學科核心素養視角下的高中化學課堂教學探析

洪艷萍

[摘? ?要]化學學科核心素養是高中化學課程的教學目標，又是當前高考化學的考查重點，高中化學教師必須深入理解化學學科核心素養的內涵，有效實施課堂教學，促進學生學科核心素養的養成。以濃硫酸與碳反應產物的實驗探究課為例，探析“證據推理與模型認知”“實驗探究與創新意識”“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“科學精神與社會責任”等化學學科核心素養的培養。

[關鍵詞]學科核心素養;高中化學;課堂教學

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）05-0069-02

2014年教育部頒布的《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》提出，要研究制訂各學段學生發展核心素養體系。隨后，以北京師范大學林崇德教授為代表的國家課題組，開始著手相關研究，并于2016年9月發布課題研究成果《中國學生發展核心素養》。在此背景下，高中化學課程標準修訂組根據《中國學生發展核心素養》和高中化學課程特點，提出包含“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”等五個維度的高中化學核心素養（簡稱“化學核心素養”）。這五個維度既是高中化學課程的教學目標，又是當前高考化學的考查重點。中學化學教學要積極適應新一輪的課程改革以及高考考試內容的改革，努力提高學生化學學科核心素養。下面，筆者以濃硫酸與碳反應產物的實驗探究課為例，做進一步探析。

濃硫酸與碳的反應是體現濃硫酸強氧化性的一個反應，而教材中關于濃硫酸的強氧化性只設計了濃硫酸與銅反應的演示實驗，對于濃硫酸與碳的反應只是借助濃硫酸使蔗糖碳化的實驗現象來推測其產物，并沒有實驗驗證。為此，筆者設計了這節濃硫酸與碳反應的實驗探究課，不僅是對教材的延伸，還較全面地體現了化學核心素養的五個維度，很好地培養了學生的化學核心素養。

一、培養“證據推理與模型認知”素養

“證據推理”素養要求學生能夠收集各種證據，并能夠對證據進行分析推理，從而對物質的性質及其變化提出可能的猜想，并證實或證偽猜想。為培養學生的證據推理素養，在本節課中，筆者讓學生根據濃硫酸與銅反應的原理，結合濃硫酸使蔗糖碳化的現象猜測濃硫酸與碳反應的產物。濃硫酸與銅的反應說明濃硫酸在反應中用作強氧化劑，S元素化合價降低，生成SO2氣體，再通過濃硫酸使蔗糖碳化的現象可猜測碳元素可能轉化為CO2氣體，最后根據元素守恒觀猜測還可能生成了水，從而得出反應方程式：C + 2H2SO4（濃）[△] CO2↑+ 2SO2↑+2H2O。接著，告訴學生實踐是檢驗真理的唯一標準，請學生根據提供的實驗藥品和儀器（實驗藥品：濃硫酸、木炭、澄清石灰水、品紅、無水硫酸銅、酸性高錳酸鉀溶液;實驗儀器：鐵架臺、石棉網、酒精燈、圓底燒瓶、分液漏斗、干燥管、廣口瓶、導管等）設計實驗進行驗證。

“模型認知”作為一種有效的認知工具，可以幫助學生把有效的知識高度濃縮，將次要的非本質的信息濾去，使重要的本質性知識形成清晰的知識框架，納入學生已有的知識體系中[1]。很多學生在解答化學問題時常常感到困難，甚至無從下手，原因往往是不懂得化學本源知識，腦海中沒有構建相應的原理模型，所以無法舉一反三、觸類旁通。特別是近幾年高考必考的化學實驗探究題，問題的設計越來越新穎，也越來越靈活，學生的得分率普遍較低。這類題型經常要求學生根據題目所給信息，以掌握的理論知識為依據，提出合理的猜測，并設計出實驗方案進行驗證。因此，幫助學生建立化學實驗探究題的認知模型是十分必要的。本節課中，筆者首先提出實驗的目的是探究濃硫酸與碳反應的產物，然后以濃硫酸與銅反應的原理和濃硫酸使蔗糖碳化的現象為理論依據，讓學生猜測濃硫酸與碳反應的產物，接著引導學生設計、優化實驗方案，最后再實驗驗證，從而幫助學生建立實驗探究的基本模式：實驗目的—理論依據—假設猜測—設計實驗—實驗驗證。

二、培養“實驗探究與創新意識”素養

“實驗探究”素養要求學生能夠根據探究的目的設計、優化實驗方案，完成實驗操作，并且能夠對觀察到的實驗現象進行合理的推斷，最終得出結論。本節課中，筆者設計了以下幾個層層遞進的探究性問題：① 產物H2O（g）、SO2、CO2分別用什么物質檢驗？②檢驗H2O（g）、SO2、CO2時應該最先檢驗哪一個？③SO2、CO2應先檢驗哪一個？④應用什么物質除去CO2氣體中的SO2？⑤如何證明SO2已除盡？學生通過討論達成共識，設計出如下圖所示的實驗流程：

“創新意識”素養要求學生能夠獨立思考，尊重實驗事實，不迷信權威，不盲從教師，敢于質疑，能夠對實驗提出改進的設想。本節課中在學生設計實驗方案后，筆者鼓勵學生大膽質疑，表達自己不同的看法。有學生提出：裝置中第一個品紅溶液可以撤去，因為CO2沒有還原性， KMnO4溶液既能除去SO2，又驗證了SO2的存在。還有學生提出：后一個品紅溶液也可以撤去，因為如果KMnO4溶液沒有完全褪色，說明KMnO4是過量的，從而說明SO2已除盡。這些都是學生具有創新意識的體現。

三、培養“宏觀辨識與微觀探析”素養

“宏觀辨識”素養要求學生能夠通過觀察、辨識物質在一定條件下形態、顏色等宏觀上的變化現象，知道物質發生了某些化學或者物理上的變化;“微觀探析”素養要求學生能夠從微觀的層面上掌握物質的組成、結構、性質以及在一定條件下發生的變化。在本節課中對學生的宏觀辨識與微觀探析素養的培養體現在：通過觀察品紅溶液的褪色或不褪色這一宏觀現象，識別SO2存在與否;通過澄清石灰水是否變渾濁這一宏觀現象，識別CO2存在與否;從微觀角度分析濃硫酸與碳反應時電子的轉移情況，確定氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物，知道該反應體現的是濃硫酸的強氧化性。

四、培養“變化觀念與平衡思想”素養

“變化觀念與平衡思想”素養要求學生知道物質是在不斷運動、不斷變化的，物質的變化是有條件的;能從量變與質變、內因與外因等方面分析物質的變化;能用對立統一、動態平衡等觀點分析化學反應。本節課在一定程度上培養了學生的“變化觀念與平衡思想”素養。如隨著反應的進行，濃硫酸的濃度越來越小，當濃硫酸的濃度降低到一定程度時，量變引起質變，濃硫酸變成稀硫酸，強氧化性變成弱氧化性，反應就不能再進行了。這能讓學生學會從“量變引起質變”的角度來分析物質性質的變化以及化學反應的變化，而且能體會到物質的變化是有條件的，初步學會從動態平衡的角度來分析化學反應，預測某種物質在一定條件下可能發生的變化。

五、培養“科學精神與社會責任”素養

“科學精神與社會責任”素養要求學生具有嚴謹求實的科學態度，以及探索未知、崇尚真理的意識，能贊賞化學對社會發展的重大貢獻，具有可持續發展意識和綠色化學觀念，能對與化學有關的社會熱點問題做出正確的價值判斷[2]。本節實驗探究課中，猜測濃硫酸與碳反應的產物，并設計實驗進行驗證，能夠提高學生探索未知和崇尚真理的意識;在設計、優化SO2、CO2的檢驗方案過程中，可以培養學生善于質疑的批判精神和嚴謹求實的科學態度;發生裝置中選擇分液漏斗而不選擇長頸漏斗，以控制濃硫酸的用量，避免生成過多的SO2，以及是否需要尾氣處理裝置的討論，都能增強學生的可持續發展意識和綠色化學觀念。

《2018年普通高等學校招生全國統一考試大綱的說明（理科）》中明確指出：化學科目考核以能力測試為主導，在測試考生進一步學習所必需的知識、技能和方法的基礎上，全面檢測考生的化學科學素養 [3]。因此，高中化學教師必須深入理解化學學科核心素養的內涵，有效實施課堂教學，促進學生化學學科核心素養的養成。

[? 參? ?考? ?文? ?獻? ]

[1]? 陳群，董軍.高三化學復習中建模思想滲透的實踐與研究 [J].中學化學教學參考，2013（4）：37-39.

[2]? 周業虹.淺談學科核心素養視角下的高中化學教學策略 [J].中國考試，2017（2）：47-51.

[3]? 教育部考試中心. 2018年普通高等學校招生全國統一考試大綱的說明（理科）[M].北京：高等教育出版社，2017.

（責任編輯? ? 羅? ?艷）