基于核心素養的化學概念教學改革與探索

尚曉凱，張一芳，張 甜，馮 勛

(洛陽師范學院化學化工學院，河南 洛陽 471934)

概念本身就是對事物的抽象概括，而化學是在分子、原子的微觀層面上研究物質性質的學科，因此，化學概念對中學學生來講就更加難以理解[1]。現在部分化學概念的教學，存在著“灌輸式”教學的現象，教師更加重視概念本身的知識內容，所以直接給出概念，然后針對關鍵點采用講授的方法，讓學生采用題海戰術理解概念后記住。然而，核心素養的形成離不開具體的化學知識的學習，化學知識(概念、原理)的學習不能以記憶為目的，而是要重視概念的遷移運用價值，如果能夠將概念的學習融入到具體情境中，激發學生學習的熱情，拉近化學學習和真實生活的距離，會更符合學生核心素養發展的需要。

1 化學概念教學的策略

1.1 調整教學策略，制定基于素養的教學目標

新課程理念下，化學概念的學習不僅是對淺表性的、散點式的“客觀真理”或“固定事實”進行梳理記憶，而是需要深入理解和應用的。只有將概念同化進自己的認知結構中，并且聯系真實的、多樣化、生活化的情境，才能轉化和提升為學科觀念，并且在此過程中形成學科思維和科學的態度，才具有遷移應用的價值，才能轉化為分析和解決問題的能力，進而轉化為核心素養。化學概念對高中生而言并不陌生，經過初中階段的學習，他們對化學概念已經有了基本的認識，在高中階段的學習過程中，教師要清楚地了解學生對概念的認知程度，把握好新舊知識之間的聯系，進一步制定出適合學生學科核心素養發展的目標。比如學生在學習氧化還原反應時，初中時期學生已經學習過氧化反應，并且認為氧化反應是有氧氣參與的化合反應，教師要做好知識銜接工作，制定有效的目標[2]。

1.2 創設建構性的教學情境

建構主義學習理論認為：情境是學習者開展建構學習的要素之一。《普通高中化學課程標準(2017年版)》要求教師要創設真實且富有價值的問題情境[3]，同時也提供了豐富的情境素材建議，比如有關化學發現的故事、有關理論發展的史實、化學研究技術及應用等，教師在教學過程中，可以選擇的具有一定的趣味性、實用性、真實性的素材作為教學情境，以確保學生能夠有興趣積極主動地參與到教學活動中，并能有效地完成學習任務。另外，教師可以從生活中常見的或者影視劇中有趣的情境引入新課，這樣學生產生共鳴后更容易能發揮其學習的主體性；然后設置相關的問題情境，不斷激發學生的求知欲，引導他們一步步理解相關概念的內涵；最后讓學生思考相關概念知識在生產生活中的應用，培養其社會責任。合理運用概念形成、概念轉變等多種方式組織教學，幫助學生形成更加豐富和合理的認知結構[4]。

1.3 借助實驗輔助教學

啟發式的演示實驗能有效地增長學生的知識，也有助于提高學生善于思考、勤于動手、勇于實踐的能力，促進學生的學習熱情。高中化學的教材中設計了教師演示實驗，探究實驗和學生分組實驗等，化學課程標準中也提出了建設性的實驗實施建議，利用好這些資源，能夠有效的幫助教師提高抽象概念的教學效果。

2 教學探索——氧化還原反應本質

2.1 內容分析

“氧化還原反應”是學生在學習化學過程中遇到的一個抽象的化學概念，位于人教版高中化學教材必修一第一章“物質及其變化”中的第三節，在中學基本概念和基本原理中占有極其重要的地位，這節內容是后續金屬及其化合物性質、非金屬及其化合物性質、原電池、電解池等知識學習的基礎。因此，“氧化還原反應”和整套高中化學教材的知識體系是緊密聯系在一起的，學生對本節課掌握的好壞直接影響以后的化學學習。

2.2 素養目標

(1)學會根據化合價判斷氧化還原反應，從宏觀到微觀逐步理解氧化還原反應的本質；

(2)能夠用單線橋、雙線橋表示氧化還原反應，體會化學變化中的平衡思想；

(3)理解氧化反應、還原反應是同時發生的，學會用對立統一的辨證唯物主義觀看待問題；

(4)通過氧化還原反應概念的演變，培養用發展的眼光、科學的態度、勇于探索的品質學習化學。

2.3 設計思路

以“素養為本”為出發點，以科學概念的構建為線索完成對氧化還原反應的教學，包括氧化還原反應的本質及其簡單應用，主要有以下幾個要點：

(1)以17世紀末的燃素學說到現在普遍認同的電子轉移理論的歷史發展軌跡為情境線，從宏觀到微觀對氧化還原反應的本質進行探究和推理，寓知識學習在科學史情境中展開，學生置身科學史中，以科學家的身份和視角發現問題、探究分析、辯證思考、歸納總結科學的本質。

(2)構建歷史情境線、知識線、表征線融合的教學結構，實現教學的層次性和思維性。通過歷史線創設情境[5]，營造思考的氛圍，調動學生學習興趣和積極性，熟悉知識演變過程；通過知識線的教學，讓學生對知識有全面理解和系統認識；通過表征線的引導，讓學生學會用歸納總結的方法學習新課。

(3)創設建構性的實驗情境，讓學生透過實驗現象感受到電子轉移過程，在實驗中加深對抽象該男的理解，促進學生對“真實的、有趣的化學”的感悟，為日后的學習做鋪墊。基于以上分析，設計本節課的教學環節見表1。

表1 氧化還原反應教學環節表

3 新課講解流程

3.1 燃素學說與氧化學說

【歷史情境線】1699年燃素說創始人貝歇爾提出：燃燒是一種分解作用，可燃物-油土=石土，1703年，貝歇爾學生施塔爾完善燃素說，改“油土”為“燃素”。1774年，拉瓦錫用錫和鉛做了著名的金屬煅燒實驗，得出金屬與空氣中某些成分發生了化和反應的結論，建立了燃燒的氧化學說(燃燒的本質是物體與氧的化合)，推翻了統治化學界達百年之久的燃素學說。

【知識線】從得失氧角度分析氧化還原反應。

【表征線】

【結論】氧化反應是物質與氧化合的反應，還原反應是物質分離出氧的反應。

3.2 化合價理論

【歷史情境線】1852年英國化學家弗蘭克蘭提出：不管原子結合的原子的特性如何，吸引元素的化合能力(后稱為化合價)總是為相同數目的結合原子所滿足，并總結出一些元素的常見化合價，這就是著名的化合價理論。

【知識線】從化合價升降角度分析氧化還原反應。

例如：H2+O2→ H2O 和H2+Cl2→ HCl

Na+O2→ Na2O和Na+ S → Na2S

后面的反應雖然沒有氧氣的參與，但一定會或多或少的跟氧化反應之間具有一些關聯，根據化合價理論會發現上述一類的反應都有一些共同點，就是都存在元素化合價的升高和降低。以Fe和CuSO4的置換反應為例，雖然反應沒有得氧、失氧但反應前后鐵元素化合價從0價升到+2價，銅元素化合價從+2價降低到0價。

【表征線】

【結論】氧化反應是元素化合價升高的反應，還原反應是化合價降低的反應。

3.3 電子轉移理論

【歷史情境線】意大利醫生和動物學家伽伐尼用金屬解剖器材解剖青蛙腿外露神經時發現青蛙腿抽搐并且觀察到電火花，認為青蛙腿內部存在一種特殊的電流，稱之為“動物電”。不久之后，意大利物理學家伏特認為青蛙腿本身并不存在電流，而是金屬解剖儀器產生了電流，之后他就用鋅板、銀板和食鹽水做成了著名的伏打電堆，隨著電學的由宏觀向微觀的發展，湯姆遜發現了電子。在此基礎上，人們把化合價的升降與原子最外層電子的得失或共用聯系起來。

【知識線】從電子轉移角度認識氧化還原反應。

從原子結構來看，鈉原子最外層有1個電子，失去后帶一個單位的正電荷；氯原子的最外層有7個電子，得到一個后帶一個單位正電荷，這樣雙方就都達到了8電子穩定結構。

反應中鈉元素化合價從0價升高到+1價，被氧化；氯元素化合價從0價降低到-1價，被還原。

【表征線】

【結論】氧化反應是失去電子的反應，還原反應是得到電子的反應。

4 結 語

“素養為本”的概念教學，需要打破傳統的授課模式，不能只限于對化學基本概念、理論等的單一講述，更重要的是在興趣的支配下引導學生積極思考，促使學生在原有的基礎上建立知識結構，更深層次地理解和掌握知識，鼓勵學生主動參與到教學過程中來，學生在掌握知識的同時，他們的智力得到增長，興趣得到培養，為今后的學習和發展奠定基礎。