基于核心物質的核心素養培養

張弛

關鍵詞：酒;乙醇;核心物質;核心素養;主題教育

江蘇，自古出美酒，多地都有著悠久的釀酒歷史，如宿遷、淮安、漣水、泗洪等，是不折不扣的酒鄉。可以說，酒對當地民眾而言，是一種寄托與榮耀，是生活中不可或缺的一部分，深深刻在記憶里，融在文化基因里。于是，在我們這些酒鄉，如何用好酒（乙醇）這個素材，實施以酒（乙醇）為主題的多維度教育是非常具有現實意義的。與此同時，基于酒的主要成分乙醇在基礎化學中的重要地位，又恰逢當前全國大力推進培養學生核心素養的教育，化學教師特別是酒鄉的化學教師更應當主動思考，積極探索與實踐，借助其來培養學生的核心素養，同時促進學生對地方文化的探尋與了解。

一、酒（乙醇）具有物質層面的代表性——核心物質

既然要落實培養學生核心素養的教育，就化學教育而言，就有必要首先找到一些具有代表性的物質，圍繞這樣的代表性物質來開展具有典型意義的教育教學活動，從而培養學生的關鍵品質、能力。據此，筆者認為，有必要提出“核心物質”這一概念，即在某個類別或者領域中具有典型性、代表性的重要物質。

毋庸置疑，酒（乙醇）在與生活有關的基礎化學中具有非常重要的地位，是具有一定典型意義的代表性有機物，可以擔當“核心物質”的角色。

1.是生活中常見物質的代表

作為一種生活中常見的物質，乙醇幾乎為絕大多數人所知道乃至熟悉，涉及飲食（如作為酒的主要成分）、醫學（如用作消毒劑）、能源（如作為燃料）、家居（如作為溶劑）等領域或方面，它是化學與生活之間形成勾連的重要媒介，是人們接觸化學、了解化學的重要代表物。正因為如此，在普通高中化學課程標準中，對乙醇等物質的“內容要求”強調要能夠認識“在生產、生活中的重要應用”，相關教材則更是鮮明突出了其對生活的重要性，例如人民教育出版社《化學2（必修）》（2017年版）課本，將乙醇和乙酸所在的單元命名為《生活中兩種常見的有機物》。

生活中處處皆有化學物質，我們吃穿住行皆離不開它們，例如空氣、水，那為什么筆者一定要把酒（乙醇）歸作“核心物質”呢？筆者認為，這是源于兩個關鍵詞：第一是“生活”，第二是“化學”。雖然諸如空氣和水，它們確確實實是生活中最為常見、普通的物質，甚至超過了乙醇，但是，正是因為它們的常見、普通，在一般人的意識中，它們已經和“化學”科學關聯不起來了，仿佛它們只是一些不具有化學特性的“特殊物質”，而乙醇的有味道、有氣味、可燃燒、可廣泛用于生產、生活等特征，已經讓它貼上了明顯的“化學”的標簽。而與烴類、酯類等其他生活中常見化學物質比較而言，乙醇顯然要“親民”得多。所以，它應該是一個“核心”。

2.是基礎有機化學中的物質代表

作為一種常見的有機物，某種意義上，乙醇在有機化學中也居于重要乃至核心地位。雖然，學生學習有機化學一般是從甲烷開始，但它往往被稱作“最簡單的有機物”，主要是因為它太簡單，僅含兩種元素，僅局限于氣態飽和烴的范疇，至多可算作烴類的一個代表。而乙醇除了擁有烴類所含的元素、具有烴類的一些特征，例如可以發生取代反應、可以作為溶劑和燃料，還因為它的結構當中出現了“羥基”，具有了可以代表更大范圍的有機物、讓人們更全面認識有機化學的優勢。它讓人們對于有機物的了解進入到多元素的階段、“官能團”的層面，它可以讓人們體會出，決定有機物特性的結構并不在于碳原子和氫原子，而主要在于官能團。

通過乙醇，人們可以了解烴的衍生物、醇類、官能團等概念（如果與甲烷對比，還可以明確什么是烴類），以羥基的轉化為線索，人們還可以進一步認識醛基、羧基、酯鍵等其他官能團，而以乙醇生成乙醛進而生成乙酸等反應為代表，人們又可以了解有機化學中的氧化反應，相反，以乙醛生成乙醇的反應為代表，人們則可以認識有機反應中的還原反應。而乙醇與鹵素原子之間的互換，又可以幫助人們認識、探究有機反應中的一些取代反應及相應的條件，而這種取代的形式，還可以與無機反應中的水解反應進行對比，與化學平衡過程進行聯系，幫助人們（學生）更好地分析和了解有機和無機反應的本質區別與聯系，在頭腦中建構更為全面和清晰的知識體系。

以上僅是以乙醇為分析對象，如果把乙醇僅看作其中的成分（溶質），而將研究對象泛化為“酒”，則其代表性可以進一步放大，可以更大程度上勾連起龐大、系統的化學知識體系。從物質的層面，酒中所含物質還可以包括醇類、醛類、酸類、酯類、糖類以及其他一些無機物;從概念的層面，它可以涉及混合物、分散系、溶液、溶質、溶劑、質量分數、體積分數、濃度、密度、沸點等概念;而在具體的學習和應用活動中，還可以關聯到相應的計算，涉及到相應的實驗操作，例如蒸餾、配制溶液、檢驗成分等。

二、酒（乙醇）具有培養學生化學核心素養的代表性——核心教學素材

在高中化學課程標準修訂組制訂的2叭7年版普通高中化學課程標準中，初步形成了包含5個維度要素的化學“學科核心素養”體系：宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認識、科學探究與創新意識、科學態度和社會責任。接上文，既然乙醇具有物質層面的代表性，那么我們就可以將其作為典型的教學素材，有針對性的培養學生與化學相關的關鍵能力、品質，實施教育教學活動，實現化學課程的育人目標。筆者認為，這樣的教學素材就是“核心教學素材”，它們是具有代表性和典型意義的教學素材，有利于培養學生的學科核心素養。

1.宏觀辨識與微觀探析

物質是具有多樣性的，以酒為物質代表加以分析，可以幫助學生了解物質的組成方式，辨析純凈物和混合物，了解溶液的概念和構成。此外，一些經典的實驗諸如酒精與水混合，這本是一個宏觀實驗，學生能夠直觀觀察到溶液體積的減小，進而教師再引導學生進行微觀層面的思考，學生應該很容易體會到微觀分子之間是存在空隙的這一事實，宏觀與微觀之間自然建立了聯系。這正是對“宏觀辨識與微觀探析”要素的貼切落實與詮釋。

與此同時，乙醇作為一種較為簡單的烴的衍生物和典型的醇類，教師還可以充分利用其幫助學生認識有機物的元素組成方式、原子連接規律、醇類等烴的衍生物的分子結構特點、官能團的涵義與作用等問題，而后結合對乙醇主要性質的概括及對其和烴類等其他有機物性質差異的分析，學生很容易體會到是結構的差異導致了性質的差異，進而逐步形成較為深刻的“結構決定性質”的觀念。

2.變化觀念與平衡思想

變化即運動。俗話說“酒香不怕巷子深”，這說明乙醇具有一定的揮發性，學生很容易理解分子是在運動的。而乙醇所能發生的諸多反應都表明一個事實——化學變化的本質是有新物質生成，并伴有能量的轉化，而且燃燒等反應還能直觀地表明，化學反應同時伴隨著能量的轉化。從微觀角度分析，正是因為有舊鍵的斷裂和新鍵的形成，才導致了能量的變化，從而巧妙地將化學反應的本質問題與化學反應的能量問題進行了聯系。當然，我們知道，“化學反應原理”的剖析必須同時關注兩個問題，一是化學熱力學，一是化學動力學，即有反應趨勢（自發反應）的也未必就能進行，至少未必能很快進行，這可能涉及到化學反應的條件問題，涉及化學動力學問題。另外，再通過對乙醇的酯化反應及其形成的酯的水解反應的分析，還可以聯系到化學平衡問題，幫助學生逐步形成“變化觀念與平衡思想”。

3.證據推理與模型認知

化學是一門不斷探索著未知的科學，同時也是一門嚴謹的科學，探索未知的過程中需要進行大量的猜測和推理，建立必要的模型，而推理和模型的構建其前提就是需要客觀、可靠的證據，結論與模型必須與事實相符。

在我們的教學中，乙醇就能夠很好地擔負起這個“重任”。較為典型的例子就是對乙醇分子結構的推斷。分子處在一個微觀的世界里，我們肉眼見不著，所以只能借助客觀依據。此處需要綜合運用到化學實驗和儀器分析（波譜），例如：首先，通過李比希法確定乙醇的實驗式，然后根據質譜法或其他方法，確定乙醇的相對分子質量進而推測出分子式，而后據此猜想，乙醇的分子結構可以是什么樣的？建立在對有機物分子中原子連接方式掌握的基礎上，學生應該可以形成以下兩種合理推測：

究竟哪一個才是符合事實的？需要進一步加以驗證。或者根據對一定量的乙醇與金屬鈉之間反應生成H2的體積的測定來加以判斷，或者借助紅外光譜法或核磁共振氫譜法來加以分析，總之，我們可以合理地推斷出乙醇分子的正確結構式。這些推斷過程依據的就是“證據推理”。

當然，以上所畫雖是“結構式”，卻并不能真正反映分子的空間構型，其真實面貌是怎樣的？如果有了對甲烷等有機物空間結構的理解，有了對鍵角的認識（例如基于對H20分子中鍵角的認知），學生則可以合理推測甚至制作出乙醇分子的空間結構模型，至少，他們也能夠對其相應的球棍模型和比例模型有更深刻的理解和認識，會辨識、會解釋。

4.科學探究與創新意識

上文所舉例其實就是一個很好的科學探究案例，完全可以是以學生作為主體，來自主探究和分析其真實的空間結構。其過程中，可能涉及到問題的提出、涉及到方案的設計和選擇，在活動中，還將具體涉及到實驗的操作、現象的分析與解釋，涉及到合作與競爭，觀察與辨析，這是對學生提出問題、作出假設和判斷、解決問題能力的考驗，也是培養其創新意識的良好途徑。

除了對乙醇分子結構的探究，我們還可以創設大量的探究主題，幫助學生充分體驗科學研究的過程，提升創新意識。例如，乙醇與不同氧化劑之間反應的條件、速率、產物的對比，這些氧化劑諸如氧氣、高錳酸鉀、重鉻酸鉀等;再如，對酒中不同成分的檢測，例如乙醇、乙醛、甲醇等。

5.科學態度與社會責任

科學研究必須具有嚴謹求實的科學態度，具有探索未知、崇尚真理的意識，這些態度、意識的培養途徑之一就是體驗，如上所述，為學生力所能及地提供大量科學研究的機會，讓他們在實踐中體會和形成科學態度、精神與內涵。此外，我們還以通過科學史教育來加以鞏固。例如，教師可以借機介紹或者讓學生自學有關乙醇被發現、人類釀酒、人工合成乙醇的歷史，讓他們體會科學發現的意義、嚴謹求實態度及追求真理意識的可貴。

乙醇是一種重要的燃料，與能源問題具有密切聯系。所以，此處教師可以借助諸如對酒精汽油的介紹，分析酒精作為燃料的價值和利弊，進而探究其生產或者合成的途徑，幫助學生形成珍惜能源的意識，形成可持續發展的意識和綠色化學的觀念，能夠對與化學有關的一些社會熱點問題做出正確的價值判斷。并且，源于對能源、環境等問題的關注，學生有了更為強烈的社會責任感，決心學好化學，將來利用自己的學識貢獻人類社會。當然，諸如假酒等反面事例，只要教師引導得好，也都是能形成很好的正面教育功能，幫助學生形成更為強烈的社會責任感與正義感。

當然，正如新的課程標準所要強調的那樣，上述5項素養是各有側重、相輔相成，并不能完全割離，不一定非要機械地一個一個方面來培養。當然，它們又都是非常基礎的、關鍵的，指向人的關鍵能力和品質，指向了化學學習更高層面的價值追求。

三、酒（乙醇）具有培養學生更廣義核心素養的代表性——核心教育素材

“中國學生發展核心素養”已正式發布，包括文化基礎、自主發展、社會參與三個方面，它指向的是適應個人終生發展和社會發展所需要的“必備”品格與“關鍵”能力。核心素養屬于“高級素養”，高于單純某個學科的知識，它應當是綜合性的、跨學科的，是對于知識、能力、態度的綜合與超越。因而，要培養學生這種高級的、綜合的素養，就不能僅僅局限于學科視野，否則就不能適應人的終生發展和社會發展所需要。但是，作為學科教師，我們有自己的學科專業，我們完全可以立足本學科來實施綜合性的、培養人的跨學科教育，有必要時可以多學科教師之間形成合作，而這首先就需要選擇較為合適的教育素材。筆者認為，酒（乙醇）就是這樣一種非常合適的教育素材，它與學科（化學）相關，又可以向不同學科、領域拓展延伸，產生多維度、多方向育人的綜合教育功能。筆者把這種具有培養學生廣義核心素養、產生綜合教育功能的代表性素材稱作“核心教育素材”。

筆者認為，以酒（乙醇）為例，開展核心素養教育，比較貼合的方式就是組織、引導學生開展主題項目式學習活動，或者說是綜合性的研究、實踐活動。

1.學科主導的綜合性研究、實踐活動

如果要突出化學學科的主導性，則可以開展一些明顯具有化學特征的主題項目活動，此處舉兩例：酒（乙醇）是如何產生的，酒中成分的鑒定及差異性分析等。

“酒（乙醇）是如何產生的”這一主題，可能會涉及到釀酒的歷史，這與歷史教育、人文精神、科學精神之間都有關聯，而釀酒本身還是一個化學的過程和問題，化學在其中是中心地位，至于工業合成法則更是繞不開化學的范疇。此處的探究拓展方向可以包括：什么樣的原料釀酒產量高、口味好，催化劑（微生物）對酒的產量和品質有怎樣的影響，酒的陳化原理，工業合成乙醇的原料、途徑選擇及綜合效益等。以其中的“綜合效益”評價為例，這里會涉及到環境問題、資源問題、經濟效益問題等，對學生的社會責任感、人文情懷、理性思維和開拓精神等都是考驗和提升。而“催化劑（微生物）對酒的產量和品質有怎樣的影響”，則還會涉及到地理、生物、農業等學科知識。據資料，江蘇多地在中世紀時擁有廣泛水域，有大片植被，后由于地殼運動，大量生物沉入地下，長期發酵后，地下水中含有多種微生物，加之這里盛產豆、麥、高粱，為釀酒業提供了得天獨厚的條件，地域遂成酒鄉，釀酒業亦一直是當地的傳統產業。

“酒中成分的鑒定及差異性分析”這一主題，涉及對酒中所含醇類、醛類、酸類、酯類、糖類以及少量無機物等物質的猜測、鑒定、測定，這些看似完全是化學學科問題。但是，如果稍稍拓展，例如，所含甲醇成分的測定，則可以與假酒事件的探討、辨析結合起來，借機培養學生的正義感、責任感、人文情懷。而事實上，不同的酒之間的差異是很大的，教師可以讓學生進行市場調查和文獻查詢，了解酒的品質、地域差異進而拓展到文化差異的分析，特別是酒鄉，學生可以更多地在本地釀酒的歷史、傳統、文化等方面進行研究，幫助其增加對家鄉的了解和認識，產生更為強烈的愛家鄉的情感。

2.超學科的綜合性研究、實踐活動

此處的大主題活動不再突出化學的主導性，可以多學科聯動或者偏向其他學科。此處再舉兩例：酒的文學和文化價值，酒與生活及健康。

“酒的文學和文化價值”是更傾向于語文學科范疇的綜合性研究、實踐活動。學生可以尋找古代與酒有關的詩詞，感悟其意境，可以在諸如紅樓夢等名著中尋找酒的文化和歷史，了解它在古代家庭、社會、政治、生活等方面的作用。而與酒有關的還有酒器、喝酒的禮儀等，酒器與美學產生關聯，禮儀與道德文化產生關聯。此外，如果與酒鄉因素相結合，則可以具體深入了解當地不同歷史時期的酒文化，了解考古中發現的有關器物、文字記載等。

“酒與生活及健康”則可以探究不同地區人的喝酒習俗、酒的生理和心理作用、酒與醫學的聯系等問題。在對比不同地區人的喝酒習俗的過程中，學生擁有了更廣泛的全人類視野，同時也可能進一步對家鄉文化的研究產生興趣。“酒的生理和心理作用”方面，可以深入了解酒精在體內的代謝機理和流程，了解不同的人為什么酒量差異很大，明確哪些人不能喝酒，形成更為客觀的科學常識、健康意識和人文關懷的情感，從而在他們未來的人生里能夠正視自己的健康，不酗酒，能夠善待他人的健康，不惡意灌酒。至于傳聞的解酒的方法，例如喝醋，可以通過化學實驗來論證該方法是否真實可行。至于通常人們所認為的“酒鄉的人都能喝酒”，這是否是事實，可以進行調查研究，還可以從心理、生理、文化、性格等因素加以探討、分析。例如：人在心情好、有信心的時候是否酒量會大一些，這又與心理學發生了聯系。此外，什么樣的氣候、地域、身體等條件適宜喝酒或者不適宜喝酒，對健康具體有怎樣的影響，這些都是可以拓展的研究方向。總之，它們指向人的全面發展，同時又指向人的某些方面最關鍵的品質和能力，是非常好的核心素養培育的素材。

四、結語

酒（乙醇）是一種非常具有代表性的物質、素材，無論于學科還是教育教學而言。本文話題的緣起是“酒鄉”，但是，并非各地都是酒鄉，基于酒（乙醇）在基礎化學中的重要地位，其他地區在具體實施教育教學活動時，可以將“酒鄉”的范圍泛化為某個省乃至中國。當然，各個地方都有各個地方的特產、特色，不必拘泥，本文只是舉出一個樣例，作一次示范而已。