，根據發展化學核心素養要求，對高中化學課堂教學方法提出幾最優化策略，并針對以培養化學核心素養為目的的高中化學教學中存在問題進行反思。

關鍵詞：核心素養；化學平衡；優化策略；教學反思

課程改革十多年來，“德育為先、能力為重、全面發展”的教育理念已經得到普遍認同。隨著經濟全球化深入發展，信息網絡技術突飛猛進，時代和社會發展需要進一步提高國民的綜合素質，在此背景下，發展學生核心素養的教育顯得尤為重要。

核心素養是滿足學生個人發展，融入社會及滿足工作需要的基礎性素養，學生適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。普通高中課程標準修訂專家工作委員會化學組專家研究指出，高中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”“實驗探究與創新意識”“科學精神與社會責任”等內容，要求通過教學實施幫助學生逐步建立和發展“基于元素認識物質”“微粒之間存在相互作用”“結構決定性質”“化學反應中的守恒與平衡”“實驗是科學探究的基本過程和方法”“化學科學技術促進社會可持續發展（STSE）”等化學核心觀念。基于發展化學核心素養的教學對于深化課程改革、提升教育品質的意義舉足輕重。

2016年底，以“發展化學核心素養”為主題的江蘇省優課評比活動在常州市前黃高級中學展開，高二組課題為“化學平衡的移動”，在優課展示活動中，各位老師各顯神通，以發展學生化學核心素養為主旨進行教學設計，教學過程中亮點頻現，異彩紛呈。筆者根據此次活動感悟，提出基于化學核心素養的課堂教學設計優化策略。

一、基于化學核心素養的教學設計優化策略

1.情境創設——立足實際問題解決

化學核心素養是學生借助化學學習過程形成的解決實際問題所必需的最有用的化學知識、最關鍵的化學能力、最能滿足終身發展的化學思維，發展化學核心素養旨在解決實際問題。因此創設情境真實化，有利于學生更好地利用化學知識解決實際問題。

以“化學平衡”為代表的化學反應原理模塊抽象性、理論性較強，以至于在平時的教學中，很多老師采取的引入方法是習題引入，在課堂教學內容即將結束時，又通過習題對所學內容進行鞏固。這種方法雖然具有一定的優勢，卻難免讓學生陷入應試教育的誤區：學習是為了解題？學習是為了考試？顯然，這種做法與化學核心素養的培養目的相悖。因此，在教學中我們要善于在實際生活中發現化學相關知識，并且讓化學知識融入生活，服務生活。本次比賽中，來自吳縣中學的畢老師以生活中發現的化學現象：黑枸杞在不同條件下泡制的茶飲顏色為切入點，創設真實的情境。具體創設方法如下：

案例1：黑枸杞引發的思考

問題1：黑枸杞泡水的顏色是什么物質造成的？

問題2：黑枸杞用不同酸堿度的水沖泡，為何顏色有不同？

問題3：黑枸杞用熱水或冷水泡，為何顏色有所不同？

案例評析：此案例中，利用黑枸杞中花青素在水溶液中的平衡為知識載體，通過改變礦泉水的品牌來改變溶液的酸堿性、通過冷水泡和熱水泡改變反應的溫度等，形象地解釋了影響化學平衡狀態的因素，見圖1。

與此類似的案例還有“風濕性關節炎為何在冬天變得嚴重？”等。根據真實情境創設的問題，不僅有利于培養學生的學習興趣，同時也能促進化學與生活的融合，提高其實用性。

2.史實教育——重現真實歷史

科學精神與社會責任是化學核心素養的重要組成部分，而化學史實是科學精神和社會責任培養的絕佳載體，化學史實不僅為化學這門學科增加了生動性、趣味性，學生在化學史所創設的情境中，更易主動建構知識、全面認識科學本質。然而在實際教學中，我們往往只是注重了化學史實的趣味性，卻忽視了化學史實的更重要的功能——培養科學精神和社會責任。如講有機化合物苯的結構時，我們常常引入凱庫勒夢見蛇咬尾巴的故事，很多學生覺得這個夢很有趣，也感嘆這個夢的巧合，卻忽視了凱庫勒為確定苯的結構所付出的艱辛努力，之所以有這個夢，也是凱庫勒平時對苯結構做過深入的研究和思考。

在化學平衡這節課中，江蘇靖江高級中學的徐老師通過合成氨化學史引入課題，通過比較哈伯和能斯特對合成氨條件的控制，讓化學史實真實的呈現在學生面前，并引導學生對比得出外界條件對合成氨工業的影響，參與化學探究過程。具體如表1所示：

通過比較兩個實驗的不同條件，學生認識到增大壓強、降低溫度有利于氨的合成，推導出勒夏特列原理。通過該段歷史的學習，學生不僅贊賞化學對社會發展的重大貢獻，也能通過比較、歸納等方法形成科學結論，掌握科學探究方法。此外，本節課還利用哈伯合成氨應用于軍事造成爭議的史實，讓學生認識到化學工作者應當勇于承擔社會責任，用所學的化學知識造福人類。可見，授課教師通過本節課深入地挖掘了化學史的育人功能，在化學史實的教學中，著力培養學生的科學精神和社會責任，充分體現了化學核心素養目標的培養要求。

3.自主探究——訓練探究能力和創新意識

化學核心素養特別強調了探究能力和創新意識的重要地位。然而，傳統的化學課堂中，關于化學實驗的作用更多的是傾向于對結論的驗證，而忽視了實驗探究的過程。以“化學平衡的移動”為例，在實際教學中，很多老師也依照課本，讓學生按照蘇教版化學選修4課本上的實驗步驟進行實驗：

[實驗1]向試管中加入4mL0.1mol/L K2Cr2O7溶液，再滴加數滴1mol/LNaOH溶液，觀察溶液顏色。

[實驗2]將上述溶液分成兩份，向其中一份中滴加1mol/L HN03溶液，觀察溶液顏色的變化，并和另一份溶液作對比。

很顯然，這種實驗方式忽視了“發現和提出有探究價值的化學問題”、“依據探究目的設計并優化實驗方案”、“能和同學交流實驗探究的成果，提出進一步探究或改進實驗的設想”等環節，不利于培養學生獨立思考能力和創新精神，忽視了學生的主體作用。因此，可以對探究方案做如下優化：

（1）探究方案選擇

平衡是針對可逆反應而言，所以首先讓學生列舉常見的可逆反應，再根據反應條件、反應現象、實驗操作難度、對環境影響等諸多因素，選擇合理實驗方案。方案選擇如下：

（2）實驗藥品選擇

我們平時設計的“探究”實驗，往往重視預設忽視生成，學生實驗臺上只有符合老師設計方案的實驗藥品，學生沒有余地選擇，所以表面上是探究，實際上完全按照教師的思路來進行，所以這種方案表面上是探究，實際只是對實驗結果的驗證，不利于學生的創新能力培養。對此，在做探究實驗時，我們應當給學生更多的選擇余地。如針對反應：

學生在實驗藥品的選擇上可能會選擇稀硫酸、濃硫酸、稀硝酸、濃硝酸，甚至選擇氫氧化鈉等藥品。如有學生從安全、環保等因素考慮選擇了稀硫酸，我們不應當立即指出其錯誤，而是讓學生自己通過實驗現象或者理論分析（稀硫酸中含有較多水分）等角度去認識到該方案的不足。這種“試誤”過程，才能真正體現化學實驗的育人目的。

（3）自主完成探究

基于化學核心素養培養的課堂教學應當培養學生具有獨立思考、敢于質疑和批判的創新精神。而傳統的實驗過程中，教師總是習慣越俎代庖，對學生不夠信任，于是出現了這樣的一幕：教師在講臺上說一步，學生在下面操作一步，按部就班。這樣的實驗，充其量也就是實驗操作步驟的演練，很大程度上遏制了學生的自主性和創造性。所以，基于發展學生化學核心素養的學生實驗，應當在保證學生安全的前提下，給予學生最大的自由，讓學生自己去探究，去發揮創造性。比如說，在本次實驗中有學生用到了濃硫酸等危險性藥品，教師應當提醒學生這些藥品使用時的注意事項，而不是一味地回避有危險的實驗，否則學生永遠都不會使用這些藥品。

4.理論推演——強化宏觀辨識與微觀探析

實驗是化學的基礎，但是實驗不是進行化學探究的唯一方法。化學公開課中，很多教師在化學實驗花費了大量時間和精力進行實驗儀器、實驗原理創新，如人教版化學必修1“氨氣銨鹽”一課中，某教師在實驗過程中，對噴泉實驗裝置進行了多個創新，如“熱敷法”、“冷敷法”等多種方法來引發噴泉。實驗過程轟轟烈烈，精彩紛呈，然而卻悖離了該節課的教學目的——氨氣的性質。真正的探究更應當讓學生認識到隱藏在實驗現象后面的科學本質，引發學生積極的思考，所以理論推演在探究過程中同樣起到非常重要的作用。如化學平衡這節課中，對于裝有NO2注射器體系，

二、基于化學核心素養培養的教學策略的反思

1.課程基礎知識與過程方法并重

培養學生化學學科素養最重要的目的是讓其掌握化學學習的方法，讓學生能用所學到的方法解決其它化學問題乃至所有科學問題，而不是將化學知識死記硬背，將學生培養成解題機器。化學不是記憶科學，可是我們一些教師卻經常讓學生背方程式、背實驗。如關于鈉和水的反應現象，教師往往讓學生背住“浮游熔響紅”五個字，卻忽略了實驗觀察能力的培養，違背了通過化學實驗育人的初衷，更是違背核心素養的育人要求。但是我們也不能矯枉過正，從一個極端走到另一個極端，基于化學核心素養培養的課堂教學，不是認為知識不再重要，相反，我們更注重基礎知識，因為科學探究也是建立在一定的基礎知識上的，只是這些知識的獲取方法應當改變，如通過自己動手實驗，不僅實驗技能得到訓練、實驗觀察能力得到培養，所獲取的規律、結論（基礎知識）也會記憶得更牢。

2.課堂教學手段創新與繼承并用

化學核心素養要求學生能夠交流實驗探究的成果，提出進一步探究或改進實驗的設想；能尊重事實和證據，不迷信權威，具有獨立思考、敢于質疑和批判的創新精神。基于此，各地高中化學公開課都非常注重教學手段的創新，尤其是化學實驗，琳瑯滿目的創新使化學課堂煥然一新。然而，這些實驗中，并不是每個創新都是有意義的，如有教師在實驗時為了體現創新，將濃硫酸和蔗糖混合的黑面包實驗改在硬質塑料飲料瓶中進行，并在瓶口套上氣球，以體現出綠色環保，然而最后實驗多次失敗，因為實驗放出的大量的熱使飲料瓶融化變形，最終氣體溢出導致更嚴重的污染。在本次比賽中，有教師只是根據教材要求，選擇在點滴板上進行重鉻酸鉀溶液滴加酸堿進行實驗，實驗現象明顯，便于比較不同酸堿環境下平衡體系的顏色區別，同時使用藥品劑量少，體現出綠色化學觀念。所以，在課堂教學中，我們不能因為創新而創新，而是因根據實際需要而創新，對經典實驗要進行保留和繼承。

3.化學正面價值和負面影響并識

科學是把雙刃劍，化學也是如此，我們需要客觀地認識科學，認識化學。曾經的化學教學中，很多老師采取諸如氨氣泄漏、氯氣泄漏等化學事故，酸雨的侵蝕、光化學煙霧等污染事件引入課題，這種教學方式過于夸大了化學的負面影響，讓人們談化學色變。近些年來，越來越多的化學教師注意到這個問題，在平時的教學中只談化學學科的好處，化學工業對人類進步的作用，試圖改善人們對化學的錯誤認識。但是這樣的教學在筆者看來也是有失偏頗的，不利于學生全面地認識化學。培養學生的科學精神與社會責任，我們的教學不僅要求學生能夠贊賞化學對社會發展的重大貢獻，也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。所以，基于化學核心素養培養的教學應當幫助學生形成正確的化學觀、科學觀，全面地去看待問題，認識并承認化學可能帶來的環境問題，積極去解決問題而不是回避問題。