課程核心素養取向的初中化學課例實踐

馮曉蕓 汪定用

摘要：在課程核心素養取向下，通過外部單元結構的厘清——新課程標準的逆向分析、單元主題概念的明確、單元教學目標的確定和構建單元內容結構，課時內部結構的具體分析，明確“二氧化碳的性質”的準確定位。學生通過課時學習實踐，從而初步建立“性質一用途”間關系的認知模型，搭建起課時內部框架，再映射到外部單元框架中，從而幫助學生形成一個相對完整的知識框架體系，逐步植入大概念思維，提升學生的學科核心素養。

關鍵詞：課程核心素養；結構化課堂；二氧化碳的性質

文章編號：1008-0546（2022）12-0070-05

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.12.018

一、問題的提出

《義務教育化學課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課程標準）課程理念明確指明了整體規劃學生核心素養的協調發展。義務教育化學課程核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過課程學習而逐步形成的適應個人終身發展和社會發展所需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。[1]

在課程核心素養的取向下，解決以往課程內容碎片化，單元體系零散化，課時單獨割裂，導致學生關鍵能力發展受阻的問題。所以，結構化的課堂教學設計尤為重要。

二、厘清課時外部單元結構——“碳和碳的氧化物”單元

從學生認知評價角度，結構化的課堂需要有結構的教學設計，這就需要厘清此內容所關聯的單元中大概念、核心概念和基本概念間的關系，明確單元體系下的主線。從新課程標準的逆向分析、單元主題概念的明確、單元教學目標的確定，從而構建單元內容結構。這四個方面構成具體課時的外部單元結構。單元的確定是依據人教版九年級化學教科書中具體單元的劃分情況，選取第六單元“碳和碳的氧化物”為此研究的主單元。本單元人教版書本中包括三個課題。課題1主要單質及其化學性質。課題2引導學生探究實驗室如何制取二氧化碳。課題3介紹了二氧化碳和一氧化碳的主要性質和用途。[2]該單元是在學生從化學角度初步認識了身邊的物質，初步了解了物質構成的奧秘，學習了一些化學基本概念和化學基本實驗技能之后，開始較為深入、細致地研究碳和碳的氧化物。

1．課程標準的逆向分析

為培養學生適應個人終身發展和社會發展所需要的必備品格、關鍵能力，引導學生形成正確的世界觀、人生觀和價值觀。從學生認知發展角度思考逆向分析課程標準。學生在此前學習掌握了一些基本實驗技能和理解了一些化學基本概念，可初步解決一些簡單的實際問題。義務教育課程標準對于“碳和碳的氧化物”具體要求較為分散，在學習主題：科學探究與化學實驗、物質的性質與應用、物質的組成與結構、物質的化學變化和化學與社會等五個主題下均有涉及，此單元依據“碳和碳的氧化物”知識內容，課標具體要求綜合如表1所示。

2．單元主題概念的明確

通過對課標此單元的要求分析，厘清單元內各知識點間的關系以及找尋其上位概念。學科大概念并不僅僅停留在所包含的學科知識范圍上，其既是使各種條理清晰的關系的核心，又是使事實更容易理解的概念的錨點，作為一種概念性的工具用于強化學生學科思維，聯結學科知識片段，使學生具備遷移和應用的未來素養。[3]由此確定本單元的大概念為“物質多樣性”，而大概念下的核心概念則為三點：物質的分類、“結構一性質一用途一制取”相互關系和物質間的轉化。單元內的基本概念等，如圖1所示。

3．單元教學目標的確定

通過上述具體分析結合義務教育課程標準要求，再進一步確定單元具體目標：知道金剛石、石墨物理性質不同的原因。通過對金剛石、石墨和C60的了解，初步認識結構與性質，性質與用途的關系。[2]通過回顧實驗室制取氧氣的原理及氧氣的相關性質，初步確立實驗室制取氣體的一般思路和方法。并依此來探究實驗室制取二氧化碳的裝置，學習制取二氧化碳的實驗操作。了解二氧化碳和一氧化碳的性質和用途，學會二氧化碳的檢驗。了解自然界中二氧化碳的循環及溫室效應的影響。[2]

4．單元結構內容的構建

新課程標準的逆向分析、單元主題概念的明確、單元教學目標的確定，從而構建單元內容結構。分析人教版九年級化學課本中此單元編排，可以看出“碳和碳的氧化物”單元有其內在的知識結構。在進行單元教學設計時，可將單元知識內容按其內在聯系和規律進行梳理和提煉，通過梳理出單元大概念、核心概念和基本概念，構建單元清晰脈絡，從而更好地引導學生將零散的知識整體化、條理化，形成知識結構，以此提高學生對本單元更深度的理解。

此單元梳理出兩條系統框架，一條主線是研究物質的一般過程，從物質的“結構一性質一用途和影響一制法”方面的有機結合了解碳和碳的氧化物。由結構和用途可以推斷出物質的一些性質，由物理和化學性質又可以確定物質的制法和用途。這樣也可以初步建立起物質的組成與結構在很大程度上決定物質的性質，以及物質的性質是物質結構的反映，物質的性質很大程度上影響其用途，而用途又可以反映出物質的性質的思維模型。另一條主線為物質的分類，從碳單質到碳的氧化物，兩條主線垂直交錯，構成此單元的知識網絡。知識框架的形成不僅以概念為基礎，更是以概念與概念之間的相互關聯以及從屬關系為依據，日積月累地搭建起來的。設計單元內容結構見圖2。

三、厘清課時內部教學結構——“二氧化碳的性質和用途”課時教學設計

1．“教”“學”分析和教學目標

二氧化碳是生活中常見的一種重要氣體，也是繼“空氣”學習后初中常見物質學習的核心和紐帶，回顧生活經驗，學生在生活環境和以前學習中積累了不少有關二氧化碳的相關信息，但是這些內容是零散積累的，缺乏系統性。此單元又是在化學方程式學習后，正式開始從化學元素角度認識物質的開始。本節課繼碳單質的學習后，初步掌握了“研究物質的一般流程”思路，但還不夠系統，這節課的首要任務就是把這些零散的二氧化碳知識概念按照化學學科學習一種物質一般方法如物質的結構、物理性質、化學性質、用途以及制取等這幾個方面進行系統地梳理，形成從化學學科角度初步認識物質的一般方法。并在此認識提升過程中嘗試解決生活、實驗中的實際問題，并在實驗探究過程中培養學生的科學探究能力和社會責任感等核心素養。

對于二氧化碳的學習，在學情方面，學生具有一定的生活和學習經驗，但缺乏從化學學科角度系統地認識物質的思維。通過前面的學習，學生具備一定的實驗基本能力，可以嘗試通過實驗來驗證物質的性質，但仍需提高學生依據實驗證據推理物質的性質和用途的能力，初步形成“性質一用途”相互關聯的認知模型。學生對于“溫室效應”“碳達峰”和“碳中和”略有耳聞，樂于關注社會熱點問題，具有比較強的好奇心和探索欲。

通過教學分析和學生情況的初步摸底，再明確課時教學目標。學生通過生活經驗回顧初步認識二氧化碳用途和性質，再通過實驗探究了解二氧化碳主要的性質和用途。通過二氧化碳性質和用途相互間推理建立“性質一用途”間的關聯，初步構建“性質一用途”認知模型。通過對二氧化碳的環境影響和社會時事的了解，培養學生密切關注社會和環境的責任感。

根據以上單元分析和“二氧化碳的性質”的課時分析，設計具體教學思路，如圖3所示。課堂實施情況記錄如下。

2．具體教學實施過程

板塊1-尋找CO2

任務1-感知CO2的存在。首先展示世界最大化合物數據庫統計的化合物種類。全球化合物種類高達億萬種，其中含碳化合物占其90%。可見，物質世界中含碳物質的重要性。教師學生對話交流，“你最熟悉的含碳氧化物是什么？你能找尋它的身影嗎？”“由這些生活現象可以反映出哪些二氧化碳的用途？”“由此可以反映二氧化碳具有什么性質？”，引導學生開始有針對性地思考。

評估證據：大多數學生思考后可回答：于冰、滅火、碳酸飲料、光合作用等。部分學生會聯想到溫室效應。學生可零散回答出：CO2一些物理性質和化學性質和用途。

板塊2——認識CO2

任務2-探究滅火實驗。完成幾組化學實驗，引導學生思考根據實驗現象可推理出二氧化碳還具備哪些性質。探究1-CO2滅火實驗。學生實驗并講述實驗現象。引導歸納出二氧化碳能用于滅火，既因為它不能燃燒也不支持燃燒，還因為它密度比空氣大。通過實驗現象分析，學生對于二氧化碳的性質和用途有了更深層次的理解。

評估證據：學生可通過實驗現象歸納出滅火利用了二氧化碳的化學性質和物理性質。部分學生對于用途和性質初步建立起了一定聯系，知道性質和用途存在對應關系。

任務3-探究CO2與水反應。進行探究2——CO2是否溶于水，學生分小組完成人教版課本實驗6-4，并記錄實驗現象。教師提出問題：“CO2溶于水后可能同時與水反應嗎？如何證明？”教師演示：取軟塑料瓶內的液體少量于試管中，滴人幾滴紫色石蕊溶液。另取等量的蒸餾水于另一支試管中，滴人相同滴數的紫色石蕊溶液，觀察現象。教師追問：“是什么使石蕊變紅的？如何證明你的猜想？”演示實驗：將紫色石蕊小花放人干燥的二氧化碳中，學生分析得出結論：水和二氧化碳都不能使石蕊變紅。推出二氧化碳與水發生反應生成了新物質。書寫反應方程式：CO2+H2oO==H2CO3，接著演示實驗，操作步驟：將試管內液體一分為二，加熱其中一支試管內液體。最后再得出結論：碳酸不穩定，受熱易分解。書寫反應方程式：H2CO3 =H2O+ CO2↑。教師繼續追問：CO2遇到水到底發生什么本質變化？引導學生從宏觀現象人手進行微觀本質的思考，教師進行微觀分析CO2分子先分散到水中，然后一小部分的CO2分子與水分子發生了反應生成新的分子。

評估證據：大多數學生可以根據實驗現象確定二氧化碳能溶于水，并可以提出三種假設猜想。學生通過演示實驗可明確“酸可以使紫色石蕊溶液變紅”的概念。大多數學生可以通過小組實驗確實石蕊小花變紅不是CO2也不是水的單一作用，進而推出是水和二氧化碳兩者反應產生新的物質。少部分學生可以大致從微觀角度想象二氧化碳溶于水的過程。

任務4-探究CO2與澄清石灰水反應。引起學生思考：“如果我們向一只軟塑料中的氣體倒人澄清石灰水？會有什么現象？”學生通過實驗進行證據推理：向2個收集滿CO2軟塑料瓶分別倒人等體積的水和澄清石灰水，立即旋緊瓶塞，振蕩。如圖4所示。

觀察實驗現象并分析。通過石灰水變渾濁的現象和瓶子變癟程度更大同時推出二氧化碳能與澄清石灰水反應的結論。書寫反應方程式：CO2+Ca（OH）2一CaCO3↓+H2O。（此實驗設計為日后學習二氧化碳和氫氧化鈉反應無現象證明埋下伏筆。）教師繼續追問：“CO：遇到澄清石灰水到底發生什么本質變化？”根據水和二氧化碳的反應微觀分析，可大致推測出此變化的微觀過程：CO2分子先分散到水中，小部分的CO2分子與水發生了反應生成新的碳酸分子。還有一小部分與氫氧化鈣發生了反應。所以瓶的變癟程度更癟。教師引導學生通過以上實驗可得出二氧化碳的哪些性質？這些性質很大程度上決定著二氧化碳具有哪些用途。最后，梳理CO2的性質和用途。

評估證據：全部學生知道用澄清石灰水檢驗CO2，并了解反應現象。大多數學生可嘗試完成方程式的書寫。小部分學生可以初步從微觀角度去思考二氧化碳與氫氧化鈣反應過程。大多數學生可系統歸納二氧化碳的物理性質和化學性質，并可以對應看出具體性質決定二氧化碳的具體用途，以此初步形成“性質一用途”的認知模型。

板塊3-控制CO2

任務5-CO2對環境的影響。通過歸納得出二氧化碳對我們生產和生活的用途很多，但是否意味著空氣中的二氧化碳越多越好？展示時事新聞：2021年12月16日，近200個國家參加的《聯合國氣候變化框架公約》第二十六次締約方大會才剛剛結束，為解決全球變暖問題有著重要意義。引導學生閱讀書本中溫室效應的定義和危害。教師提出問題串：“是什么原因導致空氣中二氧化碳含量劇增？會導致什么結果？全球變暖的危害？”“通過分析碳一氧平衡圖，我們可以通過什么途徑減緩溫室效應？可采取什么措施？”學生利用所學初步設想方案。接著播放視頻：新型CO2的捕捉技術——將CO2變成石頭，分享時事新聞-CO2合成淀粉的新技術。結語：從生活中發現物質，帶著化學思維去認識物質，希望通過我們努力讓二氧化碳使世界變得更美好！

證據評估：學生可以感受到二氧化碳的重要性。學生了解溫室效應加劇的危害，感受二氧化碳的利弊。大多數學生會說出如何減緩溫室效應的措施。學生可體會到“化學來源于生活，并更好地服務于生活”的基本理念。

四、教學反思

課程核心素養取向的課堂教學實踐，其目的是架構結構化的課堂。而建構的核心就是必須站在學習者的角度來思考如何設計，要站在單元的視角來審視主題概念結構，從而解決學習深度和廣度的問題，解決培養學生學習興趣、學科素養的問題。通過對單元的認識架構結構化課堂研究實踐與反思再認識，不斷提升教育教學水平。 單元的架構可以從一章節或者一單元人手，結合單元中的大概念和核心概念，分析單元中的各種教學內容中的基本概念，再明確課時內教學目標，厘清課時內外結構，從而展開教學。最終，通過持續學習，學生形成一個相對完整的單元框架，逐步植入大概念思維，提升學生的學科核心素養。逐步形成適應個人終身發展和社會發展所需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部，義務教育化學課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]課程教材研究所，義務教育教師教學用書[M].北京：人民教育出版社，2016.

[3]李剛，呂立杰，落實學科核心素養：圍繞學科大概念的課程轉化設計[J]．教育發展研究，2020（15）：86-93．（上接第21頁）理健康教育及相關教師培訓提供更多有效的建議。

參考文獻

[1]郭明春，吳慶麟．父母教養與學業成就：心理因素的中介作用[J].心理科學，2011（2）：122-126.

[2]雷浩，徐瑰瑰，邵朝友，桑金琰．教師關懷行為與學生學業成績的關系：學習效能感的中介作用[J].心理發展與教育，2015，31（2）：188-197.

[3]吳艷，戴曉陽，溫忠麟，崔漢卿．青少年學習倦怠量表的編制[J].中國臨床心理學雜志，2010（2）：22-24.

[4] 余安邦．社會取向成就動機與個我取向成就動機不同嗎？從動機與行為的關系加以探討[J].中央研究院民族學研究所集刊，1994：32-33.