試析核心素養背景下的高中化學課堂教學設計

陳麗雙

摘 要：當前，核心素養可謂是教育改革中的一個熱點話題，深受廣大教育工作者的普遍關注。核心素養培養的主要目的是提升學生的綜合素質，讓他們具備適應社會發展與終身學習需要的關鍵能力與必備品格。在高中化學課堂教學中，教師應基于核心素養優化教學設計。本文以“化學反應速率與反應限度”為例，探討如何進行高中化學課堂教學設計。

關鍵詞：核心素養;高中化學課堂;教學設計;化學反應速率;反應限度

高中化學學科核心素養主要涉及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、科學精神與社會責任等，這為高中化學教學設計提供了新的方向與思路。教師需以核心素養的幾個維度為基本導向，優化教學內容、流程與形式，幫助學生轉變化學學習方式，培養學生的創新精神與實踐能力，使其獲得綜合發展。

一、教材內容分析

本節課選擇蘇教版高中化學必修第二冊專題6“化學反應與能量變化”第一單元“化學反應速率與反應限度”，主要涉及化學反應速率的概念，哪些因素會影響化學反應速率，以及怎么通過控制反應條件研究生活現象。教材從現實生活著手，介紹化學現象和實驗方法，由實驗引出本節課的核心概念，并繼續展開實驗探究，分析影響化學反應速率的因素有哪些，歸納匯總形成實驗結論，準確得出具體數據，然后提升實驗深度，鼓勵學生積極思考與主動交流，深入探究化學反應限度的概念，重新認識這一化學問題，根據已學知識和生活實例確定化學反應的具體條件，并掌握和控制好條件。最終讓學生更為全面、深刻地認識化學反應特征，助推他們構建一個結合化學反應和能量的完整知識體系[1]。

二、核心素養滲透

（一）宏觀辨識與微觀探析

學生可以基于多個層面認識化學反應速率及限度，從元素、分子和原子等不同視角重新了解物質，從宏觀與微觀相結合的角度分析化學反應速率與限度，進而學會如何表示化學反應速率和限度。

（二）變化觀念與平衡思想

學生掌握什么是可逆反應，會描述和判斷化學平衡的狀態，使其形成端正的平衡思想，知道化學變化需要一些特殊的條件，遵循相應的規律，深度掌握化學變化的本質，既有新物質生成，還會出現能量變化。讓學生知道化學變化存在著一定的限度，不過可以調控，進而學會多視角、動態化地去解讀化學反應，并借助變化觀念與平衡思想處理實際問題。

（三）證據推理與模型認知

讓學生在本節課學習中建立證據意識，在分析和推理化學反應速率和限度過程中進行證實或者證偽，形成觀點、結論和證據三者之間的邏輯關系，學會利用分析、推理等方式掌握化學反應速率和限度的根本特征、相互關系及構成要素，且會建立化學模型，通過構建模型處理化學反應速率和限度問題，掌握化學現象的規律和本質。

（四）科學探究與創新意識

讓學生在實驗操作中了解影響化學反應速率的因素，使其在實驗中能夠準確使用控制變量法，重點培養他們結合條件進行推理、分析規律和歸納結果的能力，能主動發現與提出具有探究意義的化學問題，學會基于問題視角提出假設，明確實驗活動的目的，制訂科學合理的實驗方案，使其在小組內合作完成實驗探究，增強合作學習意識，鼓勵學生勇于提出個人不同的見解與看法，全面提升他們的探究能力和創新精神。

（五）科學精神與社會責任

讓學生在一定條件中深入認識化學變化的實質，深刻掌握控制化學反應條件的重要性，從速率和限度分析化學反應過程，能夠用科學知識來解釋一些比較常見的化學現象，增強科學探究意識與觀念，幫助他們形成嚴謹求實的科學態度，具有崇尚真理、探索未知的意識，使其可以將學過的知識應用到生活、生產之中，形成綠色化學觀念與可持續發展意識，提升自身的社會責任感[2]。

三、教學流程設計

（一）化學反應速率教學設計

1.創設情境，發現問題

教師先在多媒體課件中展示炸藥爆炸、溶洞形成、金屬銹蝕、食物腐敗、鎂條燃燒等圖片，引出問題：這些反應的發生經歷的時間一樣嗎？你們在觀察中發現可以通過什么現象來判斷化學反應速度進行的快慢？還有什么其他方法？學生發現經歷的時間不同，使其根據已有知識尋求答案，如：冒氣泡快慢、固體量的改變、渾濁程度、顏色變化等。師生一起總結：化學中用化學反應速率對化學反應的快慢進行重新表示，因為不少化學反應都是在溶液內進行的，所以化學反應速率一般采用物質的量的濃度在單位時間內的改變情況進行表示。這樣通過問題情境的設置引出新課主題，幫助學生初步認識化學現象與實驗內容，讓他們根據對生活實例的描述和比較，以及判斷反應速度的快慢，對化學反應速率的概念產生初步了解[3]。

2.小組合作，了解概念

教師現場操作實驗：把適量的鋅粒投入濃度是5mol/L的鹽酸溶液中，10秒鐘以后鹽酸的濃度變為1mol/L，引導學生結合個人認知，嘗試寫出有關化學反應速率的表達式和單位，引出問題：化學反應速率是平均速率嗎？是瞬時速率嗎？把班內學生劃分成若干個學習小組，以小組為基本單位進行實驗觀察、交流探索與討論歸納，使其意識到反應速率的值越大反應就越快，化學反應速率表示的是平均反應速率。接著，教師設計這樣一道練習題：在一個密封的容器中充入氫氣與氮氣，當反應開始時，氫氣的濃度為5mol/L，氮氣的濃度為2mol/L，反應兩分鐘之后，測出氮氣的濃度為1.8mol/L，請求出此時氫氣的濃度，這一反應時段內氮氣的平均反應速率為多少？兩者的平均反應速率為多少？反應速率之比是多少？帶領學生全面分析化學反應速率的相關內容，使其產生疑問：在同一個化學反應中，當用不同物質來表示反應速率時，數值與意義相同嗎？不同物質所表示的反應速率之比與哪些因素有關？利用簡單的課堂練習幫助學生學會計算化學反應速率，并培養他們證據推理和模型認知的化學素養。

3.操作實驗，驗證假想

在這一環節，教師要盡可能將實驗操作的機會交給學生，使其在小組內探究影響化學反應速率的因素，按照先猜想、再實驗的流程進行，根據猜想運用控制變量法，制訂實驗方案，注意認真記錄實驗，確保實驗的完整性與科學性，讓他們在實驗中搜集證據、展開推理，構建化學模型，繼續培養學生的證據推理與模型認知素養，并發展他們的科學探究與創新意識素養。

具體來說，教師先拋出問題：影響化學反應速率的因素有哪些？學生結合已學知識及個人認識可能提出溫度、催化劑、濃度等猜想，指導他們采用控制變量法設計實驗逐個驗證。如：實驗1“探究溫度對化學反應速率的影響”，準備好5%的過氧化氫、濃度是1mol/L的氯化鐵溶液等試劑，火柴，燒杯與試管等儀器，將過氧化氫與氯化鐵溶液混合在一起，分別在熱水、常溫、冷水環境下進行實驗，認真觀察實驗現象并總結;實驗2是“探究催化劑對化學反應速率的影響”，準備好5%的過氧化氫，1mol/L的氯化鐵溶液、二氧化錳，分別在過氧化氫中加入適量的二氧化錳與氯化鐵溶液，觀察實驗現象并總結;實驗3是“探究濃度對化學反應速率的影響”，準備好濃度是1mol/L的硫代硫酸鈉，濃度分別是1mol/L和5mol/L的硫酸，儀器有量筒和試管等。讓1mol/L和5mol/L的硫酸分別同硫代硫酸鈉反應，同樣觀察現象并歸納結論。實驗是學習化學的根本所在，在課堂教學中，教師需要實驗教學的設計與實施，再加上實驗本身就是化學教學的一個重要手段及關鍵的證據來源，通過三組對比實驗的操作，學生借助控制變量法發現在不同條件下化學反應速率的變化情況，了解相應的因素，培養他們的觀察和探究、分析與辯證，以及概括與歸納等能力，使其真正感受到化學反應速率是能夠調整、改變與控制的[4]。

4.分析歸納，概括規律

教師組織學生在小組內針對以上學習環節進行自由交流，采用小組內部合作，小組之間交流，學生自我評價和相互評價，以及質疑和釋疑等方法，帶領他們慢慢地建構起完整的化學知識體系，使其結合剛才的實驗來類比和遷移，舉一反三地分析還有哪些因素會影響到化學反應的速率。學生在獨立思考與合作探究中勇于提出個人看法和見解，暢所欲言、各抒己見，思維發生碰撞與交流，最后，師生一起總結化學反應速率的相關規律，包括：在其他條件不變時，增大反應物濃度，可以增大反應速率;如果化學反應可逆反應，升高溫度，正、逆反應速率均加快，降低溫度，正、逆反應速率都減小;運用催化劑可以把化學反應所需的能量降低，把更多的反應物的分子變得更為活躍，有效增加單位體積內反應物中活躍分子所占的比重，因而使反應速率加快。讓他們發現影響化學反應速率的因素有物質濃度、環境溫度與催化劑等，初步學會調控化學反應速率的快慢[5]。

5.解決問題，拓展應用

教師可設置以下練習題：工業制取氨氣時為什么要適當升高溫度與增大壓強？冶煉礦物時將原料粉碎的原因是什么？將過量的鋅粒放入濃度是3mol/L的硫酸中，反應一段時間以后為什么氣泡會明顯變少？又往容器中添加一些濃度適當的硫酸，為什么氣泡明顯變多起來？引導學生利用本節課所學知識展開分析與探討，使其意識到學習化學反應原理是十分重要的，可以為解題提供更多支持，且將化學教學與人類生產生活相關聯，強化他們的社會責任感，促進科學的發展。

（二）化學反應限度教學設計

1.創設情境，實驗探究

教師先演示實驗：往4ml的0.1mol/L的碘化鉀溶液中加入1mol/L的氯化鐵溶液，充分震蕩后靜置，學生可以看到溶液顏色由棕黃色變淺綠色，原因是鐵離子顯棕黃色，亞鐵離子顯淺綠色，寫出相應的離子方程式;然后往上述溶液中加入2ml的四氯化碳，用力震蕩后放置一會，可以明顯看到有分層現象，上層是清液，下層是沉淀物;接著取清液于試管中，滴入適量的亞鐵氰化鉀。讓他們提出假設現象、說明理由，并證明假設的現象，且加以解釋。如此，教師借助實驗創設問題探究情境，引出新知識，從學生較為熟知的化學反應著手，利用實驗操作提供大量的感性材料、宏觀現象與實驗事實，靈活運用多種方法助推他們了解什么是化學反應限度，使其深入探究化學的內涵和本質，深層次認識化學反應。順勢引出化學反應限度，培養學生的科學探究和創新意識，讓他們繼續參與到化學學習活動中[6]。

2.介紹事例，建立概念

教師給出化學反應限度的概念，即為研究可逆反應在一定條件下所能達到的最大程度，也就是化學反應的動態平衡;可逆反應則是在同一反應條件下，不僅能向正反應方向進行，還能向逆反應方向進行的化學反應。如：氮氣與氫氣反應制取氨氣、二氧化硫與氧氣反應制取三氧化硫、二氧化氮與四氧化二氮之間等，帶領學生分析、交流與探討這些與眾不同的化學反應，使其切實感受到化學反應限度的存在，著重培養他們的平衡思想與變化觀念，進一步建立化學反應限度的概念。

3.總結歸納，概括規律

教師以“可逆反應二氧化硫與氧氣反應制取三氧化硫”設置探究活動：在一定條件下，向一體積一定的密閉容器中通入一定量的二氧化碳與氧氣，請分析下列問題：反應開始時，正反應與逆反應速率是否一樣（提示：此時反應速率與濃度有關）？在反應進行過程中，正逆反應的速率有何變化？最終的狀態是什么樣？是否可以通過圖示的方式來描述變化過程？學生通過在小組內合作討論，發現當反應剛開始時，反應物的濃度是最大的，正反應速率也更大;當生成物濃度最小時，逆反應速率最小;在反應過程中，反應物的濃度和正反應速率均在減少;生成物濃度最大時逆反應速率最大;當正、逆反應速率不發生變化時，反應物與生成物的濃度均不變化，最終達到平衡狀態。如此，學生通過分析上述化學反應過程，自然而然地構建出化學平衡概念，總結與概括化學反應限度的規律，增強他們推理分析、模型認知的素養，有助于核心素養的形成[7]。

4.設置問題，拓展應用

教師利用多媒體設備播放建筑物定向爆破與煉鐵高爐尾氣的視頻，設置問題：結合建筑物定向爆破這一現象可以獲得哪些結論？怎么提升煤的燃燒率？引領學生結合本節課所學的知識展開分析與交流。基于現實的生產生活，重點培養學生分析與處理問題的能力，使其充分意識到化學科同實際生活之間有著密切聯系，真正感受到化學知識的實用性，并激發學生的社會責任意識，使其形成端正的科學觀念，繼而助推其化學核心素養的發展。

結束語

總而言之，核心素養是教育領域的基本理念，在高中化學課堂教學中，教師應把握好化學學科核心素養的幾大維度，將其融入多個教學環節中，以學生的知識基礎與原有認知為課堂教學的發起點，從多個方面滲透核心素養的培養，帶領學生學習化學知識與技能的同時，使學生的內心受到熏陶和感染，培養學生的綜合素質，使其健康成長與全面發展。

參考文獻

[1]侯恩卿.核心素養培養理念下的高中化學課堂教學實踐研究[J].天天愛科學（教學研究），2022（4）：45-46.

[2]盧榮春.探究核心素養培養理念下的高中化學實驗教學策略[J].天天愛科學（教學研究），2022（4）：65-66.

[3]伍丹丹.化學核心素養下的高中化學高效課堂模式研究[J].知識文庫，2022（7）：145-147.

[4]趙春林.淺談核心素養培養背景下創新高中化學教學的途徑[J].天天愛科學（教育前沿），2022（3）：41-42.

[5]胡紅拓.新高考下高中化學核心素養在課堂教學中的培養探究[J].數理化解題研究，2022（6）：113-115.

[6]楊海星.在高中化學教學中培養學生核心素養的策略研究[J].天天愛科學（教育前沿），2022（2）：93-94.

[7]王景國.高中化學教學中對學生滲透化學核心素養的策略探究[J].學周刊，2022（3）：19-20.