發(fā)展初中生化學核心素養(yǎng)的實踐與思考

史育萌

根據(jù)《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》和《義務(wù)教育化學課程標準（2011年版）》，初中化學核心素養(yǎng)具體應(yīng)包括“變化守恒”“宏微結(jié)合”“實驗與探究”“綠色應(yīng)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(fā)展學生化學核心素養(yǎng)，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(xiàn)筆者對這一問題的認識。

一、建構(gòu)化學基本觀念

新課程標準強調(diào)，義務(wù)教育階段的化學教育“要引導學生認識物質(zhì)世界的變化規(guī)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(chǎn)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(zhuǎn)向“觀念建構(gòu)的教學”。

1.概念形成的過程，培養(yǎng)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(zhì)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(gòu)成中有共同的K+，可以統(tǒng)稱為鉀鹽；Na2SO4、K2SO4、CuSO4構(gòu)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(jù)物質(zhì)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(yīng)規(guī)律時要考慮物質(zhì)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(zhì)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(qū)分物質(zhì)類別，認識部分酸、堿、鹽的溶解性表，引導學生根據(jù)物質(zhì)的化學式的微觀構(gòu)成并依據(jù)概念辨認酸、堿、鹽。

2.類比、歸納物質(zhì)的性質(zhì)規(guī)律，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)關(guān)聯(lián)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(xiàn)象。

生：碳酸鈉性質(zhì)呈現(xiàn)出堿溶液的性質(zhì)，但結(jié)構(gòu)與堿并不相似。

應(yīng)用上述片段教學引導學生在觀察實驗現(xiàn)象的過程中，采用類比、歸納法自主發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象的相似性，運用物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的學科觀念，通過分析物質(zhì)相似的結(jié)構(gòu)，預測出物質(zhì)可能出現(xiàn)的相似的性質(zhì)，培養(yǎng)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(guān)化學性質(zhì)，通過類比、歸納，找出相似點和不同處，得出酸類物質(zhì)的通性。同理，從氫氧化鈉、氫氧化鈣等常見堿的化學性質(zhì)歸納堿類物質(zhì)的通性，如圖2所示。

3.自主形成物質(zhì)間反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)圖，培養(yǎng)轉(zhuǎn)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?guī)r的主要成分是碳酸鈣，當遇到溶有二氧化碳的水時，會反應(yīng)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(yīng)物質(zhì)連線接龍游戲。形成酸、堿、鹽知識網(wǎng)絡(luò)圖（如圖3），培養(yǎng)轉(zhuǎn)化觀。

通過學生思考、討論、交流、連線，逐漸形成酸、堿、鹽物質(zhì)之間反應(yīng)的知識網(wǎng)絡(luò)，以游戲接龍的形式展現(xiàn)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(yīng)用培養(yǎng)了物質(zhì)反應(yīng)和轉(zhuǎn)化的學科觀念。

二、深化“三重表征”思維

化學學科在漫長的發(fā)展過程中，積淀了化學家們認識物質(zhì)、改造物質(zhì)和應(yīng)用物質(zhì)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(nèi)在聯(lián)系，以及在三者之間靈活自由地轉(zhuǎn)化，是化學學習的實質(zhì)，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(fā)生化學反應(yīng)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(xiàn)象。

生：溶液先由無色變?yōu)榧t色，最后又變?yōu)闊o色。

【問題5】現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么？引導學生結(jié)合圖5進行分析。

圖5 鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)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(fā)生紅色消失的現(xiàn)象，說明鹽酸和氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)。而鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)示意圖顯示H+和OH-反應(yīng)生成了H2O。

鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)方程式：

NaOH+HCl=NaCl+H2O

反應(yīng)的微觀過程：Na++OH-+H++Cl-=Na++Cl-+H2O

反應(yīng)實質(zhì)：H++OH- =H2O

師：簡易滅火器的原理是碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生大量的CO2氣體，寫出反應(yīng)的化學方程式，并分析該反應(yīng)的實質(zhì)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(yīng)，認識反應(yīng)實質(zhì)，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(gòu)成一對雙人舞伴HCl，扮演Na+的男生和扮演CO32-的女生構(gòu)成另一對雙人舞伴Na2CO3，拉著雙手在跳舞，隨著教師發(fā)布指令交換舞伴，H+和CO32-結(jié)合形成H2CO3，Na+和Cl-結(jié)合生成NaCl。

師：碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)的實質(zhì)是什么？

生：觀察物質(zhì)構(gòu)成的微觀示意圖，發(fā)現(xiàn)碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)的實質(zhì)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(yīng)，它們是旁觀者。

【問題6】堿和鹽能反應(yīng)嗎？鹽和鹽能反應(yīng)嗎？

師：將下列各組物質(zhì)兩兩混合，認真觀察實驗現(xiàn)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(yīng)到其他復分解反應(yīng)的探究，從宏觀現(xiàn)象上觀察、描述，從微觀結(jié)構(gòu)上解釋，以及用化學符號表征，交流物質(zhì)的性質(zhì)和變化，通過訓練讓學生抓住復分解反應(yīng)的微觀本質(zhì)分析問題，深化“三重表征”思維，實現(xiàn)認識的科學化和規(guī)范化，幫助學生順利突破復分解反應(yīng)及其條件教學難點。

三、關(guān)注實驗探究

實驗探究不僅是化學學習的重要內(nèi)容，更是一種學習方式，是促進學生化學核心素養(yǎng)發(fā)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(nèi)容中的重要性。

1.應(yīng)用對比實驗方法，尋找物質(zhì)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(tài)，打開瓶蓋，聞氣味。比較濃鹽酸和濃硫酸的物理性質(zhì)。

【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(tài)；分別取少量NaOH和Ca（OH）2放置在表面皿上，觀察現(xiàn)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(qū)分物質(zhì)的特性和共性。

2.設(shè)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(zhì)？

生：NaOH溶液與空氣中的CO2反應(yīng)生成Na2CO3，檢驗它是否變質(zhì)，實質(zhì)是檢驗CO32-是否存在。而CO32-可以和酸中的H+反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣體，與Ca（OH）2溶液或Ba（OH）2溶液中的Ca2+、Ba2+溶液反應(yīng)生成CaCO3、BaCO3沉淀，或與可溶性的鈣鹽、鋇鹽中的Ca2+、Ba2+溶液反應(yīng)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(zhì)程度做出猜想，并設(shè)計驗證方案。

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

師：兩種猜想共同之處是固體中都含Na2CO3，應(yīng)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(yīng)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(zhì)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(zhì)替代？……

【問題9】如何除去這瓶已變質(zhì)的NaOH溶液中的雜質(zhì)Na2CO3？

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

師：剛才的“物質(zhì)除雜”環(huán)節(jié)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(zhì)反應(yīng)，反應(yīng)后不能產(chǎn)生新的雜質(zhì)，在保證除去雜質(zhì)的同時，最好能增加被提純的物質(zhì)，雜質(zhì)最好轉(zhuǎn)變成氣體或沉淀，這樣易于物質(zhì)的分離。

上述探究活動中，教師結(jié)合課標要求和學生實際認知水平，充分挖掘?qū)嶒炈夭模瑢⒒瘜W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(fā)展區(qū)創(chuàng)設(shè)幾個環(huán)環(huán)相扣、步步深入且?guī)в刑魬?zhàn)性的問題，適當設(shè)置懸念，引導學生順著思維的脈絡(luò)推進教學，從變化、檢驗、除雜、實驗設(shè)計等角度，多側(cè)面滲透“系統(tǒng)、組合、有序”的化學學習方法，培養(yǎng)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(huán)節(jié)，逐漸內(nèi)化成自身的探究能力。