基于“宏微結(jié)合”素養(yǎng)培養(yǎng)的化學(xué)教學(xué)探究

李洪學(xué)

【摘要】以“烯烴、炔烴的化學(xué)性質(zhì)”的課堂教學(xué)為例，簡要梳理了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)教學(xué)設(shè)計與實施的流程，介紹了如何通過問題設(shè)置來實施基于“宏微結(jié)合”素養(yǎng)培養(yǎng)的課堂教學(xué)，展示了“烯烴、炔烴的化學(xué)性質(zhì)”的課堂教學(xué)實錄。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)課堂教學(xué)? 核心素養(yǎng)培養(yǎng)? 宏觀辨識與微觀探析? 反思總結(jié)

【中圖分類號】G633.8 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）51-0072-02

一、引言

學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，主要指學(xué)生應(yīng)具備的、能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)應(yīng)以各學(xué)科的課堂教學(xué)為主陣地，積極創(chuàng)設(shè)真實的學(xué)習(xí)情境，開設(shè)高層次的實驗探究活動，設(shè)計具有診斷學(xué)科核心素養(yǎng)功能的問題，讓學(xué)生在問題的解決中提升自己的核心素養(yǎng)。中華人民共和國教育部2018年發(fā)布的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）對化學(xué)進行如下定義：化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學(xué)科，其特征是從微觀層次認(rèn)識物質(zhì)，以符號形式描述物質(zhì)，在不同層面創(chuàng)造物質(zhì)。就化學(xué)這門學(xué)科而言，研究者在梳理化學(xué)學(xué)科價值和本質(zhì)的基礎(chǔ)上對我國高中生必修、選修兩階段化學(xué)學(xué)習(xí)的特征進行了分析，整合、分類形成了具有中國特色的5大維度的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)體系，即“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(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”。以化學(xué)課堂為主陣地的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)培養(yǎng)的一部分。發(fā)展核心素養(yǎng)的重要載體是學(xué)科教學(xué)內(nèi)容，但是不同章節(jié)、不同課時教學(xué)內(nèi)容所能承載的素養(yǎng)培養(yǎng)的維度可能有多個，也可能是單個。有些教師從學(xué)科核心素養(yǎng)的全部5個維度來展開教學(xué)，也有些教師在對能承載多個維度素養(yǎng)培養(yǎng)的課堂教學(xué)設(shè)計時單從某一個維度的素養(yǎng)培養(yǎng)角度進行，如單從發(fā)展學(xué)生的“數(shù)據(jù)推理與模型認(rèn)知”的角度進行“化學(xué)鍵”的教學(xué)。如何在高中化學(xué)課堂教學(xué)中進行學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，已經(jīng)有很多高校教授和中學(xué)一線教師對這個問題進行過探究分析。本文主要結(jié)合筆者一線的教學(xué)經(jīng)歷，談一談在高中化學(xué)課堂教學(xué)中的關(guān)于“宏觀辨識與微觀探析”核心素養(yǎng)培養(yǎng)的一些粗淺看法。

二、以魯科版選修《有機化學(xué)基礎(chǔ)》中“烯烴、炔烴的化學(xué)性質(zhì)”為例的教學(xué)實施流程

（一）認(rèn)真研讀《課程標(biāo)準(zhǔn)》，準(zhǔn)確把握教學(xué)要求

課程標(biāo)準(zhǔn)中將“烯烴、炔烴的性質(zhì)”這部分內(nèi)容安排在模塊3《有機化學(xué)基礎(chǔ)》的“主題2：烴及其衍生物的性質(zhì)與應(yīng)用”中，并提出了下列所示的要求：

【內(nèi)容要求】認(rèn)識烯烴、炔烴的組成和結(jié)構(gòu)特點，比較這些有機化合物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的差異。

【教學(xué)提示】進行“烴的性質(zhì)”教學(xué)時，除了以典型代表物的具體反應(yīng)為載體，通過類比遷移學(xué)習(xí)一類有機化合物的性質(zhì)，還可以分析有機化合物分子中的官能團和化學(xué)鍵、預(yù)測可能的斷鍵部位與相應(yīng)的反應(yīng)，然后提供反應(yīng)事實，引導(dǎo)學(xué)生通過探究學(xué)習(xí)一類有機化合物的性質(zhì)。

【學(xué)業(yè)要求】能寫出烴的官能團、簡單代表物的結(jié)構(gòu)簡式和名稱;能夠列舉烯烴與炔烴的典型代表物的主要物理性質(zhì);能描述和分析烯烴與炔烴的重要反應(yīng);能書寫相應(yīng)的反應(yīng)式。

綜上所述，本節(jié)課的重點就是從烯烴、炔烴的典型代表物乙烯、乙炔的性質(zhì)學(xué)習(xí)進而拓展到一類有機化合物的性質(zhì)的學(xué)習(xí)，這些是從宏觀層面對物質(zhì)的性質(zhì)進行的學(xué)習(xí)探究。學(xué)生想要準(zhǔn)確理解烯烴、炔烴的性質(zhì)上相似和差異，還需要從微觀角度深入分析這些有機物結(jié)構(gòu)上的共同點和差異，及能分析這類有機化合物在發(fā)生反應(yīng)時可能斷裂的化學(xué)鍵。而這些是摸不著看不見的，教師必須采用一些教學(xué)手段讓學(xué)生能感受到這些，從而建構(gòu)起“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的核心化學(xué)觀念。因此從微觀視角認(rèn)識烯烴、炔烴的性質(zhì)也是這節(jié)課的學(xué)習(xí)難點。

（二）分析核心素養(yǎng)要求，設(shè)計學(xué)習(xí)及評價任務(wù)

化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)離不開化學(xué)知識的支撐，即核心素養(yǎng)內(nèi)隱在化學(xué)教學(xué)內(nèi)容之中，是學(xué)科知識不斷積累深化的結(jié)果。當(dāng)化學(xué)知識成為學(xué)生探究與實踐對象的時候，其學(xué)習(xí)過程就成為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展過程。然而化學(xué)知識體系中并不是所有的知識都具有核心素養(yǎng)的教育價值，一般來說，具有高度遷移性的“核心知識”才具有重要的教育價值，是發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)所必不可少的。而且化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)一定不能只停留在化學(xué)具體知識的學(xué)習(xí)上，而應(yīng)該注意挖掘化學(xué)知識背后所包含的化學(xué)觀念、化學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)精神等體現(xiàn)化學(xué)核心素養(yǎng)的項目。因此教師在設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)時應(yīng)首先確認(rèn)本節(jié)課能承載學(xué)科核心素養(yǎng)培育功能的“核心知識”是什么，然后對“核心知識”展開問題解決式教學(xué)，即教學(xué)中圍繞“核心知識”設(shè)置一系列高質(zhì)量的能讓學(xué)生深度學(xué)習(xí)的問題，讓學(xué)生在問題解決學(xué)習(xí)中形成和發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。如“烯烴、炔烴的化學(xué)性質(zhì)”這部分教學(xué)內(nèi)容的核心知識應(yīng)是“化學(xué)性質(zhì)的習(xí)得”，問題的設(shè)置應(yīng)緊緊圍繞如何從不同層面習(xí)得化學(xué)性質(zhì)而展開。另外，設(shè)置的問題應(yīng)該是真實且富有價值的問題，應(yīng)該有一定的情境性。真實而有意義的化學(xué)問題情境能夠激發(fā)學(xué)生的興趣，為學(xué)生探究解決問題提供持久的驅(qū)動力。

應(yīng)當(dāng)提出的是，設(shè)置一系列問題引導(dǎo)學(xué)生進行學(xué)習(xí)后，還應(yīng)該注意教、學(xué)、評的一致性，即教師應(yīng)及時設(shè)置問題診斷學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的達成情況。

（三）以“烯烴、炔烴的化學(xué)性質(zhì)”為例的課堂問題設(shè)置及教學(xué)實錄

【問題引入】教師展示生香蕉的圖片，問如何在短時間內(nèi)能吃到成熟的香蕉？

【學(xué)生1】用藥水浸泡。

【學(xué)生2】把香蕉用袋子裝好后，系住口袋。

【PPT展示】乙烯利噴灑催熟香蕉圖片;封袋法催熟香蕉圖片。

【教師引導(dǎo)】同學(xué)們知道為什么以上做法能使香蕉更快成熟？

【教師介紹】上述兩種方法中都產(chǎn)生了較多量的乙烯氣體，這種氣體可使香蕉更快成熟。

設(shè)計意圖：結(jié)合學(xué)生生活中常見的水果，從乙烯的其中一條作用為切入點，引入乙烯的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生保持較長時間的關(guān)注度。

【問題分析】乙烯能使溴的四氯化碳溶液及酸性高錳酸鉀溶液褪色，乙烷卻不能，請寫出兩種分子的結(jié)構(gòu)式，并分析原因。

【學(xué)生反饋】能正確寫出乙烯與乙烷的結(jié)構(gòu)式，并分析原因如下：

乙烯分子中C=C鍵能比乙烷中C-C鍵能的兩倍小，說明前者的兩個碳碳鍵中有一個碳碳鍵比后者鍵能更小，更易斷裂。

追問：寫出乙炔的結(jié)構(gòu)式，預(yù)測乙炔能否使上述兩種溶液褪色？

【學(xué)生反饋】乙炔分子中C≡C的鍵能小于乙烷中C-C鍵的三倍，有兩個碳碳鍵都易斷裂，因此乙炔也能使上述兩種溶液褪色。

設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生從宏觀現(xiàn)象出發(fā)，結(jié)合鍵能的數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)式的書寫，定性、定量分析乙烯與乙烷分子結(jié)構(gòu)上的差異，找出乙烯分子能使兩種溶液褪色的微觀本質(zhì)。既能培養(yǎng)學(xué)生從宏觀看現(xiàn)象、從微觀析本質(zhì)即宏觀辨識與微觀探析的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，又能強化認(rèn)識“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)核心觀念。接著用乙炔性質(zhì)的預(yù)測作為簡要診斷素養(yǎng)達成情況的問題，能使教學(xué)更加完整。

【實驗觀察】乙炔通入酸性高錳酸鉀及溴的四氯化碳溶液中，觀察現(xiàn)象。

【復(fù)習(xí)回顧】乙烯加氫生成乙烷，試從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)角度分析其原理。

設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生從反應(yīng)前后的有機化合物的變化（宏觀上）去分析化學(xué)鍵層面的變化從而明確乙烯發(fā)生加成反應(yīng)時斷鍵的位置。讓學(xué)生自主得出微觀上的本質(zhì)原因，能使學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)進一步得到鞏固發(fā)展。

【變式訓(xùn)練】1.寫出2，3-二甲基-2-丁烯分別與下列物質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式：

Br2/CCl4、H2、HBr、H2O

2.寫出2-丁炔分別與等物質(zhì)的量下列物質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式：

Br2/CCl4、H2、HBr

3.第2題中反應(yīng)后的產(chǎn)物還能與Br2/CCl4、H2、HBr反應(yīng)嗎？

【學(xué)生反饋】第1題中的化學(xué)方程式基本能正確書寫;第2題中部分學(xué)生不理解與等物質(zhì)的量的物質(zhì)反應(yīng)是什么意思（說明還未理解乙炔分子中C≡C有哪些共價鍵易斷裂及原理），其他學(xué)生能寫出反應(yīng)的產(chǎn)物：CH3-CBr=CBr-CH3，CH3-CH=CH-CH3，CH3-CH=CBr-CH3;在理解了第2題后對于上述產(chǎn)物是否還能與Br2/CCl4、H2、HBr反應(yīng)都能迅速理解。

設(shè)計意圖：通過類比遷移思考上述問題，既能讓學(xué)生用符號來表征2，3-二甲基-2-丁烯及2-丁炔的加成反應(yīng)，又能引導(dǎo)學(xué)生得出“烯烴、炔烴的化學(xué)性質(zhì)取決于分子中的碳碳雙鍵、碳碳叁鍵”即結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的化學(xué)核心觀念。同時，學(xué)生也能通過上述問題認(rèn)識到碳碳雙鍵與叁鍵在加成反應(yīng)時的不同。

【變式訓(xùn)練】某單烯烴與H2加成反應(yīng)后的產(chǎn)物為CH3CH2CH（CH3）2，該烯烴可能有幾種？你是如何思考的？

【學(xué)生反饋】烯烴與H2加成與乙烯與H2加成原理相同，加成時斷裂C=C中的一個共價鍵，且加成時在雙鍵兩端碳上分別加上原子或原子團，故加的H應(yīng)在相鄰的碳原子上，因此分析原烯烴結(jié)構(gòu)的可能情況可從產(chǎn)物的相鄰碳分別去一個H得到，其結(jié)構(gòu)共有3種。

【拓展思考】

1.丙烯與HBr反應(yīng)生成的產(chǎn)物可能是什么？

2.將CH2=CH-CH=CH2與Br2反應(yīng)可能生成的產(chǎn)物是什么？

【學(xué)生反饋】1.可能有兩種產(chǎn)物：CH3-CH2-CH2Br，CH3-CHBr-CH3

2.只寫出了1，2加成產(chǎn)物，不能寫出1，4加成產(chǎn)物，也沒有寫出1mol有機物與2molBr2的反應(yīng)產(chǎn)物。

設(shè)計意圖：將對稱的2，3-二甲基-2-丁烯分子遷移為不對稱的丙烯分子及含2個碳碳雙鍵的烯烴分子，能使問題的診斷功能得以強化，使學(xué)科核心素養(yǎng)得以發(fā)展。

【類比遷移】乙烯、乙炔均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，其它烯烴、炔烴能嗎？為什么？請閱讀教材，認(rèn)識不同結(jié)構(gòu)的烯烴、炔烴與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)后的產(chǎn)物有何變化？

設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生能從有機化合物的結(jié)構(gòu)特點出發(fā)分析預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì)，并能認(rèn)識烯烴、炔烴與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)后的產(chǎn)物與官能團結(jié)構(gòu)上的差異有關(guān)。

【診斷訓(xùn)練】寫出3，3-二甲基環(huán)戊烯與下列物質(zhì)反應(yīng)的產(chǎn)物：

（1）溴水? （2）氫氣? （3）氯化氫? （4）水

（5）加聚反應(yīng)? （6）酸性高錳酸鉀溶液

設(shè)計意圖：診斷學(xué)生對烯烴化學(xué)性質(zhì)的掌握情況及學(xué)生核心素養(yǎng)的達成情況。

三、課后總結(jié)與反思

在化學(xué)課堂中實施基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)，進而促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，是高中化學(xué)課程的重要目標(biāo)。在化學(xué)課堂中落實發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的任務(wù)時，首先必須理解化學(xué)課程目標(biāo)，知道某課時或某單元教學(xué)內(nèi)容能進行哪些維度化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，然后設(shè)置一些真實的、具有情境性的問題，在問題解決中發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，最后對預(yù)期培養(yǎng)的學(xué)科核心素養(yǎng)進行診斷評價。本節(jié)課基本上完成了對上述內(nèi)容的分析、梳理及實施，學(xué)生的多個維度的學(xué)科核心素養(yǎng)尤其是“宏觀辨識與微觀探析”得到了形成與發(fā)展。但是在設(shè)置的問題的情境性方面做得不夠好，還需多提煉化學(xué)與生活等能貼近學(xué)生的化學(xué)素材。另外，在設(shè)計具有診斷學(xué)科核心素養(yǎng)功能的問題方面也需要進一步研究探索。

參考文獻：

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