基于核心素養的高中化學教學設計與反思

曹彬

[摘 要]文章基于核心素養，以四組活動為主線來設計“功能高分子材料”的教學，并通過教學實踐對教學設計進行反思。通過反思發現，高中化學教學活動應著力于學生化學學科核心素養的培養，充分發揮學生的主體性。

[關鍵詞]化學學科核心素養;教學設計;教學反思;功能高分子材料

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2022）02-0066-03

高中化學學科核心素養包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任等五個維度[1]。“功能高分子材料”是人教版選擇性必修3《化學·有機化學基礎》中的內容，本節課對激發學生學習興趣，培養學生化學學科核心素養很有成效。下面是筆者的一堂省級示范課的教學設計與反思。

一、教學目標

在新課程背景下，教師不再是教材的忠實執行者，也不再是只知“教書”的匠人，而是最重要的課程資源[2]。筆者通過研讀課程標準，對比研究幾個不同版本的教材，確定了這節課的教學目標：（1）了解新型高分子材料的優異性能及其應用;（2）認識高分子材料結構與性質的聯系;（3）討論有機合成在發展經濟、提高生活質量方面的貢獻。對于化學學科核心素養的培養，主要集中在“科學態度與社會責任”“科學探究與創新意識”上。

二、教學過程

隨著人類文明的不斷發展和社會的持續演進，教育的目標也悄然升級，它已經從單純的知識與技能傳授，迭代升級為培育學科核心素養。本節課的教學，結合本?！皩W導式智慧課堂”，以四組精心設計的活動為主線展開，力求培養和發展學生的化學學科核心素養。

（一）小組查閱功能高分子材料內容，班級展示講解

課前，教師布置預習作業：以學習小組為單位，通過互聯網、圖書館等途徑查閱有關功能高分子材料的內容，并制作成PPT，作為小組交流的材料。學生學習熱情高漲，每個小組都查找了許多資料，并制作成精美的PPT。在課堂上，小組代表爭先恐后地上臺展示，他們展示了高分子分離膜、人工心臟、人造紅血球、發光高分子、高分子液晶等功能高分子材料。

設計意圖：通過引導學生查閱資料和小組展示，充分調動學生學習的積極性和主動性，讓學生多途徑、多渠道地自主獲取知識、發現問題、解決問題，從而激發學生的學習興趣。

（二）根據性能對功能高分子材料進行分類

教師結合各小組的展示，播放功能高分子材料（高分子膜、導電塑料、嬰兒尿不濕、感光樹脂、人工心臟、形狀記憶面料、高分子催化劑、緩釋藥物等）的相關視頻，請學生仔細觀察，并根據性能對功能高分子材料進行分類。例如：

具有醫療作用的功能高分子材料是________;具有光學性能的功能高分子材料是________;具有吸水性能的功能高分子材料是________;具有化學活性的功能高分子材料是________;具有分離功能的功能高分子材料是?________;具有電學性能的功能高分子材料是________。

教師給學生介紹新型的形狀記憶面料是一種具有良好熱響應性能的功能高分子材料，在一定溫度的水中洗滌后可恢復原狀，并請學生小組交流討論：用這樣的面料制作的服裝具備哪些優點？

設計意圖：創設生產生活中真實且充滿正能量的情境引入新課，以激發學生的學習興趣和社會責任感，使學生真切地感受到化學的魅力與作用，深刻地體驗到化學與人類生活的密切聯系，感受到化學就在我們的身邊，從而轉變對化學學科的認識，從內心深處認識到學習化學不是單純為了考試，而是為了創造更美好的生活。

（三）通過三個案例引導學生認識高分子材料結構與性質的聯系

【案例1】日本化學家白川英樹成功研制聚乙炔類導電聚合物，因而榮獲2000年諾貝爾化學獎。聚乙炔有金屬光澤，顏色較深，摻雜溴、碘等鹵素單質后，其導電能力可達到許多金屬的導電水平。聚乙炔有反式聚乙炔和順式聚乙炔兩種立體異構體。聚乙炔是科學家正在開發研究的新型功能高分子材料，已成功制成電極、半導體材料和太陽能電池。

除了聚乙炔，圖1列出的高分子化合物也都具有導電性。

（1）寫出聚乙炔的結構簡式。

（2）假設圖1中的高分子環狀結構中都含有雙鍵，請你說出導電高分子化合物的結構特點。

設計意圖：借助學生感興趣的諾貝爾化學獎的話題，讓學生感受到諾貝爾化學獎并不是遙不可及的。通過討論、交流、反思、小結，學生也能分析出導電高分子化合物的結構特點。通過這種活動，不僅可以培養學生的綜合推理能力與思維能力，而且可以激發學生科學探究的興趣，增強學生科學探究的信心。

【案例2】《時代周刊》評出20世紀最偉大的100項發明，其中“尿不濕”榜上有名。“尿不濕”主要由吸水功能強的高聚物與纖維漿狀物混合制成。平常我們在“尿不濕”中看到的顆粒狀物質為高吸水性樹脂——聚丙烯酸鈉。聚丙烯酸鈉還可以用作一些室內植物的“泥土”，使植物不需要經常澆水。

如果只是丙烯酸鈉聚合，則只能形成線型結構高分子。要形成體型結構必須先將丙烯酸鈉和二烯烴共聚形成線型結構分子，然后再用交聯劑將鏈聯結。

探究實驗：聚丙烯酸鈉與棉花的吸水性比較。

①把1.0 g聚丙烯酸鈉、 1.0 g脫脂棉花分別放入兩個100 mL的小燒杯中，用量筒分別量取100 mL的水，倒入兩個燒杯中，觀察現象。②兩分鐘后，把未被吸收的水倒入量筒中，計算兩者吸收水的體積。③用玻璃棒分別擠壓吸水后的聚丙烯酸鈉和脫脂棉花，會發現有什么不同之處？

（1）聚丙烯酸鈉、棉花都具有吸水性，其分子中親水性強的基團分別是什么？（寫出基團的結構簡式）它們和水分子間的主要作用力是什么？

（2）請你分析將聚丙烯酸鈉加工成網狀結構的高聚物的意義。

（3）據此你還可以想到聚丙烯酸鈉的應用有哪些？

設計意圖：生活是最好的教科書。此案例圍繞學生熟悉的 “尿不濕”創設情境，注重情境的生活化。先通過文字信息給出“尿不濕”主要由吸水功能強的高聚物與纖維漿狀物混合制成，介紹了吸水原理;再通過實驗探究比較聚丙烯酸鈉與棉花吸水能力的強弱，這個實驗探究環節，使學生興趣盎然，驚嘆聚丙烯酸鈉超強的吸水性能?；瘜W是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質、轉化及其應用的一門基礎學科，其特征是從微觀層面認識物質，以符號形式描述物質，在不同層面創造物質。探究性實驗結束后，引導學生進行微觀探析，探究分子中親水性強的基團，從而培養學生“宏觀辨識與微觀探析”核心素養。

【案例3】科學家通過乙二醇的橋梁作用將阿司匹林連接到某高聚物上，制成了一種可用于關節炎和冠心病輔助治療的新型高分子藥物——緩釋長效阿司匹林，其結構式如圖2所示。

（1）寫出阿司匹林的結構簡式。

（2）科學家通過乙二醇的橋梁作用將阿司匹林連接到某高聚物上的反應類型是什么？寫出合成該高聚物的單體的結構簡式。

（3）1 mol緩釋長效阿司匹林與足量NaOH溶液反應，消耗NaOH的物質的量是多少？

設計意圖：關鍵能力形成學科素養，化學實驗探究能力是關鍵能力的重要組成之一。案例2、案例3環環相扣，自然緊湊，旨在通過實驗、觀察、討論、交流、總結、分析、推理等活動，發展學生的“科學態度與社會責任”“科學探究與創新意識”等核心素養。

（四）當堂訓練，及時反饋

教師出示練習題，引導學生當堂訓練。

1. 下列有關新型高分子材料應用的說法不正確的是（ ）。

A.新材料研究正向智能化、高功能的方向發展

B.高分子膜具有較強的選擇性透過能力，可用于海水淡化、物質制取與回收等方面

C.聚乙烯醇是高吸水性高分子，具有與水生成易揮發物的特性，所以稱“尿不濕”

D.用醫用高分子材料制作人造器官，必須考慮其與人體的相容性和機械性能

2.神舟飛船是中國人的驕傲。為了防止飛船與大氣層摩擦產生高溫而燃燒，應該選擇某種特殊材料覆蓋在飛船表面，這種材料應該具有的性質是（ ）。

A.質地柔軟，以利于飛船的變形

B.良好的導電性

C.輕質防熱，可承受上千攝氏度的高溫

D.密度較大，以增大飛船的慣性

3. 光刻膠是大規模集成電路、印刷電路板和激光制版技術中的關鍵材料。某一肉桂酸型光刻膠的主要成分A經光照固化轉變為B，如圖3所示。

（1）A經光照固化轉變為B，發生了________________反應（填反應類型）。

（2）寫出A與NaOH溶液反應的化學方程式________________。

（3）寫出 B在酸性條件下水解得到的芳香族化合物的分子式________________。

設計意圖：要提高教學效率和學生學習的有效性，適量的練習是必要的。通過當堂訓練，可以了解學生的知識掌握情況，及時發現學生的薄弱環節，以便施予針對性輔導。從課堂練習的題量上來說，精心選擇了3道與“功能高分子材料”密切相關的練習題;從題目呈現的形式上看，注重習題問題情境的真實性;從答題及批閱的方法上來說，運用的是學校PPclass互動教學系統，學生有專用的配套答卷和電子筆，電腦系統能快捷地把每一個學生的答題情況在大屏幕上呈現出來，便于教師及時了解學情，提高教學效率。

三、教學反思

（一）充分發揮課前預習的積極作用

精心備課、認真上課固然重要，但課前讓學生先進行預習，通過互聯網、圖書館等途徑查找相關資料，并將相關內容制作成PPT作為小組交流的材料，課上由準備充分的小組代表上臺講解、展示，可以很好地提高課堂教學效率。因此，教師應充分發揮課前預習的積極作用。

（二）著力學科核心素養的培養

教學設計要指向學科核心素養的培養。在探究性實驗過程中，學生熱情高漲，在觀察到聚丙烯酸鈉神奇的吸水性時紛紛發出驚嘆，他們感受到了化學的魅力，樹立了實驗探究與創新的意識。通過創設多種多樣的功能高分子材料的應用情境，培養學生的“科學態度與社會責任”核心素養。在科學過程與方法的教育教學中要滲透創新教育，鼓勵創新，注意培養學生的創新品質[3]。

（三）充分調動學生的學習積極性

教學實踐證明，只有充分調動學生的學習積極性，學生對知識的興趣度、對知識掌握的牢固度才會高。教師在教學中只是學生的同行者、幫助者、激勵者，應把問題的最終解決權交給學生。教師要學會傾聽，只有在得到傾聽的環境中，學生才能成為重要的課程資源，而不是簡單的接受者[4]。

教學即研究，如果在每次教學實踐后教師能靜下心來相互討論、調查考證、總結思考，不斷完善改進后續的教學，那么教師的教學水平與學生的學業水平定能同步提高。

[? ?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（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：73.

[2]? 陸軍. 新課程高中化學教學策略[J].教育理論與實踐，2010（11）：14-15.

[3]? 吳俊明. 科學的方法與過程[J].化學教學，2015（12）：3-9.

[4]? 吳益平. 例談實驗探究的誤區及矯正[J].化學教學，2011（5）：29-30，34.

（責任編輯 羅 艷）

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