圍繞核心素養(yǎng)的“以學定教”教學

[摘? ?要]以《氯水的組成》的教學為例開展“以學定教”式教學，對以情境為線索、以知識為載體、以素養(yǎng)為目標的教學實踐進行探索。

[關鍵詞]核心素養(yǎng);以學定教;教學實踐;氯水的組成

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）32-0059-03

2018年1月16日，教育部發(fā)布了新的課程方案和課程標準。新的課程標準凝練了學科核心素養(yǎng)，明確了學生學習相應學科課程后應形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。其中化學學科核心素養(yǎng)包含“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”五個方面的內(nèi)容，體現(xiàn)了化學學科的本質(zhì)特征。如何圍繞學科核心素養(yǎng)，精選教學內(nèi)容，創(chuàng)設真實情境，變革學習方式，將“立德樹人”的根本任務真正落實到學校教育教學的具體實踐中，是擺在一線教師面前的重要任務。

一、發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)的教學模型

培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)，需要讓他們置身于各種復雜多樣的真實情境中，在有意義的任務和活動中不斷實踐、反思、討論和質(zhì)疑，學會整合、應用已有知識與經(jīng)驗分析，解決各種復雜和陌生的問題。這就需要揚棄“知識取向、教師講授，操練為主”的傳統(tǒng)教學模式，轉而追求以素養(yǎng)為本位、以學生為中心的、“自主—合作—探究”式的學習方式[1]。基于此，筆者開展了以情境為線索，以知識為載體，以素養(yǎng)為目標，以“以學定教”為主要教學方式的實踐活動。

“以學定教”就是以學生的情況來確定教師教什么、怎么教以及教的程度，即教師要了解學生，知道學生已知什么、想知道什么、是怎樣學習的，以便教師的教學更符合學生的實際，更有效[2]。據(jù)此，我們設計了如圖1所示的教學模型。

圖1反映了情境、知識、素養(yǎng)、教學方式這四者的關系。教師從學生的實際情況出發(fā)，創(chuàng)設能夠激發(fā)學生學習興趣的教學情境。教學情境可以由一個一個的問題串組成，通過問題串，引導學生開展深入而持久的學習。教學情境是學生開展學習的線索，如果只在課堂開始的時候用一下，線索就斷了，學生學習的興趣將難以持久，深入持久的學習活動就不容易發(fā)生。因此，一節(jié)課應盡可能由一個教學情境貫穿始終。學生在教師創(chuàng)設的情境中，不是簡單地識記知識，而是運用知識去解決真實問題，在解決真實問題的過程中，學生的核心素養(yǎng)得到了發(fā)展。在這個過程中，教師要引導學生去思考、去合作、去探究，將學生的知識、能力、素養(yǎng)推上一個新的高度，實現(xiàn)學生的成長，為新一輪的“以學定教”做好準備。

二、發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)的教學實踐

筆者以《氯水的組成》的教學設計和實施來展示如何在物質(zhì)組成教學中發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)。“氯水”是學生進入高中以來學習的第一種較復雜的混合物，其物質(zhì)成分較多，還存在著可逆反應，組成成分會隨時間而變化。如何讓學生正確認識到其中存在的各種微粒？這當然要通過實驗來探究，即以實驗中的宏觀現(xiàn)象為證據(jù)，通過證據(jù)推理使宏觀現(xiàn)象與微觀粒子一一對應，形成邏輯關系。這個證據(jù)推理過程應該由學生通過獨立思考或者相互合作來完成。在這個過程中學生運用各種科學方法，形成各種科學思想，進而發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)。可以用圖2來表示發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)的《氯水的組成》基本教學思路。

【實驗探究1】觀察一瓶新制飽和氯水的顏色，并與氯氣比較，推測氯水中可能存在的微粒。

面對這樣一個簡單的問題，許多學生無法做出“氯水中含有Cl2分子”的推斷，說明在學生的思維中，宏觀現(xiàn)象與微觀粒子之間的邏輯聯(lián)系比較薄弱，亟待發(fā)展學生的“宏觀辨識與微觀探析”素養(yǎng)。宏觀物質(zhì)是微觀粒子的聚集體，物質(zhì)的宏觀性質(zhì)是若干微觀粒子性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。雖然我們無法真切地看見微觀粒子，但是我們可以通過物質(zhì)的宏觀性質(zhì)來“推斷”單個或幾個微觀粒子的行為表現(xiàn)，這個過程體現(xiàn)的是“宏觀辨識與微觀探析”的研究范式。氯氣是黃綠色的，說明氯氣中含有黃綠色的微觀粒子，而氯氣是Cl2分子的聚集體，可以推斷出Cl2分子是黃綠色的。氯水是Cl2分子分散在水中形成的分散系，氯水呈淺黃綠色，說明氯水中含有Cl2分子。學生查閱教材不難發(fā)現(xiàn)，常溫下，1體積水能溶解2體積氯氣[3]，按照這一觀點，飽和氯水的顏色應該比氯氣深。而現(xiàn)在學生看到的氯水是“淺”黃綠色，比氯氣顏色淺，這是為什么呢？學生預測，氯水中的Cl2分子可能發(fā)生了反應。那么，可能發(fā)生哪些反應？如何來證明呢？

【實驗探究2】氯水中加入硝酸銀，有白色沉淀生成，再加稀硝酸，白色沉淀不溶解。

大多數(shù)學生都能推斷出氯水中含有Cl-離子，但也就到此為止了，基本上還不會運用氧化還原的原理進行更深入的分析判斷。從Cl2分子到Cl-離子，有新物質(zhì)（Cl-離子）出現(xiàn)，說明發(fā)生了化學反應，而且是氧化還原反應，其中氯元素化合價降低。化合價有降必有升，那么化合價升高的物質(zhì)是什么呢？

【實驗探究3】將氯水滴在pH試紙上，黃色的pH試紙先變紅后褪色。

pH試紙變紅，說明氯水中含有H+離子。pH試紙褪色，說明氯水中含有能使pH試紙褪色的物質(zhì)。使有機色素褪色的現(xiàn)象稱之為漂白，pH試紙褪色就是一種漂白過程。因此在氯水中含有一種有漂白作用的物質(zhì)，科學家最終證明，這種物質(zhì)是次氯酸（HClO）。次氯酸中氯元素為+1價，即反應中化合價升高的物質(zhì)。據(jù)此可以寫出氯水中存在的反應：

Cl2+H2O=H-+Cl-+HClO

在氯水中，水分子要遠遠多于Cl2分子，隨著反應的發(fā)生，溶液中Cl2分子應該會完全反應，溶液也應該是無色的。為什么氯水一直保持著淺黃綠色呢？

【實驗探究4】一瓶NaClO溶液，一瓶鹽酸溶液，然后分別取少許加入一個無色的試劑瓶中，稍作振蕩，觀察現(xiàn)象：瓶內(nèi)迅速產(chǎn)生黃綠色氣體，溶液呈淺黃綠色。

黃綠色的氣體是氯氣，這個實驗說明鹽酸可以和NaClO溶液反應，生成氯氣。反應的過程為，鹽酸先和NaClO反應生成HClO，然后鹽酸再和HClO反應，生成氯氣。通過這個實驗，我們可以形成如下推斷：氯氣溶于水的過程中，氯氣和水發(fā)生反應，生成鹽酸、次氯酸，同時鹽酸和次氯酸又可以反應生成氯氣和水，導致氯水中的氯分子不能與水分子完全反應，使氯水呈現(xiàn)黃綠色。像這樣在同一條件下，既可以正向進行，又可以逆向進行的反應，我們把它稱為可逆反應。據(jù)此可以將氯氣和水的反應改寫為可逆反應：

Cl2+H2O[?]H++Cl-+HClO

學生觀察到，從上課開始到現(xiàn)在，氯水的顏色似乎一直在變淺。那么，氯水中各種物質(zhì)的組成是否也在改變呢？

【實驗探究5】用強光光照新制氯水，利用數(shù)字化傳感技術對氯水的pH變化進行測定。實驗數(shù)據(jù)記錄如圖3所示：

用強光光照氯水，利用數(shù)字化傳感技術對氯水中的O2濃度變化進行測定。實驗數(shù)據(jù)記錄如圖4所示：

觀察光照后的氯水，顏色呈無色，說明在光照的過程中，溶液中的氯分子在不斷地轉化、減少，直至消失。光照氯水的過程中，H+、O2都在增加，而H2O在光照下不會分解，HCl、Cl2都不含氧元素，因此只有HClO有可能在光照下發(fā)生分解，生成O2和HCl，使溶液中的H+、O2增加。據(jù)此可以寫出HClO分解的反應方程式：

2HClO=2H++2Cl-+O2↑

因為次氯酸的分解，導致氯水中次氯酸和鹽酸的逆反應減少，而氯分子與水的反應仍在不斷進行，最終溶液中的氯分子不斷地減少，直至消失，所以光照后的氯水呈無色。

以上實驗探究過程中，發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)的過程可以整理如下表所示：

在這個過程中，學生通過實驗探究，觀察實驗中的宏觀現(xiàn)象，再通過證據(jù)推理、模型認知，得出氯水中的微粒組成，形成關于氯水中微粒組成的基本觀念。學生形成觀念以后，要對觀念進行運用，才能使形成的觀念得到鞏固，即運用氯水中的微粒組成，來解釋更多的宏觀實驗現(xiàn)象。可以用圖5來表示學生物質(zhì)組成觀念的形成與鞏固過程：

【實驗探究6】取一定量的飽和氯水與CaCO3粉末混合，觀察到少量氣泡，氯水的黃綠色褪去，靜置后取上層澄清溶液四份，分別進行以下實驗：

①一份滴加鹽酸，產(chǎn)生大量氣泡;

②一份滴加NaOH溶液，出現(xiàn)白色沉淀;

③一份用酒精燈加熱出現(xiàn)白色沉淀;

④將有色布條浸入第四份溶液，布條立即褪色。

由上述實驗現(xiàn)象推測該澄清溶液的主要溶質(zhì)是什么？

上層澄清溶液滴加鹽酸產(chǎn)生大量氣泡，這氣泡一定是CO2氣體，原澄清溶液中一定存在CO[2-3]或HCO[-3]，但原澄清溶液中存在Ca2+，所以不可能存在CO[2-3]，一定存在HCO[-3]。這樣就可以解釋實驗②中，為什么滴加NaOH溶液會出現(xiàn)白色沉淀：OH-與HCO[-3]反應，生成CO[2-3]，CO[2-3]再與Ca2+反應，生成CaCO3沉淀。也可以解釋實驗③為什么會出現(xiàn)白色沉淀：加熱時，溶液中的Ca（HCO3）2分解，生成CaCO3沉淀。實驗④說明原澄清溶液中存在HClO。那么氯水中的黃綠色是如何褪去的呢？氯水中的HCl和CaCO3粉末反應，生成Ca（HCO3）2，導致氯水中HClO和HCl的逆反應逐漸減少，最終氯水的黃綠色褪去。飽和氯水與CaCO3粉末發(fā)生反應的化學方程式為：2Cl2+2H2O+2CaCO3=Ca（HCO3）2+CaCl2+2HClO。

三、發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)的教學反思

建立對宏觀物質(zhì)的微觀認識，是學生形成對物質(zhì)世界的科學認識的重要基礎，是培養(yǎng)學生科學精神的重要內(nèi)容，是中學化學教學的重要任務。學生通過科學探究、證據(jù)推理、模型認知等科學方法，透過物質(zhì)的宏觀現(xiàn)象認識物質(zhì)的微觀本質(zhì)，在了解物質(zhì)的微觀本質(zhì)的基礎上，運用變化觀念、平衡思想、創(chuàng)新意識等科學思想，在更高層次上理解物質(zhì)的宏觀現(xiàn)象。在這個不斷循環(huán)往復的過程中，學生逐步深化了對物質(zhì)在宏觀、微觀兩個層面上的理解，學生的科學精神與社會責任逐漸得到了發(fā)展。可以用圖6來表示高中化學物質(zhì)組成教學中各化學學科核心素養(yǎng)之間的聯(lián)系。

學生化學學科核心素養(yǎng)的形成，是化學基本知識和技能、化學思維方法與學科思想等長期共同作用的結果。化學學科核心素養(yǎng)不能通過大量記憶知識或反復訓練技能來實現(xiàn)，而是通過大量感性材料的積累，不斷思考、質(zhì)疑和探究，然后抽象提煉形成理性經(jīng)驗，再將形成的經(jīng)驗規(guī)律用于指導學習實踐，并在學習實踐中不斷鞏固、完善和發(fā)展，最終才能成為自覺、科學的化學思維慣性[4]。

[? 參? ?考? ?文? ?獻? ]

[1]? 楊向東.如何基于核心素養(yǎng)設計教學案例[N].中國教育報，2018-05-30（5）.

[2]? 陳曉勇，梁杏娟.“以學定教，以教導學”在高中化學教學中的實踐與反思[J].教學與管理，2014（1）：57-58.

[3]? 王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書·化學 （必修1） [M].南京：江蘇教育出版社，2014.

[4]? 尹慶后.核心素養(yǎng)要落地，學習方式必須變[N].中國教育報，2016-09-14（5）.

（責任編輯 羅? ?艷）