化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)理念下“鈉與水的反應(yīng)”教學(xué)設(shè)計與實施

高玉韓 查干蓮花 照格申白乙

[摘 要] 2017版高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提出了“發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的要求。因此，在化學(xué)課堂教學(xué)中，教師應(yīng)全面貫徹“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的課程理念。通過化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)理念下“鈉與水的反應(yīng)”這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計與實施，嘗試在一節(jié)課的教學(xué)中如何貫徹培養(yǎng)學(xué)生5個方面化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的思想。具體教學(xué)用“金屬引發(fā)的爆炸”為真實情景引入，通過準(zhǔn)確表達鈉與水反應(yīng)的宏觀現(xiàn)象，解釋此反應(yīng)的微觀本質(zhì)，進一步理解“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)觀念，用化學(xué)方程式將化學(xué)反應(yīng)準(zhǔn)確書寫下來，并讓學(xué)生用所學(xué)知識解決生活中的實際問題，從而達到培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。

[關(guān)鍵詞] 化學(xué)學(xué)科;核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計

[作者簡介] 高玉韓，內(nèi)蒙古民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教師。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）19-0202-03? ? [收稿日期] 2020-02-04

“所謂化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是指學(xué)生通過化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力”[1]，具體包括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(xué)探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)精神與社會責(zé)任等5個方面。在化學(xué)學(xué)科教學(xué)中學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展是一個持續(xù)的過程，是通過具體的一節(jié)一節(jié)的化學(xué)課堂教學(xué)來實現(xiàn)的。因此，基于核心素養(yǎng)的化學(xué)教學(xué)目標(biāo)源于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)、教學(xué)內(nèi)容基于真實的情景問題、教學(xué)過程要有利于素養(yǎng)的養(yǎng)成，使得每一節(jié)化學(xué)課的教學(xué)設(shè)計對于學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展就顯得尤為突出和重要[2]。文章試圖以“鈉與水的反應(yīng)”這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計與實施為例，用“金屬引發(fā)的爆炸”為真實情景新課引入，通過準(zhǔn)確表達鈉與水反應(yīng)的宏觀現(xiàn)象，解釋此反應(yīng)的微觀本質(zhì)，進一步理解“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)觀念，用化學(xué)方程式將化學(xué)反應(yīng)準(zhǔn)確書寫下來，并讓學(xué)生用所學(xué)知識解決生活中的實際問題，從而達到培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。

一、基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的課時教學(xué)目標(biāo)的確定

按照化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)提出的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)要求，課時教學(xué)目標(biāo)的確定要體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，以學(xué)生現(xiàn)有經(jīng)驗為起點，以學(xué)生需要達到的素養(yǎng)目標(biāo)為終點，進行教學(xué)目標(biāo)的制定[3]。按照5個化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)確定“鈉與水的反應(yīng)”這一節(jié)課教學(xué)目標(biāo)，具體如下：（1）在宏觀辨識與微觀探析方面，通過鈉與水反應(yīng)實驗的觀察，學(xué)會準(zhǔn)確描述實驗的宏觀現(xiàn)象，并從鈉的微觀結(jié)構(gòu)分析其活潑性，進一步理解“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)基本原理。（2）在變化觀念與平衡思想方面，通過鈉與水反應(yīng)的反應(yīng)物與生成物狀態(tài)和性質(zhì)的分析，解釋鈉在化學(xué)反應(yīng)過程中的微觀結(jié)構(gòu)與變化，從電子得失與成鍵角度確立化學(xué)科學(xué)中的變化觀念。（3）在證據(jù)推理和模型認知方面，以所收集到的實驗現(xiàn)象為證據(jù)，推導(dǎo)出此化學(xué)反應(yīng)的微觀本質(zhì)，形成“從現(xiàn)象到本質(zhì)”的科學(xué)研究的一般思維方法，通過化學(xué)反應(yīng)方程式的準(zhǔn)確、規(guī)范書寫，學(xué)習(xí)化學(xué)物質(zhì)及變化的符號表征方法，學(xué)習(xí)用化學(xué)符號這一特殊模型方法準(zhǔn)確表述化學(xué)變化的基本技能。（4）在科學(xué)探究與創(chuàng)新意識方面，通過鈉與水的反應(yīng)實驗探究，學(xué)習(xí)與領(lǐng)會“問題—收集證據(jù)—科學(xué)抽象—得出結(jié)論—應(yīng)用”這一科學(xué)探究的一般過程和“感性認識到理性認識，從理性認識到實踐”的人類認識的一般過程，形成化學(xué)學(xué)科研究的思想和方法。（5）在科學(xué)精神與社會責(zé)任方面，通過鈉遇到雨水后發(fā)生爆炸的新聞事件，分析和探究事故發(fā)生的原因，養(yǎng)成關(guān)心社會問題的意識和用化學(xué)知識解釋相關(guān)化學(xué)問題的習(xí)慣。

二、基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的課時教學(xué)設(shè)計

課時教學(xué)目標(biāo)要以化學(xué)核心素養(yǎng)為基礎(chǔ)和依據(jù)，而課時教學(xué)設(shè)計應(yīng)以化學(xué)核心素養(yǎng)為核心。在每節(jié)課中，化學(xué)學(xué)科的5個具體核心素養(yǎng)是相輔相成的，同時也有各自的側(cè)重點?！昂暧^辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”及“證據(jù)推理和模型認知”主要要求學(xué)生形成化學(xué)學(xué)科的思想和方法，屬于化學(xué)科學(xué)認識范疇;科學(xué)探究與創(chuàng)新意識從實踐層面激勵學(xué)生勇于創(chuàng)新，屬于化學(xué)科學(xué)實踐范疇;科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任進一步揭示了化學(xué)學(xué)科的更高層次的價值追求，屬于化學(xué)科學(xué)價值范疇或化學(xué)科學(xué)應(yīng)用范疇[4]。新課程倡導(dǎo)“素養(yǎng)為本”的課堂教學(xué)，應(yīng)設(shè)置真實而且有價值的問題情境、具有實驗探究、聯(lián)系生活等;促使學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展和形成。以素養(yǎng)為本的“鈉與水的反應(yīng)”這一節(jié)課教學(xué)設(shè)計的基本思路見下圖。

在現(xiàn)實的一節(jié)課教學(xué)中，很難同時實現(xiàn)培養(yǎng)所有5個方面化學(xué)學(xué)科核心的目標(biāo)，化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)也沒有如此硬性要求。在本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計中，擬達到培養(yǎng)學(xué)生5個核心素養(yǎng)目標(biāo)，這是本教學(xué)設(shè)計的一種嘗試，如何貫徹在一節(jié)課的教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生5個方面化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的思想，首先在引入環(huán)節(jié)中，以熱點新聞引課，提出問題，引出鈉元素的活潑性，以培養(yǎng)證據(jù)推理和模型認知、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的目標(biāo)。其次在實驗探究環(huán)節(jié)中，學(xué)生以小組為單位做探究性實驗，觀察鈉與水反應(yīng)的實驗現(xiàn)象，分析實驗現(xiàn)象的原因，以培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想的目標(biāo)。再次在進一步探究環(huán)節(jié)中，從理論和實驗兩個方面驗證實驗產(chǎn)物。理論方面，用氧化還原反應(yīng)驗證反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，以培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理與模型認知的目標(biāo);用實驗探究檢驗產(chǎn)生的氣體，以培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的目標(biāo)。在最后環(huán)節(jié)中，用所學(xué)新知識解決實際問題，課后查閱鈉的用途，以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的目標(biāo)。

三、基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的課堂教學(xué)過程

（一）新課引入

【教學(xué)過程】教師播放《沈陽市一家廠房存放的200公斤金屬鈉爆炸》的新聞熱點，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，提出問題，引發(fā)學(xué)生從觀看的視頻中思考及回答教師的問題。引起爆炸的物質(zhì)是什么？為什么金屬會引發(fā)爆炸？能從金屬鈉的結(jié)構(gòu)知道鈉是非?；顫姷慕饘佟Ｒ驗殁c的最外層只有一個電子，很容易失去，所以有強氧化性，因此鈉的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，能夠和大量無機物、大部分非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。學(xué)生回答是：金屬鈉引發(fā)的爆炸是因為遇上了雨水的緣故。

【教學(xué)意圖】基于核心素養(yǎng)，教學(xué)設(shè)計要突出來源于真實而富有意義的情景問題。本節(jié)課以新聞熱點導(dǎo)入，結(jié)合多媒體，開闊視野，明確學(xué)習(xí)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，感受到本節(jié)課所研究內(nèi)容的價值。學(xué)生了解到有些金屬也可以引發(fā)爆炸，再通過分析可以知道鈉的活潑性，以培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任核心素養(yǎng)。

（二）實驗探究

【教學(xué)過程】

探究一：在教科書中，鈉與水的反應(yīng)實驗是向燒杯加一些水，滴入幾滴酚酞溶液，然后把一小塊綠豆大的金屬鈉放入水中，讓學(xué)生觀察實驗。在本節(jié)課，首先，在教師引導(dǎo)下讓學(xué)生正確操作完成本實驗，觀察實驗現(xiàn)象，并描述實驗現(xiàn)象：鈉浮在水面上、熔成光亮的小球、四處游動、發(fā)出嘶嘶的聲響、溶液變?yōu)榧t色。其次，分析和解釋發(fā)生現(xiàn)象的原因：鈉浮在水面上的原因是鈉的密度比水小;熔成光亮的小球是因為熔點低，反應(yīng)放熱;四處游動是因為反應(yīng)產(chǎn)生氣體、受力不均;發(fā)出嘶嘶的聲響是因為反應(yīng)劇烈;溶液變?yōu)榧t色是因為溶液呈堿性。

【設(shè)計意圖】學(xué)生親自做實驗，可以更清晰地觀察到實驗現(xiàn)象，使學(xué)生可以更好地融入課堂，掌握化學(xué)實驗的基本要點，注意實驗安全，會做實驗記錄，增強學(xué)生的實驗操作能力。通過學(xué)生進行實驗探究，結(jié)合宏觀現(xiàn)象，了解微觀粒子之間的變化。通過小組討論，學(xué)生相互學(xué)習(xí)，彌補自己的不足之處，提升表達能力和思維能力。以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、宏觀辨識與微觀探析等核心素養(yǎng)。

探究二：教師提出以下引導(dǎo)思維的問題：有氣體產(chǎn)生就一定會在液面上四處游動，發(fā)出響聲嗎？那生成的氣體又是什么呢？從實驗和理論方面怎樣驗證反應(yīng)產(chǎn)生的氣體？之后，讓部分學(xué)生用畫圖的方式設(shè)計實驗方案，用教師提前準(zhǔn)備好的實驗儀器和藥品進行實驗探究。再用已學(xué)過的氧化還原反應(yīng)原理進行理論論證產(chǎn)生的氣體是什么。得出結(jié)論：鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是氫氣，寫出反應(yīng)方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。

【設(shè)計意圖】通過問題引導(dǎo)，激發(fā)思維，指導(dǎo)學(xué)生掌握正確的思考問題的方法。用問題探究的方式，對鈉與水反應(yīng)產(chǎn)物的理論論證和用已學(xué)的氧化還原反應(yīng)知識進行深層考察，進一步深化對化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的理解。通過這樣2個層次的論證，可以讓學(xué)生更好地掌握鈉與水反應(yīng)的本質(zhì)，提升化學(xué)思維能力和證據(jù)推理能力，以培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理和模型認知的核心素養(yǎng)。

（三）聯(lián)系實際

【教學(xué)過程】教師將學(xué)生的思維引回到本節(jié)課開始時的新聞視頻，提出“金屬鈉爆炸需要什么來滅火？”的問題，引導(dǎo)學(xué)生化學(xué)知識與真實事件、社會問題的聯(lián)系，知道金屬鈉著火不能用水滅火，滅火器一定不能含有水。教師可以通過這次的新聞事件引導(dǎo)學(xué)生理解生活中與化學(xué)相關(guān)的問題有很多。教師可以留課后作業(yè)，讓學(xué)生查閱金屬鈉的用途。

【設(shè)計意圖】通過用化學(xué)知識解決一些社會實際問題，可以幫助學(xué)生認識化學(xué)科學(xué)知識的價值，培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任感，同時提高學(xué)生用所學(xué)知識解決實際問題的能力。從鈉的爆炸事件，讓學(xué)生感悟到事物的兩面性，認識到化學(xué)對生產(chǎn)生活的重要作用，辯證地看待化學(xué)以及正確的運用化學(xué)。通過真實情景—實際問題—化學(xué)知識之間的相互聯(lián)系，培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)思維與社會責(zé)任感等核心素養(yǎng)。

四、基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)反思

在化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)理念下，設(shè)計并實施“鈉與水的反應(yīng)”這節(jié)課，目的是為了在現(xiàn)實的教學(xué)中嘗試怎樣在一節(jié)課中能夠貫徹5個核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。在整個教學(xué)過程中，盡可能地給學(xué)生創(chuàng)造動手、動腦的機會，讓學(xué)生積極主動思考、探究，提出學(xué)生感興趣的問題并引導(dǎo)學(xué)生去思考問題最終解決問題。用真實的新聞引入課程，吸引學(xué)生的注意力，引出鈉的活潑性，能夠達到培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的目標(biāo);在實驗探究部分，讓學(xué)生親自動手做實驗，觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗現(xiàn)象原因，能夠達到培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想的目標(biāo);在檢驗反應(yīng)產(chǎn)物的部分，分別從實驗和理論不同層面上去驗證。學(xué)生用教師提前準(zhǔn)備好的實驗儀器設(shè)計實驗、檢驗實驗產(chǎn)物，能夠達到培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、變化觀念與平衡思想的目標(biāo)，學(xué)生結(jié)合自己已有知識推導(dǎo)得出反應(yīng)產(chǎn)物，并且能夠正確書寫反應(yīng)方程式，達到培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知的目標(biāo);最后將學(xué)生的思維引導(dǎo)到開始新聞中的問題，能夠聯(lián)系實際，用所學(xué)的知識解決問題，能夠知道金屬鈉著火不能用水撲滅，能夠達到培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的目標(biāo)。在整個學(xué)習(xí)過程中合理地結(jié)合了核心素養(yǎng)的內(nèi)容，使學(xué)生得到了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)方面的培養(yǎng)。但在整個課堂實驗操作過程中，因為學(xué)生容易分散注意力而觀察不到完整的實驗現(xiàn)象，導(dǎo)致有的學(xué)生在實驗完成后不能完全地回答和表達清楚所有的實驗現(xiàn)象，這樣一來就很難得到所期望的結(jié)果。

參考文獻

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[4]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

Teaching Design and Implementation of "Reaction of Sodium with Water" under the Core Literacy Concept of Chemistry

GAO Yu-han， CHA Gan Lian Hua， ZHAO Ge Shen Bai Yi

（College of Chemistry and Chemical Engineering， Inner Mongolia University for Nationalities， Tongliao， Inner Mongolia 028043， China）