運用“有效共識”培養化學學科核心素養的探索

摘要： 簡介了化學課堂“有效共識”的基本觀點，論述了“有效共識”與化學學科核心素養的關系。以“鋁及鋁合金”一課的教學設計為例，歸納了運用“有效共識”培養化學學科核心素養的做法。

關鍵詞： 化學課堂“有效共識”； 化學學科核心素養； 教學探索

文章編號： 10056629（2018）8003906 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

化學課堂“有效共識”是指研究團隊在教學研究中共同達成的關于化學課堂有效性的思想認識，包括“內容系統”、“策略系統”兩個方面[1～3]。在當前大力推進學科核心素養培養的教育形勢下，筆者就運用“有效共識”培養化學學科“核心素養”的話題作了一點思考、探索，向同行們匯報。

1 “有效共識”之“內容系統”中融入化學學科核心素養的探討

1.1 關于“內容系統”的基本觀點

我們認為，合理的教學內容應體現在“四個”層面（見圖1）。知識內容，即化學學科中的核心知識；方法內容，即化學學科中典型的研究方法；觀念內容，即人們在認識化學的實踐活動中形成的一種思維方法或學科觀念；文化內容，即除上述三層內容之外，蘊含于化學教學素材中的具有育人價值的思想觀念、思維方式或審美情趣[4～7]。

“四層”內容的地位及相互關系，即形成“內容系統”。知識內容是一堂課教學內容的基礎，是學科教學最核心的部分；方法內容是落實其他層面內容，并進行方法本質教育的過程設計，是體現一堂課效益的關鍵；觀念內容是深化學科理解、彰顯學科思想的時機布局，是凸顯學科內涵的重要載體；文化內容是進一步提升學科育人價值的、散點的素材挖掘，是開展立德樹人教育的、靈活的機會捕捉?！八膶印眱热荩影l展、自下而上形成從“知識育人”到“文化育人”的生長態勢，不斷彰顯、拓展學科的育人價值[8～9]。

1.2 “內容系統”與“核心素養”的關系

化學學科核心素養是從化學學科的角度、從人持續發展的必備品格和關鍵能力的層面提出的素質教育的要求，是一個完整的核心素養體系[10]。我們認為，教學內容的“四個”層面蘊涵或伴生著化學學科核心素養，通過梳理可以顯現素養內涵，融入素養培養的契機（見圖1）。

“知識內容”中可以融入“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養，對應的知識模塊有“分子、原子的構成”，“原子結構基本理論”，“有機物的結構、官能團的性質”等；可以融入“變化觀念與平衡思想”的核心素養，對應的知識模塊有“化學反應的基本規律”、“溶解平衡、化學平衡的本質”等；可以融入“科學態度與社會責任”的核心素養，對應的知識模塊有“化學知識的用途”、“化工產品的工作原理”等。

“方法內容”中可以體現“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養，例如“從宏觀的角度感知化學反應的現象”，“從微觀的角度認識化學反應的本質”等；可以體現“證據推理與模型認知”的核心素養，例如“通過實驗現象推論反應結果”，“將復雜的化工生產轉化為簡明的裝置流程”，“利用分子模型認識分子結構”等；可以體現“科學探究與創新意識”的核心素養，例如“創新的實驗設計”、“獨特的探究方案”、“對實驗意外現象的探究”等。

“觀念內容”中可以滲透“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養，例如“元素觀”、“微粒觀”等；可以滲透“變化觀念與平衡思想”的核心素養，例如“變化觀”、“平衡觀”等；可以滲透“科學態度與社會責任”的核心素養，例如“化學史實觀”、“化學應用價值觀”等。

“文化內容”中可以培養“科學探究與創新意識”、“科學態度與社會責任”的核心素養，例如“科學精神與人文精神、資源意識與環保觀念，創新思想、科技意識、生產力觀念”等?？傊虒W內容的一個層面可以對應核心素養的多個維度，兩者之間及與三維教學目標的關系如圖2所示。

1.3 聚焦“核心素養”培養的“內容系統”設計

現以“鋁和鋁合金”一課為例，大致歸納“內容系統”設計的階段和做法，在此基礎上制訂三維目標，開展教學方案設計。

第一步，對照課程標準，確定知識內容及核心素養。根據課程標準的要求，我們首先確定本課的知識內容： 知道鋁的物理性質；理解鋁的化學性質（鋁與氧氣、氯氣、氧化鐵、鹽酸、水、氫氧化鈉溶液的反應）；知道鋁及其合金的用途。知識內容，力求體現“精度”，適當反映“廣度”，充分準備“深度”。然后，從“知道鋁及其合金的用途、理解鋁的化學性質”中確立“社會責任”、“變化觀念”核心素養的培養點。

第二步，根據教學的重點、難點及知識呈現的規律，確定方法內容及核心素養。本節課的重點是理解鋁的化學性質；難點是鋁與氯氣反應的實驗。以上知識均需要通過化學實驗來論證，因而實驗探究法（常規方法）成為首選；同時，為了避免空氣污染、提高實驗的成功率，對“鋁和氯氣反應”采用教師本人演示的實驗錄像進行處理（實用方法）。然后，從“實驗探究法”的運用中確立“證據推理”、“科學探究”核心素養的培養點，從制作實驗錄像的手段運用中確立“社會責任”核心素養的培養點。

第三步，對照學科觀念及教學全程，選擇觀念內容及核心素養。整堂課圍繞氯氣的化學性質（氧化性）展開教學過程，而氯氣的氧化性是由氯原子的微粒結構決定的（氯原子最外層有7個電子，容易得到電子），在這里融入“微粒觀”、“結構觀”的觀念內容恰到好處。另外，實驗探究過程中可點到“實驗觀”、“變化觀”的觀念內容。顯而易見，此處布設“宏觀辨識與微觀探析”核心素養的培養恰到好處。

第四步，對照文化內容及教學全程，選擇文化內容及核心素養。本節課的第一部分內容是簡介“鋁的發現”。通過學生自主閱讀丹麥科學家奧斯特（Hans Christian Oersted， 17771851）、德國化學家維勒（Wohler. F. 18001882）發現鋁的故事，可以滲透“科學精神”、“團隊合作”的文化內容；而從核心素養培養的角度觀之，則可以培養“科學探究與創新意識”、“科學態度與社會責任”的核心素養。

第五步，梳理采點、綜合考慮，確立“核心素養”的培養重點。以上分析看到，本課中可以融入的核心素養5個維度都涉及到了。根據素養采點的頻次，綜合考慮素養落實的針對性、可能性和最佳效果，最后確立本課的培養重點——科學探究與創新意識、科學態度與社會責任。

2 “有效共識”之“策略系統”中融入化學學科核心素養的探討

2.1 關于“策略系統”的基本觀點

“策略系統”的研究成果形成于2007～2014年。我們認為，有效的教學策略應包括“六個”關鍵要素（見圖3）?！澳繕恕保唇虒W目標），對課堂進行方向定位和過程引導?！熬€索”（即教學線索），是貫穿一堂課的思想、理念或教學發展的關系，體現教師授課縱向推進的思路?！敖Y構”（即課堂結構），是課堂教學的基本框架，體現教學資源的最優化配置?！皢栴}”（即有效問題），是承載教學內容的核心載體，展開教學活動的關鍵抓手?！碍h節”（即教學環節），是針對課堂探究點開展的活動程序及教學行為。“方法”（即學習方法），是在探究活動之后，對思維要點或思想方法進行精心歸納及符號呈現[11～16]。

“六要素”之間的關系、運作即形成“策略系統”。首先，“目標”對其他要素進行引領、監控；然后，“線索”啟動教學，并以“問題”為抓手推進活動。“核心問題”不斷生成縱向結構，“相關問題”不斷形成橫向結構；對每個“問題”實施精簡“環節”之后，進行思想方法的總結和精致符號的固定[17～19]。

2.2 “策略系統”與“核心素養”的關系

化學學科核心素養，立足高中生的化學學習過程，或體現化學學科特質的思想和方法，或從實踐層面進行激勵創新，或進一步揭示化學學習中更高層面的價值追求[20]。其學習過程的展開、深入與教學策略的實施、干預是密不可分的。下面主要圍繞“鋁及鋁合金”一課，談談“策略系統”中融入“核心素養”的問題。

2.2.1 “目標”中“核心素養”的融入

為了強化“核心素養”的培養意識，推動“核心素養”的課堂落實，教學目標中應盡可能融入核心素養的培養重點。這項工作要與前文“內容系統”的設計緊密地結合起來。

例如，在“鋁和鋁合金”一課中，為了幫助學生理解、接受“鋁與氧氣、氯氣、氧化鐵、鹽酸、水、氫氧化鈉溶液”的化學反應（知識內容），可以設計這樣的“過程與方法”目標： 在探究鋁的化學性質的過程中，感受“提出假設—實驗論證—得出結論”的思想方法（針對“科學探究”、“證據推理”）。為了讓學生感受“鋁”的發現、用途對人類作出的貢獻（文化內容），可以設計這樣的“情感態度價值觀”目標： （1）以鋁的發現史料為探究素材，感悟科學家探索科學的艱辛歷程和堅韌不拔的科學精神。（2）以有關鋁用途的圖片資料為學習素材，感受鋁、鋁合金的重要性能及對人類做出的重大貢獻（針對“科學態度與社會責任”）。

2.2.2 “線索”中“核心素養”的融入

一般“知識線索”對應“知識內容”，“方法線索”對應“方法內容”、部分“觀念內容”，“思想線索”對應“文化內容”、部分“觀念內容”。根據線索的類型、特點及與教學內容的關系，可以設計恰當承載“核心素養”的教學線索。

例如，在“鋁及鋁合金”一課中，根據實驗探究法的“方法內容”，筆者設計了這樣的方法線索： 將“理論假設—實驗論證”的思想方法貫穿于整堂課的教學過程中，其中有教師在演示實驗時對“理論假設”和“實驗論證”關系予以闡述，有科學家進行科學研究的思路和方法的呈現，有教師組織學生開展“實驗方案”的設計及探究活動（針對“科學探究”）。再如，在“影響化學平衡移動的因素”一課中，由于“知識內容”跟“變化觀念與平衡思想”的素養內容非常貼近，那么通過設計“知識線索”，形成知識點之間相對縝密、合理的邏輯關系（化學平衡移動的概念→影響化學平衡移動的條件→勒夏特列原理→生活中的化學平衡），就是將核心素養的培養融于其中了。

2.2.3 “問題”中“核心素養”的融入

“問題”是承載教學內容的核心載體，因而也是承載“核心素養”的重要載體。恰當的“問題”設計，不僅可以突出教學重點，而且可以更直接、針對性地體現核心素養的內涵。

例如，在“鋁的發現”的教學內容中，筆者設計了兩個問題：“科學家發現鋁經歷了怎樣的研究過程？科學家的研究過程給我們怎樣的啟示？”在“鋁的物理性質”的教學內容中，筆者又設計了兩個問題：“你的家里哪些地方用到了鋁或鋁合金？生活中鋁的用途體現了鋁的哪些物理性質？”以上問題的設計、解決正好匹配了“科學態度與社會責任”、“證據推理”的核心素養。再如，在講到“可逆反應中的化學平衡”可依次提出的問題有： 什么是可逆反應中的化學平衡，它具有什么特征？如何判斷化學平衡狀態？這樣的問題設計直指“變化觀念與平衡思想”的核心素養。

2.2.4 “環節”中“核心素養”的融入

“環節”是簡約了的教學過程。合理的“環節”設計，不僅可以有效地解決實際問題，而且可以成為落實“核心素養”的有效路徑。

例如，在“鋁及鋁合金”一課中，筆者針對“鋁的發現”的核心問題設計了這樣的教學環節： 提供素材/自主探究—啟發歸納/討論交流—總結評價/感悟提高。具體過程是： 教師先提供“丹麥科學家奧斯特、德國化學家維勒”發現鋁的故事素材，學生自主閱讀感受素材的基本內容；然后，組織學生討論（科學家發現鋁經歷了怎樣的研究過程？科學家的研究過程給我們怎樣的啟示？），最后教師總結（第一，科學的道路是坎坷不平的，只有不畏艱險、沿著科學高峰攀登的人，才能達到光輝的頂點；第二，科學研究需要站在巨人的肩膀上，有時需要幾代人前赴后繼地工作）。這樣的教學過程就扎實地落實了“科學態度與社會責任”的核心素養。

2.2.5 “方法”中“核心素養”的融入

“方法”對于“核心素養”的融入，主要表現在文字的合理總結或符號的醒目標注上。其總結的內容，不追求針對“核心素養”內涵的刻意掛鉤或牽強聯系，而是力求針對其在教學活動中呈現出來的特點進行順勢點化或內涵提醒。

例如，在“鋁及鋁合金”一課中，筆者對三個探究點分別進行了這樣的思想（方法）小結。第1個探究點（鋁的發現）——不畏艱難的科學精神、團隊合作的智慧力量（針對“科學態度”）；第2個探究點（鋁的物理性質）——聯系生活實際，用事實論據說話（針對“科學探究”）；第3個探究點（鋁的化學性質）——提出假設—實驗論證—總結結論（針對“科學探究”、“證據推理與模型認知”）。這樣的總結，既針對了課堂的教學目標，又體現了核心素養的培養。

2.2.6 “結構”中“核心素養”的融入

“結構”對“核心素養”融入的影響，主要體現在問題布局的合理性上，需要考量的內容有： 是否設計了針對性的問題（一般“核心問題”形成縱向結構，“相關問題”形成橫向結構），問題設計的質量如何，問題的結構布點、呈現序列是否合理，問題提出的契機、停留的時間是否明確等等。不合理的結構，不僅會直接影響整節課的教學效益，而且會間接弱化、錯失核心素養的培養機會。例如，“鋁及鋁合金”一課的縱向結構，依次由3個核心問題組成： 鋁的發現→鋁的物理性質→鋁的化學性質。這樣的結構安排，比較流暢、合理，會對“核心素養”的培養創造有利條件。

2.3 聚焦“核心素養”培養的“策略系統”設計

針對“核心素養”培養的“策略系統”的設計，大致可經歷從“定位目標”到“撰寫教案”六個階段（見圖4）[21]，從中厘定“核心素養”的培養重點。策略設計需要遵循“四條”原則： 第一，主體性原則。課堂主體是達成以課程標準的要求為底線的教學目標，不是將“核心素養”的落實作為策略設計的主要依據。第二，時機性原則?！昂诵乃仞B”的體現需要抓住教學素材的針對性、教學方法的匹配性，不是所有的教學內容、教學過程都適宜融合核心素養。第三，表現性原則?！昂诵乃仞B”的培養，需要借助顯性化的教學素材或教學活動，需要教師恰當的提醒或點撥，讓學生感受到核心素養的內涵和本質。第四，綜合性原則。核心素養的體現，不是越多越好，應綜合考慮、選擇重點，捕捉最具針對性、合理性的核心素養來落實、培養。特別是，不能因此而影響一堂課整體目標的達成。

3 聚焦“核心素養”培養、“有效共識”觀點的教學設計與實踐案例

下面以“鋁及鋁合金”一課為例，介紹聚焦“核心素養”培養、體現“有效共識”觀點的教學設計與課堂實踐[22]。

3.1 教學目標中緊密融合針對性強、重點落實的“核心素養”

“知識與技能”目標是“知道鋁的物理性質，了解鋁的用途，理解鋁的化學性質”。其中的“用途”，對應了“社會責任”的核心素養。

“過程與方法”目標是“以鋁原子結構示意圖為探究素材，感受‘結構決定性質的學科思想；通過對鋁的化學性質的實驗探究，感受‘提出假設—實驗論證—得出結論的思想方法”。其中，分別對應了“宏觀辨識與微觀探析”、“科學探究與創新意識”、“證據推理”的核心素養。

“情感態度與價值觀”目標是“通過鋁的發現史及用途資料的的探究活動，感悟科學家攻艱克難的科學精神和化學對人類做出的重大貢獻”。其中，對應了“科學態度與社會責任”的核心素養。

本課的教學重點是“理解鋁的化學性質”；教學難點是“鋁與氯氣”的反應（該實驗成功率低，而且會造成空氣污染；采用自制實驗錄像解決）。

3.2 課堂結構中合理布局、教學過程中有序落實“核心素養”

從課堂結構中可以看出，本課的教學內容（鋁的發現→鋁的物理性質→鋁的化學性質），由淺入深，層層遞進，形成了本節課的知識線索、主要線索；同時，教學環節中埋伏著一條輔助線索，即：“理論假設—實驗論證—得出結論”的方法線索，其蘊含著“科學探究”素養的培養契機。

整個教學過程以“問題”為抓手有序展開、逐漸推進，“核心問題”不斷生成縱向結構，“相關問題”及其探究過程不斷形成橫向結構。在“問題”的解決過程中，“核心素養”逐步得到落實、培養。

第1階段由問題1、問題2的探究活動組成，為培養“科學態度與社會責任”的核心素養服務，同時“自主—探究”的體驗、思想啟示為學生感悟這種態度、責任提供支持。此階段用時3～5分鐘，過程簡潔、明了，總結深刻、到位（不畏艱難的科學精神、團隊合作的智慧力量），達到了育人效果。

第2階段由問題3、問題4的探究活動組成，為培養“社會責任”、“證據推理”的核心素養服務，同時“自主—探究”中的生活情景、討論氣氛對其內涵進行強化。此階段用時5～8分鐘，情景圖片生動、針對性強，激發了學生的學習興趣和探究欲望。教師在及時點撥中有序歸納核心知識，點化“核心素養”的內涵。

第3階段由問題5、問題6的探究活動組成，為培養“宏觀辨識與微觀探析”、“科學探究與創新意識”、“證據推理”、“社會責任”等核心素養服務。其中，鋁熱反應用于“修補鋼管、爆炸建筑物、冶煉難熔金屬”的用途介紹、“鋁制品不能用來盛放酸性、堿性食品”的生活常識教育，均強化了“社會責任”。此階段用時20～25分鐘，采用“引導—探究”范式強化學生的學習體驗和認識過程，教學過程流暢，探究活動深入，課堂氣氛活躍，教育效果令人滿意。

總之，化學課堂“有效共識”包括“內容系統”、“策略系統”兩個方面，它富含化學學科“核心素養”的內涵和培養機會。只要充分認識兩者之間的關系，把握化學課堂的特點，發揮教育團隊的智慧和力量，就一定能夠在“有效共識”的深化研究中不斷推動化學課堂的內涵發展，從而提升以“核心素養”為重要標志的化學課堂的教育質量。

參考文獻：

[1]毛東海.“長課題”： 教研組特色、教師成長的孵化器——化學課堂“有效共識”研究10年回顧、總結與反思[J].中學化學教學參考，2017，（11）： 61～66.

[2]毛東海.化學課堂“有效教學”研究[M].上海： 上海教育出版社，2012.

[3]毛東海.化學課堂“有效共識”研究與課堂實施.上海市教師教育管理平臺（十三五）http：//jsgl.21shte.net/portal/login.html.

[4]毛東海.關于中學化學學科內涵的幾點思考[J].中學化學教學參考，2015，（4）： 15～18.

[5]毛東海.基于中學化學學科內涵的教學案例研究[J].中學化學教學參考，2015，（9）： 6～9.

[6]毛東海.統籌知識、方法和觀念三層面教學內容的教學設計——以“高二氧化還原反應專題復習”為例[J].化學教學，2016，（3）： 49～53.

[7]毛東海.中學化學關于“文化內容”的思考、挖掘和課堂實踐[J].化學教學，2017，（1）： 25～30.

[8][18]吳俊明，王祖浩.化學學習論[M].南寧： 廣西教育出版社，1996： 17～24.

[9][19]苗東升.系統科學精要[M].北京： 人民出版社，1998： 29～31.

[10][20]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準[S].北京： 人民教育出版社，2018.

[11]毛東海.例談化學課堂有效教學的4點共識[J].化學教育，2011，（8）： 17～19.

[12]毛東海.化學課堂有效教學的“線索”和“結構”[J].化學教育，2012，（10）： 23～25.

[13]毛東海.試論化學課堂“有效教學”的“環節”與“方法”[J].化學教學，2012，（1）： 7～10.

[14]毛東海.試論化學課堂中“有效問題”的設計[J].化學教育，2011，（10）： 22～23.

[15]毛東海.“引導—探究”教學環節“關鍵行為要素”的細化實施[J].化學教與學，2014，（10）： 2～5.

[16]毛東海.“自主探究”教學范式“關鍵行為要素”的細化實施[J].化學教育，2016，（13）： 32～35.

[17]毛東海.基于化學課堂“有效共識”的教學策略系統建構及其功能探討[J].化學教育，2014，（11）： 46～50.

[21][22]毛東海.基于化學課堂“有效共識”的教學設計[J].化學教學，2012，（10）： 6～10.