“素養為本”視角下化學理論性知識教學實踐與思考

杜林存

摘要：以“化學反應的方向”為例，介紹了在“素養為本”視角下化學理論性知識教學的幾個環節。用教師教學方式的改變促進學生學習方式的轉變，從而達到落實學生學科核心素養的目的。

關鍵詞：核心素養;化學反應方向;理論性知識;教學

文章編號：1008-0546（2019）06-0031-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.06.009

一、教學背景

化學知識是培養學生化學學科核心素養的重要載體，而發展學生的學科核心素養，要求教師積極開展“素養為本”的課堂教學實踐，主動探索“素養為本”的有效課堂教學模式和策略。化學理論性知識在中學化學課程體系中有著非常重要的作用。學生通過學習化學理論能夠從本質上認識物質的結構、性質和變化，掌握物質之間內在的聯系及其變化的規律。這對學生后續新知的學習，實際問題的解決以及學科核心素養的形成有積極的引領和推進作用。

然而在實際教學過程中，針對化學理論性知識抽象晦澀，教學難度大的特點，教師往往采用“灌輸”的方式，平鋪直敘地告知學生原理，并通過例題講解強化訓練加以記憶。這樣的課堂看似高效，實則忽略了學生已有的認知與體驗，無法形成矛盾沖突，使得課堂索然無味。這樣的課堂也會導致學生被動地接受知識，機械性地背誦、記憶規律，無法靈活地運用原理去分析和解決實際問題，不利于學生核心素養的形成。

筆者選取蘇教版《化學反應原理》模塊中“化學反應的方向”一課，嘗試在“素養為本”視角下進行理論性知識的教學實踐，愿與大家交流探討。

二、課堂教學實踐

環節一：創設真實可感的教學情境，感性認知“方向性”

一個真實可感的情境是學生化學學科核心素養形成和發展的重要平臺，而理論性知識學習的第一階段即為感性認識。因此，我們要創設與學生已有經驗相匹配的教學情境，讓學生喚醒所要學習知識相關的具體例證或感性經驗。筆者借助三個例子讓學生感知自然界中的“方向性”。

設計意圖：借助學生熟悉的“瀑布從高處流向低處”這一自然現象，喚醒學生對自然變化方向性的感性認知，再通過讓學生感受橡皮筋的拉伸和收縮，加深對于自然變化“自發”和“非自發”的理解，最后讓學生設計實驗思考如何借助外界幫助能夠讓非自發的反應發生。整個過程以自然變化為著手點，最終回歸到化學變化，三個例子層層遞進，環環相扣，再結合教材中的“交流與討論”，落實“自發反應”的概念。

環節二：從感性到理性，自發反應條件初探

概念形成的第二階段就是要從感性認識提升到理性認知的階段。該過程需要學生對獲得的已有感性經驗進行分析、對比、辨別，找出這些經驗中的共同特征，再對這些特征進行抽象與概括，從而形成概念，這也是至關重要的一個環節。據此，筆者首先讓學生小組討論這過程能自發進行的可能原因。學生積極討論并歸納出：

并且總結得出規律：反應放熱，體系能量下降，有利于自發。反應放熱越多，體系能量降低得越多，反應越完全。

設計意圖：從對自然變化自發性的感性認識上升到理性分析歸納出這些變化過程中所呈現的能量特點，再演繹到絕大多數放熱反應都能自發進行。規律的得出都是學生根據已有的生活經驗加以分析對比得出的，這不僅使課堂氛圍更加積極活躍，也讓學生在課堂上學會分析問題與解決問題，在自我建構中不斷提升，促進學習方式的轉變。

環節三：疑惑與解惑，明確反應自發進行條件

筆者認為在化學課堂上如果學生始終處于“不假思索地對答如流”狀態，無法真正提升學生的思維品質，因為他們需要有一段“沉默”的思維碰撞期。此外，如果在概念課中引入實驗，充分發揮化學實驗的獨特價值，也對全面發展學生的化學學科核心素養有著極為重要的作用。

據此，在環節二的基礎之上，筆者提出“放熱過程能自發進行，那是不是意味著吸熱過程就不能自發進行了？”這一問題使得整個教室異常的寂靜。這個問題與前一環節得出的結論在學生的腦海里形成了極強的認知沖突，思維的火花也由此碰撞出來——反應放熱是影響反應自發性的一個因素但不是唯一因素。在學生百思不得其解之時，順勢安排了三個活動：

三個活動帶給學生“生活印象”“視覺”“觸覺”上強烈的沖擊，更引發學生的頭腦風暴“這些變化都是吸熱的過程，為何還能自發進行？”學生帶著疑問通過觀察這三個過程的化學表達以及小組討論，得出這些變化都使得體系變得更加混亂，并結合書本關于混亂度的闡述得出結論：化學反應的熵變越大，越有利于自發。熵變與焓變一樣也是影響反應自發性的一個重要因素。

體系能量降低和混亂度增大都有促進反應自發進行的傾向。因此，要正確判斷一個化學反應是否能自發進行，必須綜合反應的焓變和熵變。于是讓學生思考以下反應的焓變熵變以及反應自發的條件。

設計意圖：通過有目的的設問，讓學生形成“認知沖突”，再通過精心設計的學生實驗和演示實驗，以及實驗過程的化學表達，將抽象內容可視化，宏微觀結合，引導學生認識物質及其變化的本質和規律，明確除了焓變之外，熵變也是影響反應自發性的一個重要因素。并通過列舉、分析典型的化學反應歸納出焓變、熵變、溫度與反應自發性的關系。這一階段也是形成概念的關鍵階段。

環節四：概念的明確與應用，加深對化學理論的理解

這一階段就是進一步明確概念，需要有意識地引導學生進行一些概念的變式練習，通過對不同變式進行比較，突出概念的最為關鍵的特征。這樣能使學生更為精確、有效地把握概念，能夠對概念進行靈活熟練的運用。

從焓變與熵變來判斷，該反應在任何溫度下均能自發進行。但筆者在課堂上追問了一句：那么你媽媽的鉆石戒指有沒有變成石墨？聽到這個問題的時候，教室里的學生哄堂大笑，被提問者立馬改口說不能自發進行，但是又與剛剛所學知識相沖突，苦惱不已。其他同學也普遍流露出疑惑的表情。筆者順勢解釋學習反應自發性的意義：首先是尋求一種客觀理論判斷依據，判斷一個反應能否發生，預期一個新反應，減小代價。其次反應的自發性只用于判斷反應的方向，不能確定反應是否發生或者發生過程中的速率。學生聽完也是恍然大悟，對反應自發性有了更深一步的理解。

變式三：1791年人們在金紅石的礦物（主要成分TiO2，含量95%）中發現了鈦元素，而第一次制得純凈的鈦卻是在1910年。從下列提供的方程式分析鈦元素的發現到金屬鈦的制備為什么經歷了這么長的時間？后來為什么又能夠成功制備？

學生通過所學知識發現原始反應吸熱且熵減，在任何溫度下均不能自發進行，因此，從發現鈦元素到獲得鈦元素經歷了漫長的時間。而引入石墨與氧氣的反應之后，綜合反應轉化為放熱且熵增的反應，在任何溫度下均可以自發進行。以此讓學生體會到化學反應方向判斷的價值。

設計意圖：將抽象的化學理論放到實際問題中進行分析、對比，三個變式既有迷思概念的干擾，又有概念之間的聯系與區別，更有概念的深入與發展，使得整個課堂氛圍達到了一個高潮。

上述四個環節是以“素養為本”視角下化學理論性知識教學的探索，總體來說還是比較成功的，課堂中既有追求知識的歡聲笑語，也有遇到問題的一片沉默，更有進發思維火花的柳暗花明。那么在今后的教學中能否把化學理論性知識的教學形成一個體系，筆者將繼續探索。