從同課異構案例談化學核心素養在課堂教學中的滲透

曾友良

摘要：基于同課異構“金屬的腐蝕與防護”，分析新老教材內容結構及課堂教學流程，從（1）真實問題情境;（2）化學學科特征;（3）證據推理;（4）模型構建;（5）辯證思維五個維度談化學核心素養在課堂教學中的滲透。

關鍵詞：同課異構;化學核心素養;課堂教學

文章編號：1008-0546（2021）06-0011-04 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.06.003

2020年修訂版《化學課程標準》指出，學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力[1]。化學核心素養是發展學生學科核心素養的重要組成部分，對提升學生綜合素養具有重要作用，而化學五個方面的核心素養要落實到具體的課堂教學中，滲透到對學生品格和能力的培育上，對奮斗在教學一線的老師們而言，還是很有挑戰的。

每學期開學第七周是我校的對外開放周，本學期化學對外開放周的主題是同課異構·人教版化學選擇性必修1“金屬的腐蝕與防護”，觀摩了6位老師的課堂教學，筆者認為，老師們課堂中的精彩呈現，對如何落實化學核心素養在課堂教學中的滲透起到了很好的引領示范作用，現闡述如下。

一、新、老教材內容分析

老教材中此內容出現在化學選修4化學反應原理第四章第四節“金屬的電化學腐蝕與防護”，其內容結構如圖1所示。

在新課程化學選擇性必修1中此內容在第四章第三節“金屬的腐蝕與防護”[2]，內容結構如圖2所示。

從課程主題與內容結構上可以發現，新教材的內容呈現更注重學科知識的結構性和完整性。化學知識結構化，凸顯了化學知識間的內在邏輯，更符合學生的認知發展規律，因此，也更有利于發展和培育學生的化學學科核心素養。但其實，對比新、老教材可看出，此內容的重難點知識是一致的：（1）理解金屬腐蝕的原因并能從原理上建構金屬防護的方法;（2）辨析金屬電化學腐蝕的兩種類型。如果僅僅是灌輸知識，就不需要進行課程改革、優化課程結構，更不需要談“核心素養”這個抽象的概念，但為師者，教書育人，責無旁貸，這是老師們的使命和責任。下面，筆者從縱向的角度綜合談談這6位老師是如何挖掘新教材的教學屬性來“育人”的。

二、教學設計思路

6位老師的教學都體現了新課改倡導的以創設真實問題情境為導、以實驗探究活動為主、以發展學生素養為本的教學，但老師們對化學核心素養的理解和如何在課堂教學中有效滲透的理解層次是有差異的，主要體現為兩個問題，邏輯和證據。腐蝕是什么？為什么會腐蝕？學生以什么方式認知？以證據思想來論述，以符合學生認知發展的方式來串聯，這就是邏輯。雖然認識程度不同，課堂呈現效果也各有千秋，但老師們都精心準備，充分挖掘教學素材，抽絲剝繭，層層深入，為化學核心素養在課堂教學中有效滲透提供助力。其教學流程大致相同，見圖3。

三、同課異構案例與化學核心素養滲透

1.基于真實問題情境，推進學習發生

建構主義學習理論認為，只有“親歷”“體驗”對知識的認識與探索過程，才能促進學習。“境”是指問題環境，情是由“境”引發的師生間的交流與溝通，將學生置于真實的情境中，探索問題，體驗過程，可以喚起學生的求知欲和情感體驗，激發學生的學習興趣，促進學習的遷移[3]。老師們不約而同地創設了“港珠澳大橋”防腐工程、暖寶寶、鐵鍋等生活中的鐵制品生銹、有關鋼鐵腐蝕而造成的經濟損失的視頻等問題情境，有同學們生活中的真實體驗，豐富又鮮活，有熱點新聞“港珠澳大橋”，真實而準確。老師們把握好創設問題情境的度，在學生“已知”的基礎上，激起疑問，推進學習發生。

其中，有一位老師在學以致用環節引用文獻研究中的真實數據創設圖表、數據、符號等處理信息的問題情境，讓學生通過對比分析圖表中的數據（利用顏色差別引起學生的有意注意），從不同維度深度思考、提取有效信息來完成學習的遷移，這不僅是一種對課堂教學與學生學習效果的評價手段，也滲透了學習方式的轉變，更是新高考形勢下命題的一種趨勢，關注學生核心素養的落實和關鍵能力提升，關注化學知識在真實問題情境中的實際應用，達成育人目標。（表1、表2來自文獻《大氣環境中碳鋼腐蝕速率推測方法》[4]，表1提問：為什么碳鋼腐蝕速率青島高于北京？表2提問：為什么碳鋼腐蝕速率沈陽高于瓊海？）

2.基于化學學科特征，開展實驗探究

化學是以實驗為基礎的自然學科，實驗是研究物質及其變化的基本方法，也是學生獲取知識和培養能力的重要手段，對發展學生的化學核心素養有著重要作用。因此，課堂教學中應充分利用化學實驗的獨特價值，精心設計實驗探究活動，激發學生學習興趣，并在實驗探究過程中滲透科學的方法，啟迪學生思維，幫助學生理解、應用化學知識，掌握實驗技能，培養學生的科學態度和社會責任。

老師們都很好地發揮了實驗對素養培養的獨特功能。其中，有一位老師通過查閱文獻，并展示了利用文獻研究中的數據所做對比實驗的圖片，設計探究性實驗過渡到金屬的電化學腐蝕。（表3來自文獻“實驗探究氯化鈉濃度對金屬腐蝕的影響”，圖4為實驗探究：鐵釘在NaCl溶液中是否形成原電池？）

另一位老師則設計對比實驗來引發學生對構成原電池的思考，并進一步利用原電池實驗來驗證學生的推斷。（圖5：左邊試劑瓶中加了Fe粉和C粉，紅墨水液面出現左低右高現象，變化明顯;右邊試劑瓶中只放Fe粉，變化不明顯。）

還有一位老師則通過記錄各學習合作小組的不同探究實驗現象，有的學習小組由于加硫酸較多，U形管中紅墨水液面左低右高，有的學習小組由于只加了幾滴硫酸（圖6，注意U形管夾持部位的液面變化），U形管中紅墨水液面先出現左低右高，后液面回落，最終變為左高右低（圖6中第3張圖片角度剛好與前兩張相反），由此引導學生思考、分析并得出，鐵的電化學腐蝕，在酸性較強條件下以析氫腐蝕為主，而在中性和堿性條件下以吸氧腐蝕為主。

3.基于證據推理，完善邏輯認知

證據推理，即基于證據而進行的理性分析。化學理論體系就是建立在對無數事實材料進行嚴密的邏輯推理而形成的，推理是化學的基礎，基于證據的推理，才能彰顯化學的思維和邏輯，才能反映物質的本質和關聯，將之應用于課堂教學中，學生才能感受到化學知識的生成和內涵，學生的邏輯認知才能更加完善，因此，注重證據推理，對發展學生下公學學科核心素養具有重要作用。

在驗證由于構成原電池加快了金屬腐蝕的活動中，首先是原電池實驗驗證，接著，老師設計了小組研討，從原理角度分析、預測正負極的物質變化并提供驗證方案。

正極產物的證據推理過程（圖7）：

學生：O2得e-生成OH-，酚酞試劑驗證

教師質疑：2H2O+2e-=H2↑+2OH-

學生：消耗了O2，體系壓強減小，倒吸驗證

教師質疑：其他氣體得e-也會倒吸

學生：……

教師：氧氣傳感器，實驗驗證

另一位老師設計了不同形式的氧氣傳感器（圖8），通過自動采集氧氣含量，動態化地生成走勢圖來證明金屬腐蝕過程中消耗了氧氣，從而推斷為吸氧腐蝕（忽略前段不穩定因素）。

教學過程中培養學生證據推理的方式不一定相同，但老師們在教學設計時都在設法滲透證據推理意識，讓學生在證據上推理新知識，有理有據，知其然，知其所以然，從而不斷完善學生的邏輯認知過程，同時也感受證據推理和化學學習的魅力。

4.基于模型構建，明晰宏微過程

化學區別于其他學科的本質特征，是從原子、分子水平研究物質及其變化，從微觀層面揭示物質及其變化規律，以化學符號或模型表征物質及其變化。化學核心素養也強調能從不同層次認識物質多樣性，遵循人的認知發展，能構建認知模型并運用模型描述和解釋化學現象，揭示現象的本質和規律，追尋化學本質之美和素養養成之效。

在實驗探究金屬腐蝕和對腐蝕現象觀察、感知的基礎上，老師們試圖用模型來建構腐蝕過程中粒子的運動和物質的變化，建立起現象與本質、過程與結果之間的聯系，并用“宏觀一微觀一符號”三重表征來明晰宏微過程及其關聯，促使學生在獲得感性認識的同時，能從化學本質上獲得思維的增長及認識的方式轉變，從本源上促進學生化學核心素養的發展（圖9）。

5.基于辮證思維，滲透價值判斷

傳統化學課堂教學總是避諱向學生講授化學不好的一面，而努力宣傳化學積極、正面的形象。任何事物都有兩面性，且在一定條件下能相互轉化，如今信息化的時代，學生獲取知識的途徑也不再單一，因此，教學中不能總回避這種問題，而需直面問題，有意識地培養學生“一分為二”辯證看問題的思維能力，鼓勵學生勇于追求真相，學會獨立思考，做出個人價值判斷。

學生是課堂的主體，新課程強調樹立“以人為本”的教學理念，讓學生主動參與到學習、實踐的各個環節，落實學生主體地位。老師們努力創設條件，為學生提供多樣的學習活動及充足的教學素材，充分發揮學生的主觀能動性去全面認識事物的多面性，從而形成有效的價值判斷。如在認識金屬腐蝕的本質后，有一位老師以圖片的形式展示了生活中隨處可見的腐蝕和“暖寶寶、自嗨鍋、方便火鍋”，讓學生闡述學習后的自我認識，有一位學生這樣表述，“事物的本質存在那里，我們沒有辦法改變它，但是我們可以選擇利用它，發揮它的功效為我們生活帶來便利。”另一位老師則在“正確認識金屬腐蝕的利弊”環節播放了三個微視頻“心臟支架、微電解凈水、鋼鐵發黑”，一個學生的直觀感受，“不美好的一面也有它的美好用途，學習化學也變得有意義了。”兩個學生的課堂體驗不僅是對課的評價，也反映著學科價值的有效滲透，同時，也能從學生的評價中去評價學生的學習效果，無疑，是成功的課堂。

參考文獻

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

[2]課程教材研究所，化學課程教材研究開發中心北學選擇性必修1[M].北京：人民教育出版社，2020：107-112

[3]杜淑賢.普通高中化學課程標準解讀[M].上海：上海教育出版社，2017：1-73

[4]崔夢晨，穆志純等.大氣環境中碳鋼腐蝕速率推測方法[J].腐蝕與防護，2016（6）：503-507

本文系湖南省十三五規劃課題“中學生化學學科核心素養發展的課堂教學實踐研究”（課題批準號：XJK17BZXX018）研究成果。