在整合“五線”過程中發展學生的化學核心素養

摘要：以《金屬礦物鐵的冶煉》教學為例，以情境線、問題線、知識線、活動線、素養線為最佳切入點，探討了培養學生自主學習、信息意識、化學觀念、實驗探究能力和社會決策能力的教學實踐，指出了在初中化學教學中發展學生核心素養需要注意的幾個問題。

關鍵詞：化學教學；核心素養；鐵的冶煉；“五線”

一、 簡要回顧教改歷程：從“雙基”“三維目標”到“核心素養”

20世紀的中國基礎教育關注學生對基礎知識和基本技能的學習，21世紀初教育部制定《基礎教育課程改革綱要》提出“三維目標”的建構與實踐。是通過機械灌輸和被動接受還是主動探究和自主合作的方式獲得知識和技能，成為能否真正落實“三維目標”的關鍵。我們認為“知識與技能”是學生學習的目標之一，獲取知識與技能的同時必然經歷正確的“過程與方法”，而獲得知識與技能的過程，也是學生學會學習和形成正確的“情感態度價值觀”的過程。落實素質教育必然要求我們把“三維目標”有機統一和融合在教學實踐中，這是一種進步。

“核心素養”要求培養學生在“文化基礎、自主發展和社會參與”等方面的關鍵能力和必備品格，以適應知識經濟、信息時代?！叭S目標”不是對“雙基”的否定，同樣“核心素養”是對“三維目標”的傳承、提升和發展?！叭S目標”強調在自主合作探究知識與技能的學習過程中、掌握方法、發展能力、培養情感態度，樹立正確的價值觀。而“核心素養”聚焦教育對學生關鍵能力和必備品格的培養，所以“核心素養”更能體現時代發展對人的需求，更能體現以學生發展為本的教育理念。

二、 發展學生化學核心素養的教學實踐：以滬教版初中化學《金屬礦物鐵的冶煉》為例

（一） 以情境線為前提（積極創設教學情境），激發興趣，引導學生在交流中學會自主學習

在新知導入時，展示圖片：干將、莫邪兩把寶劍

（提問）為什么蘇州市用干將、莫邪來命名城市道路？

（學生）干將、莫邪兩把寶劍出現在2500多年前春秋時期，可見蘇州是歷史文化名城。

（講解）鋒利無比的寶劍，展示了我們祖先高超的冶鐵和煉鋼技術。

不知不覺中，學生在觀察圖片和思考問題的過程中感受到古人非凡的智慧，了解了蘇州悠久的歷史和深厚的人文積淀，潛移默化中形成了個人的文化底蘊。

（二） 以問題線為驅動，助學生腦洞打開，培養樂學善思的品格，獲取信息的能力

常見的金屬礦物 展示地殼中金屬元素的含量、常見的金屬礦物

（提問）赤鐵礦、磁鐵礦是根據什么性質命名的？其主要成分是什么？屬于哪類物質？

（學生）赤鐵礦是根據其顏色命名的，其主要成分氧化鐵是紅色固體，而磁鐵礦是根據其磁性命名的，其主要成分四氧化三鐵能被磁鐵吸引。氧化鐵、四氧化三鐵都屬于氧化物。

（提問）誰見過金礦？俗話說“沙里淘金”，電視劇《闖關東》中金礦的礦工在冰冷的河水中用原始工具淘金，河水沖走了黃沙留下了金砂，說明金的化學性質活潑還是不活潑？

（學生）金的化學性質不活潑。

（講解）在自然界中，極少數不活潑的金屬以單質形式存在，如金、銀、鉑；而大多數金屬以化合物的形式存在，如鐵、銅、鋅等，并且在金屬礦物中或多或少含有雜質。

（三） 以知識線為基礎，在學習知識和掌握技能過程中培養學生的化學觀念（物質轉化觀、分類觀等）

【教學片段】鐵的冶煉原理

（引導）今天我們以赤鐵礦為例，學習研究如何實現煉鐵。對比氧化鐵與鐵在組成元素上的區別，請同學們大膽假設，如何實現從氧化鐵到鐵的轉變。

分析氧化鐵與鐵的組成元素，可看到鐵少了氧元素，要使氧化鐵轉變為鐵，可加入某類物質，主動奪取氧化鐵中的氧元素，使氧化鐵轉變為金屬鐵。這類物質稱為還原劑。

（回憶）我們所學過的物質中，哪些可以和氧結合，形成新的物質？

（學生）鎂、氫氣、碳、一氧化碳、磷、銅等物質可實現以上變化。

（講解）理論上，這些物質都能與氧結合實現所需轉變，但綜合考慮經濟效益、環境保護、人體健康及安全生產等，我們一般選擇碳、氫氣或一氧化碳。現以一氧化碳為例，探討鐵的冶煉過程。

通過實驗探究，學生不僅了解了探究的過程與方法，而且提高了探究能力。這讓學生充分認識到化學知識在自然資源開發利用中的作用。在煉鐵過程中，鐵元素由+3價變成0價，碳元素由+2價變成+4價。通過元素化合價的變化，學生建構起物質的轉化觀，并能從元素化合價角度認識了物質轉化，從而逐步揭示氧化還原反應的特征和規律，并預測可能發生的化學變化。知識拓展：一氧化碳如何與磁鐵礦（主要成分四氧化三鐵）發生反應？

（四） 以活動線為框架，培養學生的實驗探究能力和敢于質疑與批判的精神

【教學片段】實驗室模擬煉鐵 觀看視頻并思考下列問題：（以赤鐵礦為例）

①實驗開始時，應先通一氧化碳氣體，還是先加熱氧化鐵粉末？

②澄清石灰水的作用是什么？實驗中會出現什么現象？

③從尖嘴管口排出的尾氣是什么成分，應如何處理？

④實驗結束前，應先停止通一氧化碳，還是先停止加熱氧化鐵？

⑤如何驗證實驗中產生了鐵和二氧化碳？

在實驗室模擬煉鐵中，涉及的內容特別多：操作步驟、實驗現象、反應原理、尾氣處理、產物檢驗等，操作步驟體現了很強的技術性，不能顛倒出錯；實驗現象的敘述與反應原理的書寫體現了宏觀辨識與微觀探析的關系，并需運用恰當的符號表征物質及其變化，而尾氣處理更是從環境保護的角度體現了綠色化學的觀念。

在檢驗產物時，看到的黑色固體就一定是鐵嗎？

（學生）反應生成的黑色固體有三種，所以看到的黑色固體就不一定是鐵?；谑占男畔ⅲㄗC據）學生提出了多種假設。根據能否被磁鐵吸引，能否與鹽酸反應產生氣泡，推理可得能被吸引且能與鹽酸反應產生氣泡的是鐵粉。在此過程中，學生發現和提出了有探究價值的化學問題，基于證據進行了分析推理，證實或證偽了假設，并且解釋了證據與結論之間的關系，養成了敢于質疑和批判的精神。

（五） 以素養線為核心，培養學生的科學精神和參與化學問題的社會決策能力

【教學片段】工業上高爐煉鐵 播放視頻

學生觀察了采礦、選礦、煉焦、煉鐵的過程和高爐的內部結構，歸納出煉鐵的設備：高爐；煉鐵的原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、熱空氣；煉鐵的產品：生鐵（屬于混合物）。

（講解）從視頻可以看出，工業上高爐煉鐵是一個連續不斷的生產過程，故需要向高爐中不斷加入原料，把產品不斷運出高爐。這是高爐煉鐵與實驗室模擬煉鐵最大的不同之處。

（提問）為什么鐵礦石、焦炭、石灰石從高爐頂部加入，而熱空氣從高爐底部通入呢？

（學生）固體原料從頂部加入，氣體從底部通入，可增大反應物之間的接觸面積，有利于加快反應速率，提高煉鐵效率。

（思考）工廠里為什么將生鐵出口設置在爐渣出口的下方呢？

（學生）爐渣浮于生鐵的表面，說明兩者的密度不同，生鐵的密度大于爐渣的密度。

通過真實的化學情境學習了高爐煉鐵的原理，學生明白了在實際生產中會遇到很多復雜的問題，如高爐中原料的不斷加入和產品的不斷運出，如何提高煉鐵效率，如何除去鐵礦石中的雜質，爐渣與產品如何分離，尾氣如何處理等等，所以我們要辯證地看待發展中遇到的問題，認識環境保護和資源合理開發的重要性，形成可持續發展意識和綠色化學觀念。

三、 在化學教學中發展學生核心素養的幾點思考

（一） 選對切入點，助學生建構化學核心概念，形成學科觀念

學習鐵的冶煉原理時要求學生先從組成元素上發現氧化鐵與鐵的不同之處，再加入還原劑主動奪取氧化鐵中的氧元素，使氧化鐵轉變為金屬鐵。只有通過自主探究與主動建構過程，學生才能形成物質的轉化觀和元素觀等化學基本觀念。而機械灌輸與被動接受的學科知識是不可能形成核心素養的。通過自主探究與主動建構知識的過程才是核心素養發展的前提。

（二） 選擇好窗口，突出化學學科的實驗功能，彰顯學科特色，體驗學科魅力

化學知識來自生活和生產實踐，也來源于實驗。在教學時，教師要注重科學探究的過程，對實驗信息進行加工并獲得結論。在檢驗煉鐵的產物時，學生發現生成的黑色固體不一定是鐵粉，那如何才能確認鐵粉呢？學生提出了有探究價值的化學問題，接著依據探究目的設計并優化實驗方案，先用磁鐵吸，再把黑色粉末加入稀鹽酸中，最終學生發現：能被磁鐵吸引且能與鹽酸反應產生氣體的黑色固體才是鐵粉。在探究時同學之間交流實驗探究的成果，養成了尊重事實和證據、具有獨立思考、敢于質疑和批判的精神。

（三） 選準突破口，建立宏觀、微觀、符號間的有機聯系，培養學生獨特的化學思維方式

宏觀與微觀的聯系是化學不同于其他科學的最特征的思維方式（吳國慶語）。化學作為一門基礎的自然科學，其本質特征就是從微觀角度解釋宏觀物質的組成、結構、性質與變化之間的關系，并能運用符號表征物質及其變化，建立宏觀、微觀、符號三者之間的內在聯系，這就是化學的三重表征思維方式。觀看兩個視頻后，學生觀察到煉鐵過程中的現象，再從微觀角度理解鐵的氧化物如何失氧、還原劑一氧化碳如何得氧，最后用恰當的符號來表示鐵的冶煉（即化學方程式）。在寫出赤鐵礦與一氧化碳反應的化學方程式后，舉一反三，寫出磁鐵礦與一氧化碳反應的方程式。可見，化學學習的實質是建構化學的三重表征，以及在三重表征之間自由靈活地切換。

參考文獻：

[1]吳星.從三維目標走向核心素養[J].化學教學，2017（1）：5-6.

[2]陳廷俊.發展學生核心素養的教學實踐與思考[J].中學化學教學參考，2017（1-2）：5-8.

[3]耿亞萍.基于POE策略、三重表征和SOLO分類理論的教學研究[J].中學化學教學參考，2017（1-2）：8-9.

作者簡介：

陳立新，江蘇省常熟市，常熟市濱江實驗中學。