基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的整體觀教學(xué)設(shè)計(jì)

龔路芹

【摘要】《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出，基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)需要樹(shù)立“整體觀”，應(yīng)圍繞化學(xué)學(xué)科主題來(lái)確定其素養(yǎng)發(fā)展的價(jià)值。“整體觀”教學(xué)設(shè)計(jì)可以更好地統(tǒng)攝化學(xué)知識(shí)，構(gòu)建學(xué)科知識(shí)構(gòu)架，使知識(shí)系統(tǒng)化、條理化和板塊化。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué);核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計(jì)

基于化學(xué)學(xué)科主題的教學(xué)，可以充分發(fā)揮化學(xué)核心概念的統(tǒng)攝作用，使學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)由“散點(diǎn)”變成結(jié)構(gòu)化，形成從基本概念到核心概念再到學(xué)科大概念的層級(jí)清晰的良好知識(shí)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)知識(shí)的功能化和素養(yǎng)化。下面以“物質(zhì)的量”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，淺談筆者的心得。這一章節(jié)內(nèi)容課時(shí)安排如下：

本章節(jié)教學(xué)目標(biāo)是建立宏、微觀換算模式，體驗(yàn)物質(zhì)的量這一重要物理量的科學(xué)性，通過(guò)演算感受化學(xué)思維的美妙，感受先輩的智慧之光，滲透宏觀辨識(shí)和微觀辨析的化學(xué)核心素養(yǎng)觀念，初步建立從“物質(zhì)定量”這個(gè)角度研究化學(xué)物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的學(xué)科思維。

重點(diǎn)是準(zhǔn)確快速地輸入物質(zhì)的量的概念，建構(gòu)以物質(zhì)的量為中心的宏微物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，形成宏微轉(zhuǎn)化的化學(xué)思維，使知識(shí)結(jié)構(gòu)化。難點(diǎn)是物質(zhì)的量的概念的建立和以g為單位時(shí)摩爾質(zhì)量數(shù)值等于相對(duì)質(zhì)量。

“物質(zhì)的量”是化學(xué)中的一個(gè)核心概念，是搭建宏觀物理量和微觀粒子之間重要的橋梁，使微觀粒子計(jì)量宏觀化、可視化、可量化，是化學(xué)學(xué)科甚至是科學(xué)學(xué)科中計(jì)算的核心物理量。以“物質(zhì)的量”為基礎(chǔ)，衍生出摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積、物質(zhì)的量濃度等一些在化學(xué)中有重要應(yīng)用的概念。高一學(xué)生初次接觸物質(zhì)的量，概念陌生又抽象，在教學(xué)中要在學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)的基礎(chǔ)上深入淺出地準(zhǔn)確輸出這一重要物理量，并構(gòu)建物質(zhì)的量與相關(guān)概念的聯(lián)系，順利過(guò)渡到以物質(zhì)的量為中心的計(jì)量思維上來(lái)。“物質(zhì)的量”的學(xué)習(xí)能進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生從定量的角度研究物質(zhì)間所發(fā)生的反應(yīng)，為后續(xù)學(xué)好化學(xué)發(fā)揮其工具作用，同時(shí)，本章節(jié)內(nèi)容的順利輸出從很大程度上影響學(xué)生今后對(duì)化學(xué)學(xué)科的認(rèn)知和親近感。

“物質(zhì)的量”是這一章節(jié)的中心概念，本章節(jié)內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)可總結(jié)如下圖：

首要任務(wù)是成功向?qū)W生輸出“物質(zhì)的量”這一重要物理量，并且從根本上理解為什么一摩爾的微粒數(shù)目定義為6.02×1023個(gè)。

“物質(zhì)的量”這個(gè)名字，學(xué)生會(huì)感到非常陌生，不似長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間等物理量，從字面上不能看出是描述什么的物理量。在教學(xué)中如何引導(dǎo)學(xué)生思考，拉近陌生概念與學(xué)生的距離是教師教學(xué)必須突破的關(guān)鍵。對(duì)于“物質(zhì)的量”這個(gè)物理量，本質(zhì)上是描述物質(zhì)的集合體的一個(gè)概念，而在生活中我們接觸過(guò)非常多類(lèi)似的物理量，如，對(duì)、組、班、打、盒、箱等這些物理量都是對(duì)集合體的描述，由此引導(dǎo)學(xué)生理解物質(zhì)的量這個(gè)概念，學(xué)生是容易理解接納的，且為后續(xù)由物質(zhì)的量衍生出的摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積和物質(zhì)的量濃度等這些物理量的講授鋪平道路。

關(guān)于為什么一摩爾的微粒數(shù)目定為6.02×1023個(gè)，筆者認(rèn)為，應(yīng)該從相對(duì)質(zhì)量的定義出發(fā)，因?yàn)橐搿拔镔|(zhì)的量”最本質(zhì)的作用就是要打通微粒個(gè)數(shù)和物質(zhì)的真實(shí)質(zhì)量之間的關(guān)系。通過(guò)計(jì)算12g12C的原子個(gè)數(shù)，我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，恰好等于6.02×1023個(gè)，而且對(duì)應(yīng)的碳的相對(duì)質(zhì)量就是12。因此，推廣到所有的微粒，順理成章地引出了摩爾質(zhì)量的概念，非常自然地構(gòu)建起微觀粒子個(gè)數(shù)和物質(zhì)的質(zhì)量之間的關(guān)系，有理有據(jù)，不說(shuō)教不死記。在此演算過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn)不由得感慨前人科學(xué)家的智慧和思維之美。感受通過(guò)“相對(duì)質(zhì)量”的定義和單位“物質(zhì)的量”的定義，巧妙地把質(zhì)量、相對(duì)質(zhì)量和物質(zhì)的量聯(lián)系在一起。從而構(gòu)建的公式，以“物質(zhì)的量”為中心，可以進(jìn)行質(zhì)量與微粒個(gè)數(shù)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)微觀與宏觀物理量之間的轉(zhuǎn)化，使微觀物質(zhì)宏觀化。再通過(guò)練習(xí)讓學(xué)生熟練掌握宏微物理量質(zhì)量與微粒個(gè)數(shù)之間的關(guān)系。

除了用質(zhì)量這個(gè)物理量衡量物質(zhì)之外，對(duì)于氣體，通常需要用到體積這個(gè)物理量，因此，非常自然地引入了關(guān)于氣體體積——摩爾體積這個(gè)由物質(zhì)的量衍生出來(lái)的物理量。關(guān)于體積必然會(huì)涉及到固液氣三種不同狀態(tài)的物質(zhì)，可以展示1mol不同固液物質(zhì)的體積，分析原因得出是由原子或分子的大小不同引起的，在學(xué)生已有知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步理解分析氣體體積的影響因素。

如上圖所示，氣體分子之間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體分子的大小，好比一個(gè)操場(chǎng)人與人之間如果相距2米，那么所容納的人數(shù)就與人本身的體積（大人或小孩子）沒(méi)有關(guān)系。通過(guò)舉例學(xué)生很容易接受在相同條件下，分子數(shù)目相同時(shí)，不論氣體的組成如何，氣體的體積也相同。繼續(xù)構(gòu)建關(guān)于物質(zhì)的量與氣體體積之間的換算關(guān)系。

并且由公式可得推論，對(duì)于氣體，在相同溫度和壓強(qiáng)下：，到此已經(jīng)把物質(zhì)宏微之間的關(guān)系通過(guò)物質(zhì)的量順暢地搭建起來(lái)了。為了我們?cè)诳茖W(xué)科研中便于描述溶液的濃度，再引申了一個(gè)衍生物理量——物質(zhì)的量濃度，直接可以從概念出發(fā)，繼續(xù)完善和構(gòu)建以物質(zhì)的量為中心的物理量之間的換算關(guān)系。有了這個(gè)結(jié)構(gòu)化的公式換算模型之后，根據(jù)信息中提供的已知量能夠主動(dòng)構(gòu)建出求未知量的思維模型。

教材最后安排了關(guān)于一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制，在分析誤差時(shí)，始終要從最根本的公式出發(fā)分析變量，M是一個(gè)定量，實(shí)驗(yàn)操作中引起誤差的可能是m、V這兩個(gè)可以變的量，抓住問(wèn)題的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題的思維。

在“整體觀”的引領(lǐng)下，教學(xué)設(shè)計(jì)不再限于局部，不但要把握課時(shí)教學(xué)內(nèi)容，更要從高中化學(xué)內(nèi)容的整體結(jié)構(gòu)這個(gè)視角來(lái)把握主題教學(xué)內(nèi)容，從知識(shí)脈絡(luò)上幫助學(xué)生梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)，掌握學(xué)科的基本知識(shí)和培養(yǎng)核心能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀（2017年版2020年修訂）[M].高等教育出版社，2020.

責(zé)任編輯? 趙雙娟