核心素養背景下初中化學課堂的構建

馬春秀

核心素養背景下初中化學課堂的構建

馬春秀

（中山大學 附屬中學，廣東 廣州 510275）

從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、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任等五個方面，探討加強初中化學課堂建設、培養學生化學核心素養。

初中化學；課堂構建；以生為本；核心素養

在信息化、全球化時代，社會對人才素質的要求越來越高，具有自主學習能力、實踐創新精神等綜合素養的人才越來越具有競爭力。適應這一形勢，基礎教育階段應加強改進教學模式，注重培養學生的核心素養。在此背景下，新課改對中學化學教育提出了培養中學化學核心素養的要求，即“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”“科學探究與創新意識”和“科學態度與社會責任”五方面內容[1,2]。

初中化學教育是“啟蒙化學教育”，化學核心素養有效提升的主陣地還是在課堂，教師要在化學課堂上實現“授人以漁”，讓學生從被動地接受知識轉變為自主學習，提高學生綜合素質和核心素養。

1 宏觀辨識與微觀探析

化學是從微觀層面解釋宏觀性質的學科，宏觀與微觀間的聯系是化學學科不同于其他學科最具特征的思維方式[3-5]。宏觀辨識是學生認識化學的初步感知，微觀探析是對事物本質的深入理解[6,7]，化學符號語言表達是對化學宏觀現象認知結果的呈現形式。因此宏觀辨識與微觀探析是中學化學核心素養的首要因素。宏觀層次水平的認知，是指在我們的視野里能夠觀察到的一些現象，如物質的狀態、顏色、氣味以及沉淀生成等發生化學變化的事實。微觀層次水平上的認知，是指不能觀察到的原子、分子、離子等微觀粒子，只能通過理論層面去認知，即對發生的化學反應從理論層面給出合理解釋，再通過被實踐證明了的理論去指導化學實踐中的問題。因為初中化學教育是化學學習領域的啟蒙，對中學生的化學學科素養的形成至關重要。例如在講授初中化學“空氣”這一章節時，首先告訴學生空氣是一個宏觀概念：世界萬物每時每刻都在空氣的氛圍中，空氣看不見、摸不著。其次引導學生通過自己動手實驗來探索空氣中氧氣的含量及對化學符號（O2）的認知。通過紅磷燃燒實驗，讓學生從宏觀上觀察集氣瓶中水面上升的高度及其所占集氣瓶中空氣體積的量。通過觀察，學生親身觀察到空氣中氧氣的體積約占1/5。最后指導學生用微觀的符號來表達此現象中所發生的化學反應即

并產生新的物質P2O5，幫助學生找到宏觀——微觀——符號之間的邏輯關系，抓住化學學科的本質特征和內在規律，樹立化學學科的思想。

同時為了形象、生動教學，教師可以采用現代信息技術手段為學生展示物質微粒之間的反應或高倍顯微鏡下的化學反應，讓學生建立起微觀和宏觀的聯系。Beautiful Chemistry網站（https://www.beautifulchemistry.net/home-cn）是中國科學技術大學先進技術研究院和清華大學出版社的最新合作項目。這個項目的目標是通過數字媒體和技術將化學之美帶給大眾，包含美麗的化學反應（Beautiful Reactions）和美麗的結構（Beautiful Structures）兩部分。教學中引用一些微觀實例，如顯微鏡下的蛋殼和鹽酸反應、鍍鋅金屬和硫酸銅溶液反應等，不僅可以激發學習興趣，還可以讓學生逐漸習慣從微觀的角度分析化學反應的實質，從視覺上認知奇妙的化學過程。將宏觀辨識與微觀探析有機結合，對初中生客觀地認知物質世界，培養他們的綜合思維能力大有益處，這也是初中化學的科學性、時代性和創新性的重要意義所在[8]。

2 變化觀念與平衡思想

“變化觀念與平衡思想”要求學生能認識到物質是不斷運動的，物質的變化是有條件的；能從內因和外因、量變與質變等方面較全面地分析物質的化學變化，關注化學變化中的能量轉化；能從不同視角對紛繁復雜的化學變化進行分類研究，逐步揭示各類變化的特征和規律；能用對立統一、聯系發展和動態平衡的觀點考察、分析化學反應，預測在一定條件下某種物質可能發生的化學變化。“變化觀念與平衡思想”是緊扣化學學科的重點部分（化學變化的本質）而提出的，源于“質量守恒定律”的規律。化學變化貫穿整個中學化學教育，思考采用何種淺顯易懂的方式、方法來認識化學變化，實際上就是讓學生明白如何從哪些層面、角度和視野去認識化學變化的問題。首先化學變化重點在“化學”和“變化”二詞上，其基本特征是產生新的物質。同時此變化遵守守恒規律，無論怎么變化，物質在化學變化前后是守恒的。真正深入理解化學變化則要從洞察微粒間所發生的細微變化入手。這些細微的變化既要從宏觀物質（狀態改變、外觀發生的現象），也要從微觀（分子、原子、化學鍵）變化機理等多角度做出綜合分析、解釋或說明。對于初中化學中涉及到的燃燒反應、置換反應、氧氣制取、水的組成、氫氣制取、金屬的化學反應、酸堿中和反應等，反應過程中的能量、顏色、狀態、變化及新物質的產生，要求學生通過觀察實驗找出物質變化與守恒的規律，再通過化學方程式加以表達，來理解抽象變化與平衡思想。

從初中階段所學有關單質鐵的4個反應

（1）3Fe+2O2=Fe3O4，

（2）4Fe+3O2+H2O=2Fe2O3?H2O，

（3）Fe+2HCl=FeCl2+H2-，

（4）Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

可以發現：反應物種類不同，產物種類不同；即便是反應物種類相同，反應物用量不同，產物也可能不同，再如：

C+O2=CO2，2C+O2=2CO。

但任何一個反應，都遵循質量守恒定律，反應前后，元素的質量一定是守恒的。由此，可更清晰地理解“化學變化和平衡思想”的實質。

3 證據推理與模型認知

“證據推理與模型認知”要求學生能通過收集各種證據，對物質的性質及其變化提出可能的假設；基于證據進行分析推理，證實或者證偽假設；解釋證據與結論之間的關系，確定形成科學結論所需要的證據和尋找證據的途徑；能認識化學現象與模型間的聯系，能運用多種模型來描述和解釋化學現象，預測物質及其變化的可能結果；能夠依據物質及其變化的信息建構模型，建立解決化學問題的思維框架[9]。也就是“證據?歸納?分析?推理（假設）?模型”間的相互說明、印證與推理，解釋復雜的化學現象，見圖1。

圖1 證據推理與模型認知圖例

化學中的證據推理主要是獲取化學的基本信息，如現象、顏色、性狀、溶解度等物理和化學性質，然后以此為基本出發點通過分析、歸納和總結給出合理的推理和假設。比如元素周期表中的族和周期，就是通過原子核中質子及核外電子的排布規律，歸納總結出來每一族和每一個周期的性質，而且基于此也可以推理出尚未發現的元素的性質。因此建議學生進行基于元素周期表的推測訓練，乃至推測未知的元素性質。

化學中的模型認知主要包括實物和思想兩種。如晶體模型、球棍模型屬于前者，后者則是具有化學特色的元素符號、化學式和模型理論等。模型的建立可以直觀形象地解釋認知與表達復雜、抽象的化學現象，解釋其本質和規律。因此培養學生形成獨特的模型認知能力十分重要。例如為了幫助學生形象地了解元素與晶型、結構性質間關系，可引入《科學》雜志上“稻草變黃金”的報道，啟發學生思考金剛石、石墨、足球烯（C60）的元素組成是什么？晶型如何（見圖2）？熔點如何？三者間是否可以隨意轉化？

圖2 金剛石、石墨和C60的晶體結構

4 科學探究與創新意識

“科學探究與創新意識”要求學生能發現和提出有探究價值的化學問題，能依據探究目的設計并優化實驗方案，完成實驗操作，能對觀察記錄的實驗信息進行加工并獲得結論；能和同學交流實驗探究的成果，提出進一步探究或改進實驗的設想；能尊重事實和證據，不迷信權威，具有獨立思考、批判與創新精神[10]。

化學離不開實驗。化學實驗能力的培養對化學核心素養的養成具有重要意義。探究實驗的設計應遵循探究性教學的特殊原則（如主動性、探究性、實踐性、趣味性、安全性、綠色化等）以外，還應遵循科學性、簡約性、方法性和發展性等一般原則[11,12]。

研究發現，在初中化學教學中推行項目式學習對培養學生的科學探究與創新意識具有重要作用。項目式學習以學生為中心，以真實的項目為任務，學生通過合作研究問題、得出結論，從而獲得知識和技能。學生從真實的情境中獲得學習經驗，在解決問題的過程中達到知識建構與能力提升，不僅有利于提升學生發現問題和解決問題的能力，還可提高學生的動手操作、協作學習以及創新等能力。

比如《燃燒的奧秘》是中山大學附屬中學初中化學項目式學習課題中的項目之一，該項目由一系列小項目組成，包括燃燒的條件探究，滅火的原理探究，影響可燃物燃燒劇烈程度因素的探究，化石能源的調查與利用，新能源汽車發展前景探究等。學生可以自主選擇小項目進行分組探究。以“燃燒的條件”為例，以學習小組為單位，學生需要首先上網了解燃燒的條件、燃燒的利用等，搜索防火知識等；然后通過實驗探究，加深對燃燒條件和滅火原理的認識，初步學會設計實驗方案證明燃燒條件的猜想，體驗實驗探究的過程。各探究小組需要寫出實驗報告和PPT，形成自己的觀點，并在班內進行演講。整個探究過程，可以培養學生領悟化學的學習方法和學科思維方式，培養學生自主學習能力，為其將來更深入學習提供方法指導和形成良好習慣，同時也能鍛煉學生的組織能力、實踐能力和團隊合作能力。

5 科學態度與社會責任

“科學態度與社會責任”要求學生具有終身學習的意識與嚴謹求實的科學態度；崇尚真理，形成真理面前人人平等的思想；關注化學相關社會熱點問題，認識環境、資源的保護和合理開發的重要性，逐漸養成可持續發展意識和綠色化學觀念；深刻理解化學、科技、社會和環境之間的關系，贊賞和學習化學在社會發展中的重大貢獻，能合理運用已有知識和方法綜合分析化學過程對自然和環境可能帶來的各種影響，權衡利弊，勇于承擔責任，積極參與有關化學問題的社會決策[8]。

化學來源于生活，生活處處有化學。1997年原美國化學會主席R. Breslow在《化學的今天和明天：一門中心的、實用的和創造性的科學》一書中，有很多生動的敘述，從衣食住行、醫療衛生等各方面，向大家展示了一個無所不在的化學世界。教師應在重視化學理論學習的同時盡量引用生產和生活實例，縮短學生學習與生活的距離，提高學以致用的能力，促使學生從中感受學習化學的樂趣。例如，學習氧化反應時，可用切開的蘋果很快變成褐色、放久了的鐵釘會生銹等現象引入；學習溶液濃度時，向學生介紹溶液濃度的不同表示方法，對比生理鹽水、各類酒精飲料和化工試劑等不同溶液常用濃度表示方法。

學習化學的最終目的是為了利用化學知識解決問題。作為學生應該具有科學的態度和強烈的社會責任感，將學到的知識應用到為人類服務中去。例如，生活中隨處可見的白色污染（其中以塑料袋最常見，難于被微生物分解和降解，引起嚴重環境污染），學生可以根據化學知識分析塑料袋的構成成份，提出防治白色污染方法建議，樹立保護環境的綠色環保意識。另外污染嚴重地區的酸雨危害也很大，學生可以自己調查研究酸雨成分、原因，結合建筑物構成進行研究，鼓勵學生根據自己調查研究的結果給相關部門提意見，為環保出力，爭做環保小衛士，充分發揮科學精神和社會責任感[13]。

化學學習一定是有趣的。近幾年我們課題組獲得多項廣州市科技教育化學教學類課題，如《中山大學校園植物有效化學成分和藥用價值研究》《廣州和江門幾處珠江干流中營養鹽成分的研究》《手機屏幕上細菌的種類和有效除菌方法研究》等，這些課題均以項目式學習的形式展開實踐探索，學生從這些活動實踐中感受到化學的實用性，學習的積極性被激發和調動起來，有利于培養他們的創新能力和科學研究的能力。

此外，可以融入初中化學教學的課外活動類項目式學習內容還有：大晶體制作、DIY環保香皂制作、pH七彩虹、大象牙膏等。被北京師范大學劉知新教授稱贊為“一本書，四副牌，一個化學世界，一生化學情懷”的“520中學化學桌游學習法”，由華南師大錢揚義教授工作室研制，具有教育性和娛樂性，非常適合課外使用。

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準(2011年版)[M].北京:北京師范大學出版社,2011.

[2] 劉前樹,試論化學核心素養的結構[J].化學教育,2016, (21):4-8.

[3] 宋靳紅.滲透核心旭陽的概念轉變教學——以“鹽類的水解”為例[J].中學化學教學與參考,2019,(4):47-49.

[4] 房宏.中學化學核心素養的構成體系與培養策略[J].中小學教師培訓,2016,(6):5-8.

[5] 張丙香,畢華林.化學三重表征的界定及其關系分析[J].化學教育,2013,(3):8-11.

[6] 林志平,張美蘭,蔡宇紅,等.淺析感性教學在高職機械制圖教學中的應用[J].江西化工,2012,(3):147-149.

[7] 陳世江.培養宏觀辨識與微觀探析的素養——以“金屬鍵”教學為例[J].化學教與學,2018,(6):25,30-31.

[8] 王云生.基礎教育階段學科核心素養及其確定——以化學學科核心素養為例[J],福建基礎教育研究,2016, (2):7-9.

[9] 江合佩.基于“核心素養”建構下的同課異構——以“沉淀溶解平衡”為例[J].化學教與學,2016,(11):33-37.

[10] 吳星,呂琳.高中化學課程應發展學生學科核心素養[J].中學化學教學參考,2018,(5):1-5.

[11] 劉炳華,范慶英.基于學科核心素養的初中化學教學設計[M].蘇州:蘇州大學出版社,2017:111-112.

[12] 盛曉婧,錢揚義.中國大陸化學教育游戲設計進展[J].化學教育,2014,(12):60-64.

[13] 王云.基于核心素養的高中化學教學目標設計[J].數理化解題研究,2018,(24):74-75.

The Construction of Chemical Classes of Junior Middle School under the Background of Core Literacy

MA Chun-xiu

(The Attached Middle School, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, China)

In the new era of globalization and informationization of science and technology, social requirements to talent capabilities are gradually improving. According to curriculum of chemistry, students should not only possess abundant subject knowledge, but also have good core literacy. It is very important to strengthen the construction of chemical curriculum for junior middle school based on chemical core literacy, such as macro-identification and micro-analysis, changing concept and balancing thoughts, reasoning evidence and recognizing models, scientific inquiries and innovating consciousness, scientific attitudes and social responsibilities.

chemistry of junior high school; core competence; chemical curriculum; project-based learning

G622.3

A

1009-9115(2020)03-0153-04

10.3969/j.issn.1009-9115.2020.03.034

廣州市海珠區教育科學“十三五”規劃課題（2019C047），廣東省教育學會教育技術專業委員會課題（yjjy13B101）

2019-08-08

2020-05-06

馬春秀（1973-），女，河北辛集人，中學一級，研究方向為中學化學教育。

（責任編輯、校對：琚行松）