發展學科核心素養的化學教學實踐

呂建勛

摘 要：隨著高中新一輪課程改革，按照化學新課程標準提出的學科觀念、學科思維、學科實踐和學科價值，以高中氧化還原反應為例，采用項目教學方式，利用信息化手段，強化學科融合，建構高中化學學科素養，實現由學科本位向發展學生核心素養的育人本位的轉變。

關鍵詞：學科素養;項目式教學;信息化;深度學習;學科融合

基于核心素養的高中新一輪課程改革，指明化學課程教學應該按照《普通高中化學課程標準》提出的學科觀念、學科思維、學科實踐和學科價值建構高中化學學科素養[1]，探索以實際生產生活為材料，以學科核心素養為宗旨，精心組織教學內容，優化課程，創建真實問題情境，采用精準教學方法，實現課程教學由學科本位轉向發展學生素養的育人本位。

一、采用項目式教學方式，設置真實情境——問題培養學生解決問題的能力

2017年版化學新課標提倡教師在學科教學過程中應該努力培養學生的自主學習能力、探究學習能力和合作學習能力，倡導教師主動探索“素養為本”的教學模式和策略，實現從“知識”向“素養”的育人本位的轉向。采用項目式教學方式，設置“真實情境——問題”教學，鼓勵學生獨立思考并相互討論，引導學生綜合運用學科知識學會認知與思考，共同尋找解決問題的最佳方法和途徑，實現學生學習方式的轉變，增加學生之間合作意識，使課堂任務既能圓滿完成，又能建構解決真實問題情境。

筆者在實施魯教版普通高中教科書必修1第2章第3節“氧化還原反應”一課教學時，從展示生活中銅及其化合物的系列反應真實情境出發，讓學生經歷六個挑戰性任務及活動，使學生認識氧化還原反應的視角從得失氧角度轉化到宏觀層面的化合價升降，通過問題設置、問題討論、實驗探究、交流研討等環節，使學生認識氧化還原反應達到微觀層面的電子轉移這個頂峰，并深刻認識電子轉移是氧化還原反應的本質。通過問題的產生、問題的剖析和問題解決，將學生從理論認識轉化到實際應用，不斷提升學生的能力水平，建構學生用化學的視角發現問題、分析問題和解決問題的思路。

下面談談筆者是如何通過設計任務或活動達到培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力的。

第一項任務或活動：“多媒體展示銅及其化合物的系列反應。[活動1]分別寫出相應的四個反應的反應方程式：1.加熱條件下銅與氧氣的反應;2.往灼熱的氧化銅通入氫氣;3.鐵與硫酸銅溶液發生置換反應[2];4.氫氧化銅與稀硫酸發生反應。[任務1]判斷上述反應是否為氧化還原反應。”通過創造真實情境，引發學生對氧化還原反應的關注，本項任務嘗試旨在讓學生發現氧化還原的特征。

第二項任務或活動：“[任務2]標出反應前后各元素的化合價。[活動2]交流討論：1.在上述四個反應中，銅元素的化合價是否都發生了變化？2.前三個反應與第四個反應的特征有何不同？3.前三個反應與后一個反應有何不同？4.含有銅元素的物質在這些反應中各表現出什么性質？[3]”該活動項目引導學生從化合價的角度認識氧化還原反應[4]，學生在相互交流討論中發現，很多氧化還原反應并沒有氧氣或氧元素參與，可見根據反應是否得失氧進行判斷氧化還原反應的方法是不科學的。學生在重新尋找問題的解決方法時又發現一個共同點：如果是氧化還原反應，反應過程中肯定有元素的化合價發生了變化。通過這種遞進式的項目式學習，學生逐漸認識到如果反應過程中元素的化合價發生變化，即為氧化還原反應，達到深度學習的目的。

第三項任務或活動：“[任務3]閱讀課本64頁第三段有關氧化還原反應的內容。[活動3]運用所學從化合價的變化角度分析鐵與硫酸銅反應過程中的氧化反應和還原反應。”任務3的目的是培養學生閱讀理解能力[5]，通過學生的閱讀認識氧化反應、還原反應、被氧化和被還原等概念，同時能遷移運用于活動3。由于學生的知識、技能、學科素養不同，學生在討論過程中會給出不同的答案，有合理的，有不合理的，甚至有很多離奇的。當然有不少學生通過閱讀，能通過分析反應前后元素化合價的變化，正確判斷氧化反應和還原反應。學生分析如下：由于鐵元素的化合價由0價升到+2價，所以鐵發生氧化反應，鐵元素被氧化，而硫酸銅中銅元素的化合價由+2價降到0價，判斷反應中硫酸銅發生還原反應，銅元素被還原[6];由于學生的能力水平各不相同，表現在閱讀能力、概念理解、信息的獲取能力和語言敘述能力的不同，因此，學生的結論各不相同，甚至張冠李戴。教師在活動中應注意引導，多加鼓勵，增強學生參與解決問題的信心。通過活動3學生的自學能力和真實情境下解決問題的能力得到提高，學生的語言水平也得到加強。

第四項任務或活動：“[活動4]利用鐵與硫酸銅溶液構成的原電池進行實驗。[任務4]交流研討，根據實驗現象你能認識到鐵與硫酸銅反應的本質是什么嗎？”通過實驗，學生發現實驗中電流表指針發生偏轉、鐵片變細、碳棒有紅色物質析出和溶液藍色變淺等實驗現象，學生對此進行小組研究討論，最終得出下列分析：鐵片變細、碳棒有紅色物質析出和溶液藍色變淺說明鐵與硫酸銅反應生成了銅和硫酸亞鐵;根據電流表指針發生偏轉方向判斷電子由鐵片流向碳棒，實驗說明反應過程中鐵失去電子生成二價鐵，鐵元素的化合價升高，硫酸銅溶液中銅離子得到電子變成單質銅，銅元素的化合價降低。通過該活動學生認識到鐵與硫酸銅反應的本質是電子的轉移。該活動利用實驗設置問題情境，激發學生對問題刨根問底的欲望，培養學生透過現象看本質的思維模式。

第五項任務：“[任務5]根據元素化合價變化交流討論：鈉與氯氣反應、鐵與硫酸銅反應電子的轉移。”任務5通過學生對鈉與氯氣反應及鐵與硫酸銅溶液反應的電子的轉移分析，加深學生對氧化還原反應的實質是電子轉移的理解，并建構氧化還原反應中物質所含元素化合價升高（降低）與其相應原子失去（得到）電子的關系，知道氧化劑（還原劑）是指反應物在過程中有元素得到（失去）電子化合價降低（升高）的物質，體現該元素的氧化性（還原性）[7]。隨著項目任務的逐漸深入，建立了氧化還原體系中氧化劑、還原劑、氧化反應、還原反應和化合價升降與電子得失之間的推論關系，構建了學生分析氧化還原反應的模型，使教學從讓學生“認知”轉向培養學生“解決問題”的核心素養能力，提升了學生證據推理和模型認知的化學學科核心素養能力[8]。

第六項任務：“[任務6]歸納總結今天學習內容。”通過該項目活動提高學生總結提煉能力、有效溝通和學術表達能力，同時通過該任務使碎片的知識清晰化、整體化，增強學生學習的獲得感。

項目式教學利用項目活動和課題任務驅動，通過教學流程設計和實踐，讓學生利用中學化學大概念，從學生最近發展區出發，利用情境問題，引發學生學習熱情，激發學生參與問題探究的興趣，自發參與其中，設置項目任務一環緊扣一環，由淺入深，隨著活動的進行，問題得到解決，最終再將獨立的、零散的知識進行歸納重整，形成清晰的有效整體，有效促進學生對知識進行內化與整合，提高學生的知識遷移能力。學生在這種方式中獲得獨立思考的時間，同時得到組織語言能力的機會，在自信中學會了發現問題、分析問題、解決問題的模式，化學核心素養得到發展。

二、采用小組合作方式，學生角色從“我”轉變到“我們”，培養團隊合作精神

新課標提倡教師在教學過程中積極創設益于學生身心發展，有益于學生科學研討的情境，并積極引導學生通過協作和探究共同完成項目學習任務。這里的協作主要是指教師和學生之間，學生和學生之間的相互合作。以“認識氧化還原反應”為主題的項目式課堂教學，教師在教學過程中將六人分成一小組，組織學生以小組為單位對項目任務進行集體分析探討、歸納總結，小組成員發揮各自作用，積極參與項目活動，共同尋找問題、分析問題、解決問題。事實證明，在教學過程中不管是交流研討氧化還原反應的判斷方法，還是分析銅及化合物四個反應的元素化合價變化;不管實驗探究氧化還原反應的本質，還是定義氧化劑、還原劑、氧化反應和還原反應;不管從元素化合價這個宏觀層面認識氧化還原反應，還是從電子得失轉移這個微觀層面辨識氧化還原反應，團隊合作下完成的效果比個人獨立完成得好。事實證明小組合作方式，讓學生從以往獨立的學習者轉變成為集體活動的組織者和參與者，實現了學生角色從“我”到“我們”的轉變，讓學生真正成為學習的主角，體現參與價值，培養學生團隊合作精神，體現了化學課程有助于學生形成未來發展需要的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。

三、利用實驗探究手段、教育信息化手段，創設學習情境，促進學生深度學習

科學探究是人類了解自然，解疑釋惑的重要手段和方法，培養學生創新意識的突破口，利用實驗探究手段，增強學生科學探究意識，使學習深度融合。在課堂教學中，利用“鐵與硫酸銅溶液構成的原電池”進行的實驗探究，創造真實的實驗情境，激發了學生探究的興趣，學生通過實驗現象變化，發現問題，提出假設，并進行分析研討，最終得出電子轉移是氧化還原反應的本質的結論，通過實驗將抽象問題具體化，方便問題的解決，促進了學生深度學習。

現代教育技術日益完善，教育信息化手段日漸成熟，合理利用現代信息技術，為化學教學創設更多真實學習情境，提供有用素材，不但能激發學生對化學知識的興趣，而且能使學習更方便、更深入。筆者在氧化還原反應教學過程中運用多媒體技術展示了金屬冶煉、廚房中的鐵鍋出現紅棕色的斑跡、化學電池和被氧化蘋果等素材，形象生動地讓學生體會到反應就在身邊，增強學生對日常生活中的氧化還原反應的感性認識。為了更方便探究氧化還原反應的實質，筆者還通過制作FLASH動畫“鈉和氯氣生成氯化鈉”和“鐵與硫酸銅溶液構成的原電池原理”，使抽象過程具體化，引發學生學習興趣，有利于學生對微觀世界的探知，豐富學生的知識面，拓展思維深度，形成化學學科觀念。

四、通過跨學科教學培養學生適應未來社會發展的綜合能力

科學知識不是獨立于某一學科，要實現知識向能力的轉化和飛躍，關鍵是要認真分析科學知識具有的價值，在教育過程中要挖掘和發揮學科知識的價值，必須通過跨學科教學，學生獲得認識價值、應用價值、信息價值和情感價值，才能建構完整的價值體系。教學案例“認識氧化還原反應”教學正是將氧化還原反應構建在化學、歷史、生物和物理等不同領域，并利用相關學科的概念做知識鋪墊，通過搭建知識橋梁，整合關聯學科知識，以項目和任務驅動學生進行合作探究，培養學生樹立正確的價值觀，幫助學生在面對現實生活情境時，嘗試運用跨學科理念，去分析問題、提出問題和解決問題，實現化學學科教學從學科和知識本位向發展學生核心素養的育人本位轉變。

五、項目教學反思和改進

本章以“認識氧化還原反應”為項目任務，以銅及其化合物四個反應探究為主線，沿著探究物質性質的思路和方法，先讓學生通過分析四個反應前后元素化合價變化，尋找氧化還原反應的特征。再通過實驗探究產生的實驗現象，建立透過現象分析本質的思維方式，最終在真實任務情境下，建構學生分析問題、解決問題過程的思維模型，并利用方法導引進行模型的應用，達到內化知識，外顯思維的目的。

為了落實“科學探究與創新意識”核心素養，筆者努力在項目教學中開展有學生參與的問題分析和實驗探究，但對學生而言，由于思考時間有限，所以在獨立思考問題、回答問題及拓展思維受限，同時因為回答問題或完成項目任務時需要花費較多時間，使教學任務無法及時完成，因此可以通過設計預習學案，讓學生對項目任務或活動有所準備，提高教學的針對性和有效性。

結束語

為培養學生學科核心素養，教師需要深度領會新課程標準，科學制訂教學目標，結合生產生活實際，采用合適的教學方式。項目式教學通過創設真實學習情境，設置任務或活動，運用實驗探究、交流研討、歸納總結等方式，培養學生科學思維，拓展學生學習途徑，讓學生真正領悟化學學科思想觀念，使學生進入深度學習，真正落實學科核心素養培養。

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）[S].北京：北京出版社，2018.

[2]劉永志.基于學科核心素養的高中化學教學實踐路徑：以“氧化還原反應”教學為例[J].福建教育學院學報，2021，22（5）：61-63.

[3]王磊.普通高中教科書：化學第一冊（必修）[M].濟南：山東科學技術出版社，2019：67-68.

[4]江合佩.化學學科核心素養與教學設計[M].福州：福建教育出版社，2020.

[5]吳星.從三維目標走向核心素養[J].化學教學，2017（1）：3-7.

[6]林秉珠.基于“證據推理與模型認知”素養培養的化學課堂教學策略研究[J].考試周刊，2020（1）：11.

[7]張夢俠.基于化學學科核心素養高中化學課堂教學策略[J].數理化解題研究，2021（27）：96-97.

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