發展初中生化學核心素養的實踐與思考

史育萌

根據《中國學生發展核心素養》和《義務教育化學課程標準（2011年版）》，初中化學核心素養具體應包括“變化守恒”“宏微結合”“實驗與探究”“綠色應用”“表征符號”“科學精神和社會責任”等方面，概括為化學基本觀念、“三重表征”思維、實驗探究能力三個基本要素。如何在學科教學中發展學生化學核心素養，是我們化學教育工作者積極思考與實踐的熱點問題。下面以人教版“酸、堿、鹽”教學為例，呈現筆者對這一問題的認識。

一、建構化學基本觀念

新課程標準強調，義務教育階段的化學教育“要引導學生認識物質世界的變化規律，形成化學基本觀念”。化學基本觀念既不是化學知識，也不是化學知識的簡單組合，但化學基本觀念又不是憑空產生的，它根植于化學知識和化學知識的學習過程之中。具體知識是化學基本觀念形成的載體，化學觀念是對具體知識的提煉和升華，教學中要以化學基本觀念為線索，從“知識為本的教學”轉向“觀念建構的教學”。

1.概念形成的過程，培養微粒觀、分類觀

【情景1】酸、堿、鹽概念的形成過程。

師：演示鹽酸、硫酸，氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液，氯化鈉溶液、硝酸鉀溶液、氯化鈉固體、無水酒精、蒸餾水的導電性實驗。

生：討論酸、堿、鹽溶液能導電的原因。

師：帶電微粒的定向移動形成電流。請從金屬導電推測溶液導電的原因。

師：展示物質離解的微觀過程，如圖1。

【問題1】為什么氯化鈉固體、無水酒精、蒸餾水不導電？

生：氯化鈉固體中Na+和Cl-相互吸引不能自由移動，無水酒精中酒精分子不帶電，水的導電性很弱。

【問題2】酸、堿、鹽電離后一般形成幾部分？通過比較，你能歸納概括出酸堿鹽的概念嗎？

生：酸電離后形成H+和酸根離子兩部分，且陽離子全部是H+；堿電離后形成金屬離子和OH-兩部分，且陰離子全部是OH-；鹽一般電離成金屬離子和酸根離子。

【情景2】探究酸、堿、鹽的分類和溶解性。

師：KCl、K2SO4、KNO3構成中有共同的K+，可以統稱為鉀鹽；Na2SO4、K2SO4、CuSO4構成中有共同的SO42-，稱為硫酸鹽。

【問題3】你能從中感悟出鹽的分類標準嗎？

生：按照鹽電離出的陽離子，鹽可以分為鈉鹽、銨鹽、鉀鹽等；按照鹽電離出的陰離子，鹽可以分為硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽等。

師：觀察附錄Ⅰ酸、堿、鹽溶解表，根據物質是否溶于水，鹽還可以怎么分類？堿呢？……

由于在探究酸、堿、鹽反應規律時要考慮物質的分類和常見酸、堿、鹽的溶解性，因此需要把教材重組，提前學習物質的分類，特別是酸、堿、鹽的分類，讓學生能從酸、堿、鹽的組成特征來區分物質類別，認識部分酸、堿、鹽的溶解性表，引導學生根據物質的化學式的微觀構成并依據概念辨認酸、堿、鹽。

2.類比、歸納物質的性質規律，培養結構、性質關聯觀

【情景3】分組實驗如下。

分別向盛有2mL鹽酸、硫酸、白醋、氫氧化鈉溶液、澄清石灰水的試管中滴加幾滴紫色石蕊液和無色酚酞溶液。

生：歸納出紫色石蕊遇酸溶液變紅色，遇堿溶液變藍色；無色酚酞遇酸溶液不變色，遇堿溶液變紅色。

【問題4】為什么不同的酸或堿溶液能使相同的指示劑變色情況相同？

生：H2SO4（稀）=2H++SO42-

HCl（稀）=H++Cl-

NaOH=Na++OH-

Ca（OH）2=Ca2++2OH-

在不同的酸溶液中都含有H+，酸溶液能使紫色石蕊變紅色；在不同的堿溶液中都含有OH-，堿溶液能使紫色石蕊變藍色。

師：分別往碳酸鈉溶液中滴加紫色石蕊和無色酚酞，觀察現象。

生：碳酸鈉性質呈現出堿溶液的性質，但結構與堿并不相似。

應用上述片段教學引導學生在觀察實驗現象的過程中，采用類比、歸納法自主發現現象的相似性，運用物質的結構決定性質的學科觀念，通過分析物質相似的結構，預測出物質可能出現的相似的性質，培養了推理和論證的學科思維。例如，從實驗探究中獲取鹽酸、硫酸的有關化學性質，通過類比、歸納，找出相似點和不同處，得出酸類物質的通性。同理，從氫氧化鈉、氫氧化鈣等常見堿的化學性質歸納堿類物質的通性，如圖2所示。

3.自主形成物質間反應網絡圖，培養轉化觀

【情景4】視頻“溶洞的形成過程”。

師：溶洞形成的原理是什么？

生：①洞頂石灰巖的主要成分是碳酸鈣，當遇到溶有二氧化碳的水時，會反應生成溶解性較大的碳酸氫鈣：CaCO3+CO2+H2OCa（HCO3）2。②溶有碳酸氫鈣的水遇熱或當壓強突然變小時，溶解在水里的碳酸氫鈣就會分解，重新生成碳酸鈣沉積下來，在地面形成石筍：Ca（HCO3）2 CaCO3↓+CO2↑+H2O。

【情景5】酸、堿、鹽之間相互反應物質連線接龍游戲。形成酸、堿、鹽知識網絡圖（如圖3），培養轉化觀。

通過學生思考、討論、交流、連線，逐漸形成酸、堿、鹽物質之間反應的知識網絡，以游戲接龍的形式展現學習效果，既增加學生學習興趣，又減輕學生的負擔，重要的是，在這個過程中學生獲得了學習化學重要的學科方法，通過應用培養了物質反應和轉化的學科觀念。

二、深化“三重表征”思維

化學學科在漫長的發展過程中，積淀了化學家們認識物質、改造物質和應用物質的思想觀點、學科方法、思維方式，它們是化學學科的精髓。從“宏觀—微觀—符號”三個水平上認識和理解化學知識，并建立三者之間的內在聯系，以及在三者之間靈活自由地轉化，是化學學習的實質，也是化學學科特有的思維方式，即“三重表征”思維。

【情景6】酸和堿混合會發生化學反應嗎？

師生討論交流，確定實驗探究活動方案（如圖4）。

師：請觀察并描述實驗現象。

生：溶液先由無色變為紅色，最后又變為無色。

【問題5】現象產生的原因是什么？引導學生結合圖5進行分析。

圖5 鹽酸和氫氧化鈉反應示意圖

生：氫氧化鈉溶液中有Na+和OH-，酚酞遇到OH-變紅色，而鹽酸中有H+和Cl-，發生紅色消失的現象，說明鹽酸和氫氧化鈉發生了反應。而鹽酸和氫氧化鈉反應示意圖顯示H+和OH-反應生成了H2O。

鹽酸和氫氧化鈉反應方程式：

NaOH+HCl=NaCl+H2O

反應的微觀過程：Na++OH-+H++Cl-=Na++Cl-+H2O

反應實質：H++OH- =H2O

師：簡易滅火器的原理是碳酸鈉和稀鹽酸反應產生大量的CO2氣體，寫出反應的化學方程式，并分析該反應的實質是什么。

生：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑

【情景7】表演情景劇—碳酸鈉和稀鹽酸反應，認識反應實質，幫助正確書寫化學方程式。

生：扮演H+的男生和扮演Cl-的女生構成一對雙人舞伴HCl，扮演Na+的男生和扮演CO32-的女生構成另一對雙人舞伴Na2CO3，拉著雙手在跳舞，隨著教師發布指令交換舞伴，H+和CO32-結合形成H2CO3，Na+和Cl-結合生成NaCl。

師：碳酸鈉和稀鹽酸反應的實質是什么？

生：觀察物質構成的微觀示意圖，發現碳酸鈉和稀鹽酸反應的實質是2H++CO32-=H2CO3，H2CO3=H2O+CO2↑，即2H++CO32-=H2O+CO2↑，而NaCl在水分子的作用下，依然以Na+和Cl-形式存在，并沒有參加反應，它們是旁觀者。

【問題6】堿和鹽能反應嗎？鹽和鹽能反應嗎？

師：將下列各組物質兩兩混合，認真觀察實驗現象。①NaOH溶液和FeCl3溶液；②Ca（OH）2溶液和CuCO3；③BaCl2溶液和Na2SO4溶液；④NaCl溶液和KNO3溶液。

生：分組合作實驗……

利用實驗引導學生展開由中和反應到其他復分解反應的探究，從宏觀現象上觀察、描述，從微觀結構上解釋，以及用化學符號表征，交流物質的性質和變化，通過訓練讓學生抓住復分解反應的微觀本質分析問題，深化“三重表征”思維，實現認識的科學化和規范化，幫助學生順利突破復分解反應及其條件教學難點。

三、關注實驗探究

實驗探究不僅是化學學習的重要內容，更是一種學習方式，是促進學生化學核心素養發展的重要途徑。酸、堿、鹽的學習中教材安排了11個演示實驗、8個實驗與探究，充分顯示出實驗在學習這部分內容中的重要性。

1.應用對比實驗方法，尋找物質共性和特性

【情景8】展示濃鹽酸和濃硫酸各一瓶，觀察顏色狀態，打開瓶蓋，聞氣味。比較濃鹽酸和濃硫酸的物理性質。

【情景9】演示實驗如下。

分別用小木棍蘸少量濃硫酸和濃鹽酸；分別把等量濃硫酸和濃鹽酸倒入盛等量水的試管中，用手觸摸試管壁。

【情景10】學生分組合作實驗。各展示一瓶NaOH和Ca（OH）2，觀察顏色狀態；分別取少量NaOH和Ca（OH）2放置在表面皿上，觀察現象；分別把等量氫氧化鈉和氫氧化鈣倒入盛等量水的試管中，觀察溶解情況并用手觸摸試管壁。

對比是把兩個相反、相對的事物或同一事物相反、相對的兩個方面放在一起，用比較的方法加以描述或說明，是科學研究中常用的方法。教學中采用對比實驗方法有利于用來辨別異同、區分物質的特性和共性。

2.設計情景問題組，螺旋提升探究能力

【情景11】展示一瓶實驗室久置的氫氧化鈉溶液，師生共同走向探究之旅。

【問題7】如何檢驗它是否變質？

生：NaOH溶液與空氣中的CO2反應生成Na2CO3，檢驗它是否變質，實質是檢驗CO32-是否存在。而CO32-可以和酸中的H+反應產生CO2氣體，與Ca（OH）2溶液或Ba（OH）2溶液中的Ca2+、Ba2+溶液反應生成CaCO3、BaCO3沉淀，或與可溶性的鈣鹽、鋇鹽中的Ca2+、Ba2+溶液反應生成CaCO3、BaCO3沉淀。實驗方案如圖6所示。

【問題8】對這瓶氫氧化鈉變質程度做出猜想，并設計驗證方案。

生：猜想甲：可能部分變質，固體是NaOH和Na2CO3的混合物；猜想乙：可能全部變質，固體是Na2CO3。

師：兩種猜想共同之處是固體中都含Na2CO3，應從不同之處入手鑒別，即檢驗固體中是否有NaOH存在，其實就是檢驗OH-的存在問題。那么如何檢驗OH-的存在？

生：取樣于試管中，滴加無色酚酞溶液，若變紅色，說明OH-存在，猜想甲正確。

生：不能用無色酚酞溶液，因為Na2CO3也顯堿性，也能使無色酚酞變紅色。

師：可見CO32-干擾了OH-的檢驗，所以應先加入試劑除去Na2CO3 。

生：討論實驗方案（如右上表所示）并驗證。

師：上述方案中BaCl2溶液可用什么物質替代？能否用Ca（OH）2溶液或Ba（OH）2溶液替代BaCl2溶液？無色酚酞溶液可用什么物質替代？……

【問題9】如何除去這瓶已變質的NaOH溶液中的雜質Na2CO3？

生：要除去雜質Na2CO3，其實是除去CO32-，加入Ca（OH）2溶液或Ba（OH）2溶液，產生CaCO3或BaCO3沉淀，過濾，得到NaOH溶液，變廢為寶。

師：剛才的“物質除雜”環節帶來什么啟示？

師生共同歸納：除雜時所加試劑不能和被提純的物質反應，反應后不能產生新的雜質，在保證除去雜質的同時，最好能增加被提純的物質，雜質最好轉變成氣體或沉淀，這樣易于物質的分離。

上述探究活動中，教師結合課標要求和學生實際認知水平，充分挖掘實驗素材，將化學學科價值、化學基本觀念、化學三重表征、化學實驗探究進行有機整合，適時在學生的最近發展區創設幾個環環相扣、步步深入且帶有挑戰性的問題，適當設置懸念，引導學生順著思維的脈絡推進教學，從變化、檢驗、除雜、實驗設計等角度，多側面滲透“系統、組合、有序”的化學學習方法，培養學生深度思考的習慣，讓學生在知識和情感兩條主線的相互作用下深度學習。學生通過參與演示實驗或分組合作等具體的實踐活動，體驗科學探究的各個環節，逐漸內化成自身的探究能力。