以“鋁的重要化合物”為例談核心素養

胡 軍

（湖北省公安縣第二中學 湖北·荊州 434318）

化學學科核心素養是指從化學學科角度促進學生終身發展、成功生活和社會良好運行的，以化學知識、化學思維、化學觀念為基礎而形成的具有化學學科特征的素養。化學教育的根本宗旨是從化學學科的角度培養學生的核心素養，首要任務是要將發展學生的化學學科核心素養落實到化學課堂教學目標當中。元素化合物是化學學科知識體系的基礎，對于發展學生學科核心素養具有重要的作用。以“鋁的重要化合物”教學為例，從元素化合物的角度展開，基于發展學生學科核心素養進行教學設計，實施課堂教學。

1 對基于學科核心素養元素化合物教學設計的基本理念

我們教師在元素化合物教學設計、課堂實施中特別要注意：理解核心素養內涵，挖掘核心教學內容，轉變定位教學目標，選擇恰當教學方法，整合實驗探究問題，梳理對學生核心素養的培養價值及教學策略，落實到每一堂課，關注學科育人價值的實現。

1.1 核心教學內容的挖掘

元素化合物知識是中學化學的基礎知識，是學生今后在工作和生活中經常要接觸、需要了解和應用的基本知識。化學1（必修）第三章《金屬及其化合物》、第四章《非金屬及其化合物》是在第一章《從實驗學化學》和第二章《化學物質及其變化》的指導下研究元素化合物核心知識，不僅為前面的實驗和理論補充感性認識的材料，而且幫助學生逐步形成研究物質性質的一般思路和方法，同時為化學2（必修）介紹的物質結構、元素周期律、化學反應與能量等理論知識打下重要的基礎。教材內容體系編寫具有明確的知識線、情境素材線、問題活動線，以“自然——物質——社會”為教材主線，按照物質類別線索和STS線索組織元素化合物知識的編排。因此，我們教師在教學過程中一定要明確核心教學內容的功能定位，把握好深廣度。例如，《鋁的重要化合物》教材按照“氧化物→氫氧化物→鹽”的物質分類角度進行編排，主要通過六個方程式、兩個實驗、一個“學與問”、一個資料卡片來介紹幾種鋁的重要化合物。在教學過程中，注重聯系生活生產實際，從應用理解物質的性質，感受化學社會價值，注重用實驗探究的手段研究物質的性質，凸顯化學學科特色，建立從物質類別的角度去認識物質性質的意識，建立從氧化還原的角度認識物質性質的意識，從而使知識規律化、系統化、網絡化。

1.2 教學目標定位的轉變

我們教師在教學過程中一定要轉變觀念，根據核心教學內容、學情分析準確診斷學生問題、教學障礙點，制定有利于發展學生核心素養的教學目標。例如，《鋁的重要化合物》教學目標：通過理解鋁的重要化合物在生活生產中的重要應用，感受化學反應的社會價值，提升學生“科學精神與社會責任”的素養；通過Al(OH)3性質和制備的實驗，培養學生的實驗設計和分析解決復雜問題的能力，加深轉化觀、對比觀的認識，提升學生“實驗探究與創新意識”的素養；通過鋁及其重要化合物二維圖的建構，形成從物質分類和氧化還原兩個角度認識研究元素化合物性質的思路方法，加深元素觀、分類觀的認識，提升學生“證據推理與模型認知”的素養。

1.3 教學方法?的合理選擇

在教學活動中對問題情境進行現象的描述和說明，對結論進行預測和證明，并能設計和調控，分析和解釋各種現象和問題，教師可穿插追問，采用模型化的論證進行反駁，對學生所討論的問題形成的認識進行評析，這樣更有利于學生對問題的認識。例如，在《鋁的重要化合物》教學中，首先以鋁的重要化合物的應用為情境，引出課題，接著以“在二維圖中整理出鋁及其重要化合物”、“如何制備Al(OH)3？”、“用化學式表示出工業冶煉鋁流程中含鋁物質的轉化路徑”、“歸納總結鋁的重要化合物分別有哪些化學性質？”為驅動任務，并設計相應的問題和探究活動，讓學生在任務解決過程中，經歷基于物質類別和價態兩個視角認識無機物性質，建構鋁及其重要化合物二維圖，實現掌握鋁的重要化合物的性質和形成研究元素化合物性質的思路方法的學習目標。

1.4 實驗探究的問題整合

探究實驗是學習元素化合物知識的重要途徑，在設計實驗時，教師可先整合實驗教學資源，借助教材中的“思考與交流”、“科學探究”等環節，創設問題情境，由此開展有序的探究活動，學生在探究過程中認識元素化合物知識，發展學科核心素養。例如，在《鋁的重要化合物》教學中，整合Al(OH)3的制備和性質實驗，讓學生通過小組合作進行實驗探究，設計實驗方案，匯報實驗方案，優化實驗方案，并兩次分組實驗，在實驗中發現問題、分析問題，經歷整個實驗探究過程，最后解決問題，發展了學生的學科核心素養，達成了相應的教學目標。

綜上所述，元素化合物是高中化學的重點，我們教師在備課中應當思考化學知識的功能價值，承載了怎樣的核心素養，分析學生認識發展空間，從核心素養的角度去定位教學目標，來設計學生活動類型，進行情境素材選取和問題設計，選取合適的教學策略和教學方法。在講解相關知識的過程中，應當幫助學生形成知識結構，同時結合生活素材及直觀的教學實驗來講解重點內容，在此過程中不斷滲透學科思想，培養學生探究總結的能力，發展學生的核心素養，如此便可提高教學效果。

2 “鋁的重要化合物”教學過程展示

2.1 創設情境，引出課題

展示鋁的重要化合物的用途圖片，用途反映性質，體會鋁的重要化合物的性質，研究物質化學性質的兩個視角——物質分類、氧化還原。設計意圖：體現化學來源于生活，激發學生學習興趣，增強學生感性認識，感受鋁及其化合物的社會價值，強化學生“性質決定用途，用途反映性質”學科思想。

2.2 整理鋁及其重要化合物

教師提出任務一：請在二維坐標圖中整理出鋁及其重要化合物。學生獨立完成：在學案上二維坐標圖中填寫。設計意圖：引導學生在二維坐標圖中整理鋁及其重要化合物，幫助學生進一步學會使用二維圖，幫助學生建立從兩個角度研究物質性質的方法和意識，使學生進入學科核心素養的學習模式中。

2.3 氫氧化鋁的制備和兩性

教師提出任務二：已知Al(OH)3不溶于水，如何制備Al(OH)3？給出藥品和儀器：蒸餾水、Al、Al2O3、Al2(SO4)3溶液、NaOH溶液、氨水、稀鹽酸、試管、膠頭滴管，請設計方案。學生先小組交流討論實驗方案，再選派代表用投影展示匯報。師生交流評價，討論實驗方案的科學性、可行性、簡約性，最后優化實驗方案：Al2(SO4)3溶液和NaOH溶液反應、Al2(SO4)3溶液和氨水反應。根據優化實驗方案，學生分組實驗，教師巡視指導，提示學生操作規范、分工合作、觀察記錄、主動思維。分組實驗完成后，師生分析交流實驗異常、試劑用量、加入順序等，進一步優化實驗方案，再分組實驗探究哪種方法制備氫氧化鋁更好？最后實驗反思，得出Al(OH)3制備原理：鋁鹽和氨水反應。

教師設問：通過實驗，你又認識了哪些鋁的重要化合物的性質？歸納氫氧化鋁的性質，引出兩性氫氧化物的概念。學生獨立完成：在學案二維坐標圖中圖示性質中的轉化關系，并寫出有關方程式。

設計意圖：化學知識的形成有一個層次遞進過程，任務驅動、問題引導、實驗探究不斷發展學生思維，幫助學生不但“知其然”，也“知其所以然”。構建學科核心素養平臺，充分利用化學實驗突出重點、突破難點，通過實驗探究過程的完整體驗，培養學生的簡單實驗設計和分析解釋能力，引導學生發現問題，提高依據實驗現象分析問題本質的能力，在解決問題的過程中發展學生的變化觀、實驗觀、對比觀等學科思維，促進學生“實驗探究與創新意識”、“科學精神與社會責任”等素養的提升。

2.4 解析工業冶煉鋁流程

教師提出任務三：請分析工業冶煉鋁流程圖，用化學式表示出含鋁物質的轉化路徑。學生小組交流討論，在學案上完成：Al2O3→AlO2-→Al3+→Al(OH)3→Al2O3→Al。

教師設問：通過分析，你又認識了哪些鋁的重要化合物的性質？歸納氧化鋁的性質，引出兩性氧化物的概念。學生獨立完成：在學案二維坐標圖中圖示性質中的轉化關系，并寫出有關方程式。

設計意圖：元素化合物的教學不僅要關注物質的性質，更要關注物質性質在實際中的應用。通過分析工業冶煉鋁流程中含鋁物質的轉化路徑，在應用和轉化中認識學習物質的性質，培養學生關心社會和生產實際的積極態度，培養學生學以致用的意識和能力，培養學生分析解決復雜問題的能力，同時加深元素轉化觀的認識，促進學生“實驗探究與創新意識”、“科學精神與社會責任”等素養的提升。

2.5 總結提升完善轉化關系

教師提出任務四：歸納總結鋁的重要化合物分別有哪些化學性質？氧化鋁的性質，氫氧化鋁的性質，鋁鹽的性質，偏鋁酸鹽的性質。學生獨立完成：在學案上二維坐標圖中完善鋁及其化合物相互轉化關系。

課后思考：（1）如何檢驗斯達舒（或胃舒平）中含有Al(OH)3？（2）從鋁土礦中得到純凈的Al2O3，還可以用什么方法？請設計轉化路徑。

設計意圖：歸納總結鋁的重要化合物的性質，完善二維圖，使知識規律化、系統化、網絡化，進一步建立從類別和價態兩個視角去認識研究元素化合物性質的思路方法，促進學生“證據推理與模型認知”等素養的提升。

3 “鋁的重要化合物”教學反思

《鋁的重要化合物》是元素化合物板塊的重要內容。新課程標準把“從學生已有的經驗和即將經歷的社會生活實際出發，幫助學生認識化學與人類社會的密切關系”作為基本理念之一，因此對本節內容的教學定位在“根據生產、生活中的應用實例或通過實驗探究，了解鋁的重要化合物的主要性質”。

合理運用“任務驅動”教學法，改變單一傳授式教學，突出學生主體性地位。本節課依據最近發展區理論，通過鋁的重要化合物的應用建立化學與生活的聯系，創設情境，激發學生學習興趣，引領學生開展諸如討論、實驗探究等形式多樣的學生活動。從點、線、面建構二維圖，建立從物質分類的角度和從氧化還原的角度研究元素化合物性質的一般思路和方法。通過小組合作進行實驗探究，讓學生經歷了設計實驗、完成實驗、反思改進的一般實驗探究過程，體驗了基于實驗現象進行推理論證獲得結論的科學方法，培養學生借助實驗分析問題的能力和對反應規律的歸納能力。通過留白、追問、搭支架，指導學生層層深入、厘清認識，促進學生學科思維發展，提升學生學科核心素養。

通過學生訪談，分析工業冶煉鋁流程圖中含鋁物質的轉化路徑有一定的難度，有些學生無從下手，主要原因是不能迅速看懂流程提取有效信息，還有陌生反應的干擾。該環節在培養和發展學生的接受、吸收和整合化學信息的能力上有一定的幫助，但在設計上還需要進一步加以改進。

化學學科核心素養是高中生綜合素質的具體體現，元素化合物的教學不僅要關注物質的性質，更要關注學習物質性質的方法，以及物質性質在實際生活生產中的應用。我們教師要從“學科教學”轉向“學科教育”，從“知識核心時代”走向“核心素養時代”，把握化學學科核心素養體系，培養現代中學生完美人格和終身學習能力，在教育過程中促使他們從更高的視野和境界上自我發展。