基于學科關鍵能力培育的高中化學教學設計

劉寶強 張賢金

摘 要 課堂是發展學科關鍵能力，培育學生學科核心素養的主陣地。基于學科關鍵能力培育，以魯科版化學2（必修）“飲食中的有機化合物”的課堂教學設計與實施為例，圍繞乙醇的廣泛用途展示、分子結構探析、性質實驗探究三個環節展開設計，在課堂教學中提升“證據識別與推理能力”“模型建構與認知能力”等學科關鍵能力并給出相應的教學建議。

關鍵詞 高中化學 學科關鍵能力 課堂教學 證據識別

2016年9月，《中國學生發展核心素養》總體框架發布，提出各學科要在教學中發展學生的核心素養。《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課程標準》）中明確且頻繁提及“關鍵能力”。國務院辦公廳印發的《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》中強調：“促進學生系統掌握各學科基礎知識、基本技能、基本方法，培養適應終身發展和社會發展需要的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。”[1]關鍵能力成了新課程改革、新教材改革、新高考命題改革的焦點，更成為教研員、一線教師關注的重中之重。

學科能力是什么，哪些又是關鍵能力，培養學生哪些化學學科關鍵能力，課堂教學又該如何實施，已經成為當下十分重要的議題。因此，明晰化學學科關鍵能力的具體內涵，不僅能提升教師的學科素養和教學水平，而且對學生核心素養的發展有重大現實意義。

一、高中化學學科關鍵能力的內涵

《課程標準》指出：關鍵能力、價值觀念和必備品格是學生通過學科學習逐步形成的，體現了學科的育人價值，是學科核心素養的具體表現[2]3。什么是化學學科的關鍵能力？具體包含哪些方面？許多專家、學者結合化學學科的特質，對化學學科關鍵能力進行了歸納與提煉，提出了細化的關鍵能力。楊季冬等認為，高中化學學科關鍵能力具體分為化學表征、信息處理、方法與分析、實驗與探究、發現與提出問題、證據推理與論證和模型認知七大學科能力[3]。教育部考試命題中心結合教育測量學能力目標，把化學的學科關鍵能力歸結為：“理解與辨析能力、分析與推測能力、歸納與論證能力、探究與創新能力。”[4]單旭峰在評析高考化學試題時認為，高考試題主要考查“信息獲取與加工能力、證據識別與推理能力、模型建構與認知能力以及實驗操作與探究能力四個方面的關鍵能力。”[5]筆者認為，單旭峰對化學學科關鍵能力的劃分符合高中化學學科的特質。化學學科關鍵能力是學生通過高中化學學科學習必須形成的、以適應社會發展和個人終身發展的能力。

二、教學設計與實施

課堂是發展學科關鍵能力、培育學生學科核心素養的主陣地。如何通過課堂教學達到學科關鍵能力培育的目標，筆者以魯科版化學2（必修）“飲食中的有機化合物”的教學設計為例，圍繞乙醇的廣泛用途展示、分子結構探析、性質實驗探究三個環節，通過課堂環節的設計、情境創設、問題引導等教學活動，探索課堂教學如何落實學科關鍵能力的培養。

（一）以乙醇的廣泛用途展示為起點，關注“信息獲取與加工能力”

學生接觸的世界可分為兩種：一種是生活世界，另一種是學習世界。學科教學如果脫離了生活實際，就可能變成無源之水、無本之木。而從生活走向化學，學生學到的將是有用的化學[6]。乙醇是一種生活中常見的物質，教學時由“酒”這一話題展開，通過“與酒有關的詩句”，讓學生了解悠久的中華傳統文化;通過播放“黃酒的釀造”視頻，體會勞動創造美好生活，引導學生熱愛勞動、熱愛生活;通過閱讀“乙醇在體內的代謝過程”，感受物質變化的奇妙、化學反應的神奇;通過觀看“酒駕的檢測與危害”，引導學生關注健康、珍愛生命;再通過乙醇可作為燃料、溶劑、重要的化工原料，體會物質的價值、化學的貢獻。引導學生關注信息獲取與加工，從中感受化學的美好，形成正確的價值觀、人生觀。生活中處處有化學，從生活中的化學現象入手，必然引起學生的共鳴。在教學中，筆者引導學生共同構建乙醇的“廣泛用途”思維導圖（見圖1），培養學生的信息獲取與加工能力。

（二）以乙醇的分子結構探析為主線，突出“證據識別與推理能力”

乙醇為什么會有如此廣泛的用途，它的微觀結構是什么樣的，如何形象描述乙醇分子的空間結構？從學生已經具備的學科知識來看，學生對有機物的碳、氧、氫原子的成鍵特點，有機物結構式的表示方法，球棍模型等知識已有初步認識。因此，具備了應用所學知識解決真實問題的能力。

基于上述分析，教學時從C2H6分子的球棍模型入手，引導學生拼插出分子式為C2H6O的兩種球棍模型。通過層層遞進的問題啟發學生思考，探索并尋找證據，分析并合理推理，最終確定乙醇分子的球棍模型。在這個“發現問題→解決問題→再發現問題→再解決問題”的過程中，提升學生證據識別與推理能力。教學環節及設計意圖如圖2所示。

（三）以探究乙醇的性質實驗為抓手，聚焦“模型建構與認知能力”

《課程標準》中明確提出高中化學課程目標之一是能辨識變化的宏觀現象，運用符號表征物質及其變化，能用符號描述實驗證據并據此進行分析推理形成結論[2]5-6。對于有機物性質的學習，應以官能團的轉化為主線，借助球棍模型理解官能團的變化，從而建立有機物類別間的轉化觀。

乙醇的化學性質與官能團有何關系？如何形象地表示有機物轉化時官能團的轉變？圍繞這些問題，教學時通過乙醇與金屬鈉、乙醇在銅催化下與氧氣反應等探究實驗，引導學生通過觀察宏觀現象，進而深入微觀層面分析化學鍵的斷裂與生成，關注有機物官能團的變化。利用乙醇分子的球棍模型將這一微觀變化過程外顯，把看不見的微觀變化形象化、模型化，使學生在此過程中逐步領會羥基（—OH）是決定乙醇性質的關鍵基團。再進一步用結構式、化學方程式等符號語言來描述，解釋物質轉化的本質與規律，從而培養學生“宏觀—微觀—符號”的三重表征思維。教學流程設計如圖3所示。

通過上述活動的開展，學生明確了乙醇的結構、性質、用途之間的關系，逐步形成“結構決定性質，性質決定用途”的化學觀念，并能夠把乙醇的學習思路遷移到其他有機物的學習中去，使有機物的學習思維更加有序，認識更加有度。

三、幾點建議

（一）挖掘素材，抓住可轉化成關鍵能力的知識

林崇德教授認為，學科能力是學生在學科學習活動中，借助于學科特有的語言、符號等工具，必須以學科知識經驗為中介才能完成的[7]。在課堂教學中教師應把握可轉化成關鍵能力的知識，抓住學科知識的生成契機，促進學科關鍵能力的形成。例如，在“乙醇分子神秘面紗”的探究活動中，不能只是展示學生利用球、棍拼插出的乙醇分子模型，還要緊緊抓住如何確定乙醇分子球棍模型的證據鏈這一可轉化成關鍵能力的知識，利用層層遞進的問題，把學生的思維引向更遠、認識引向更深，直指物質結構的奧秘，轉化知識為關鍵能力。適時幫助學生理解乙醇的微觀結構組成，培養學生分析問題的關鍵能力。探究過程不僅搭建了學生對模型認知的平臺，也為證據識別與推理能力的提升提供了關鍵契機。

（二）理順思路，設計合理、能促進關鍵能力養成的知識結構

《課程標準》中指出：知識結構化有利于學生化學學科核心素養發展，教師在組織教學內容時應高度重視化學知識的結構化設計，應有目的、有計劃地進行“認識思路”和“核心觀念”的結構化設計[2]71。教師應遵循切合學生實際、有利于關鍵能力養成的設計思路，注重核心觀念的結構化，促進關鍵能力的養成。例如，本節課從乙醇在生產生活中的廣泛應用鋪開，讓學生感受化學的魅力，使學生充分認識化學的價值。接著以乙醇分子的結構分析為主線展開探究，圍繞“金屬鈉如何保存？為什么不能用無水乙醇？金屬鈉與乙醇發生反應有什么現象？生成的氣體是什么？反應過程斷裂的是哪種化學鍵？如何用球棍模型形象描述化學鍵的變化？”等問題，通過問題鏈對乙醇的認識思路進行結構化設計，培養學生的“證據識別與推理能力”。在“乙醇在銅催化下發生氧化反應”教學中，先引導學生觀察宏觀現象，再逐步深入到探討微觀結構的變化，尤其是官能團的變化，充分利用球棍模型外顯乙醇的變化。逐步引導學生了解微粒觀、結構觀、轉化觀，形成有機物學習的認識思路。在此過程中幫助學生梳理結構、性質、用途之間的關聯，從而理解“結構決定性質，性質決定用途”這一化學核心觀念，促進關鍵能力的養成。

（三）加強研究，制定情境化、階梯式上升的教學路徑

問題情境是學生關鍵能力形成和發展的重要平臺。教師創設的問題應當是真實的，而且要富有價值。教學中教師應幫助學生掌握分析、思考、解決問題的方法，尋找階梯式上升的培養途徑[8]。學生習得的知識如果不能與真實問題相聯系，必然無法形成解決復雜問題的能力。這就要求教師在課堂教學中采取情境化、問題化的教學策略，通過創設合理真實的問題情境，引導學生學會主動思考，能夠自主學習，而不是讓學生機械地、被動地從教材中或教師那里接受現成的知識。通過對情境問題的探究，激發學生的探究欲望，有利于學生運用所學知識解決實際問題，促進更高層次的學習。教師應盡可能發掘并創設合理真實的情境，尤其是那些與生活生產密切相關的情境，設計出符合學生認知水平的問題鏈，通過問題引領、任務驅動、小組合作、討論質疑等方式讓學生參與到問題解決的過程，尋找階梯式上升的培養途徑。

總之，學科關鍵能力的形成與課堂有密不可分的關系，不是一朝一夕就能實現的，而是要經歷一個很長的時期。教師明晰學科關鍵能力的內涵，在課堂教學實踐中實施情境化的教學策略、階梯式的培養路徑，引導學生學會分析和處理化學問題，建構“認識思路”和“核心觀念”，有利于促進學生學科關鍵能力的提升。

[參 考 文 獻]

[1]國務院辦公廳.國務院辦公廳關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見[EB/OL].（2019-06-19）[2020-12-14].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2019-06/19/content_5401568.htm.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]楊季冬，王后雄.高中化學關鍵能力的內涵及構成要素研究[J].化學教學，2019（4）：3-6.

[4]單旭峰.基于高考評價體系的化學科考試內容改革實施路徑[J].中國考試，2019（12）：45-51.

[5]單旭峰.科學命題 深化改革：2018年高考化學試題解析[J].中學化學教學參考，2018（7上半月）：62-65.

[6]杜淑賢.普通高中化學課程標準（2017年版）解讀：中學化學真實情境研究與案例[M].上海：上海教育出版社，2018：286-301.

[7]林崇德.論學科能力的建構[J].北京師范大學學報（社會科學版），1997（1）：5-12.

[8]周玉芝.化學學科關鍵能力培養：教師教學的視角[J].課程·教材·教法，2019（11）：130-136.

（責任編輯：趙曉梅）