應用信息技術將化學核心素養融入課堂的實踐與思考

摘 要：化學核心素養是學生發展核心素養的重要組成部分，以“難溶物質的沉淀溶解平衡”為例，采用知識遷移的學習方式，應用不同的信息技術，將化學核心素養有效地融入化學課堂，從而達到新課程標準中所要求的學生終身發展、可持續發展的教學目標。

關鍵詞：化學核心素養;沉淀溶解平衡;信息技術;知識遷移

化學核心素養是學生發展核心素養的重要組成部分?；瘜W核心素養是指從化學學科的角度促進學生的終身發展，以化學知識、化學思維、化學觀念等為基礎而形成的具有化學學科特征的素養[1]。將核心素養融入化學課堂，不僅是達成課程標準的課程目標，也將促進學生未來的發展。將化學核心素養融入課堂，是一線化學教師的責任和義務。

在信息技術高速發展的今天，信息技術是一種為一線教學服務的技術。信息技術的使用不僅僅是為了使用而使用，更是為了服務于教學、提高課堂效率。筆者以“難溶物質的沉淀溶解平衡”為例，知識遷移的教學方式，探討應用信息技術將核心素養融入化學課堂的實踐。

一、對照課程標準，提出問題

2003年課程標準中對“沉淀溶解平衡”教學內容的要求是：能描述沉淀溶解平衡。老師上課就從實驗入手，通過實驗讓學生了解不溶的物質還是有部分物質溶解水中，從而引出介紹物質的溶解性和沉淀溶解平衡;接著就建立沉淀溶解平衡;建立平衡后提出用平衡的研究方法也適用于研究沉淀溶解平衡。這種課的模式讓學生直觀感受到了沉淀溶解平衡的存在，但是由于課堂條件的限制，碘化鉛溶于水中之后，靜止一段提取上層的澄清液，在沒有離心機的幫助下，要花費比較多的時間才能得到相對澄清的溶液，因此很多老師為了趕時間，不做該實驗，學生就失去了一次直觀了解難溶物質溶解過程的機會，學生被動接受知識，不僅很難達成核心素養，還影響了學生對于核心知識的掌握。同時，平衡的建立過程也僅是通過方程式和v-t圖表明建立沉淀溶解平衡，至于微觀如何建立，學生很難達成統一的認知[2]。沉淀溶解平衡也是化學平衡的一種，如何實現原有化學平衡的知識向沉淀溶解平衡知識的遷移，也是教學的重難點。

2017年的課程標準中對“沉淀溶解平衡”教學內容新做了修訂：認識難溶電解質在水溶液中存在沉淀溶解平衡;了解沉淀的生成、溶解和轉化。新增加的內容就要求學生在學習過程中更加注意過程性的學習。那么，如何將化學核心素養有機融入課堂，幫助學生有效落實“變化觀念和平衡思想”的核心素養，深入了解“宏觀辨識和微觀探析”的核心素養？成為這節課要思考的問題。筆者通過教學實踐得到應用信息技術，將化學核心素養融于課堂，做到核心素養的有效落實，并讓學生對難溶物質的沉淀溶解平衡建立思維模型，實現從化學平衡到沉淀溶解平衡的知識遷移[3]。

二、參照課程標準，明確教學目標

參照2017年的課程標準，確定了“難溶物質的沉淀溶解平衡”的教學目標，從目標實現核心素養和教學內容的相融合?；瘜W核心素養包括五個方面，筆者根據核心素養制訂了本節課的教學目標。

（一）宏觀辨識與微觀探析：通過信息技術給的信息中了解沉淀溶解平衡的微觀實質和宏觀表象。

（二）變化觀念與平衡思想：認識難溶電解質的溶解平衡是有一個限度。多角度、動態地分析難溶物質的溶解平衡。

（三）證據推理與模型認知：通過收集實驗數據，構建認知模型，并學會應用模型。

（四）科學探究與創新意識：應用信息技術，設計實驗方案并探究影響沉淀溶解平衡的因素。

（五）科學態度與社會責任：通過實驗探究體會科學探究的艱辛和通過溶洞形成原理體會社會責任感。

在教學過程中，利用信息技術，將化學核心素養融入到課堂中，以期達到教學目標的同時讓學生可以發展性地學習化學。

三、應用信息技術，精心組織教學

為了落實教學目標，有效地在化學課堂中實現化學核心素養，筆者精心組織教學，設計了復習回顧→新課引入→新舊知識遷移→建構解題模型教學環節。

環節一：復習回顧

課前5分鐘播放微課“化學平衡移動和弱電解質的電離平衡”。重點內容1.影響化學平衡的因素2.平衡常數的計算及影響因素3.溶液中離子反應的各種平衡常數的歸納。通過舊知識的復習回憶，在后續學習中對新知識產生遷移。

設計意圖：知識的回顧對新內容的知識學習有知識遷移的作用，但是這部分內容不宜占用課堂過多的時間，因此這個環節可以借助信息技術制作微課，課前讓學生看微課，通過微課復習，節約了課堂時間，并且提高了課堂效率。并且微課制作中，教師不僅更容易控制時間，對復習的內容也具有針對性，重點內容更加突出。

環節二：引入新課

用“工業生產中因為水質不行引起鍋爐水垢過多，最后導致生產事故”的新聞和鍋爐水垢的圖片，提出問題：鍋爐的水垢的主要成分碳酸鈣、氫氧化鎂和硫酸鈣，可以用酸除去碳酸鈣和氫氧化鎂，硫酸鈣怎么除去呢？引出本節的課題，并激發學生的學習興趣。隨后播放工業生產上除水垢的視頻，通過視頻學生了解難溶物質不少完全不溶解于水中，難溶物質在水中存在沉淀溶解平衡。

設計意圖：問題的提出吸引學生提高聽課注意力，在課中滲透入了社會責任感的化學核心素養。

環節三：新舊知識遷移

（一）建立沉淀溶解平衡觀念。再難溶解的物質都具有一定的溶解度。

舊知識回顧：回顧初中知識點溶解度和溶解性的關系，對難溶物質的概念進行界定，也是對這節課要研究的對象進行界定。

新知識的構建：難溶物質在水中存在沉淀溶解平衡，讓學生構建起沉淀溶解平衡的概念。為了加深知識構建過程，深入“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養的融入，用希沃制作沉淀溶解過程的動畫，通過動畫讓學生直觀形象地認識到平衡的建立過程。同時用希沃畫圖工具畫出“沉淀溶解曲線”。動畫和現場畫圖實現了從微觀到宏觀的過程。

設計意圖：動畫的應用讓學生從看到宏觀存在的平衡切換到微觀看到晶體表面的離子在水分子的作用下開始進入水中，水中的離子在引力作用下也逐漸吸引到晶體表面。當溶解速率和沉淀速率達到相等的時候，就建立了沉淀溶解平衡狀態。從動畫中，學生從微觀的探析中了解宏觀的現象，在教學過程中滲透核心素養。

新知識鞏固：應用智慧課堂讓學生當場書寫硫酸鈣、氯化銀和氫氧化鐵的沉淀溶解平衡方程式。隨機選擇學生的練習教師拍照上傳、投屏，全班進行評價。評價過程也可借助優化大師進行隨機抽人回答問題。

設計意圖：通過學生隨堂練習進一步建立“證據推理與模型認知”的核心素養。應用智慧課堂和優化大師等信息技術，在課堂上對學生的評價更為客觀和直觀。

（二）影響沉淀溶解平衡的因素

把原有影響化學平衡移動因素是知識點遷移到沉淀溶解平衡上。沉淀溶解平衡也是化學平衡的一種，所有影響化學平衡的因素都直接影響到沉淀溶解平衡。但是沉淀溶解平衡是在溶液進行的平衡，壓強不能影響平衡移動;沉淀溶解過程中沒有必要使用催化劑，因此在考慮影響因素的時候也不需要考慮催化劑。

探究實驗一：趁熱過濾碘化鉛懸濁液。（碘化鉛為黃色固體物質）

實驗中發現，不僅在漏斗上留有黃色的碘化鉛固體，過濾后鐵架臺上的大燒杯得到的不是澄清溶液，而是黃色的懸濁液。

繼續探究：加熱過濾后大燒杯中的懸濁液，發現液體變澄清。得出結論：升高溫度，碘化鉛的懸濁液變澄清，說明升高溫度，沉淀溶解平衡朝溶解方向移動;溫度再次降到常溫，澄清的溶液中出現渾濁，說明沉淀溶解平衡朝沉淀方向移動。過濾過程溫度下降，平衡朝析出沉淀方向移動，所以過濾過程，大燒杯中得到的是渾濁的液體。

設計意圖：實驗直觀重現了溫度對沉淀溶解平衡的影響。通過把課堂使用原有實驗進行改造和重新實驗設計和探究，培養學生的科學探究精神和創新意識。

探究實驗二：配置飽和氯化銀溶液，在氯化銀溶液中分別加入氯化鈉溶液、硝酸銀溶液和碘化鉀溶液、氯化銀固體。觀察實驗現象。發現分別產生白色沉淀、白色沉淀和黃色沉淀，說明氯化銀的沉淀溶解平衡向溶解方向移動生成銀離子，銀離子與其他離子反應，生成沉淀。加入氯化銀固體的溶液沒有渾濁，說明平衡不移動。

設計意圖：通過實驗，學生進一步認識到氯化銀的沉淀溶解平衡體系，學生直觀感受到溶液中存在著離子，離子在外加離子的作用下，濃度發生變化，從微觀和宏觀的角度感受平衡體系，促進了“變化觀念與平衡思想”核心素養的養成。

環節四：建構解題模型

（一）用已掌握的新知識來解決日常中遇到的問題

解釋應用：溶洞的形成。

先播放溶洞形成的視頻，教師再用化學方程式從反應原理的角度進行解析。溶洞形成于石灰巖地區，地下水長期侵蝕形成的。石灰巖主要成分是碳酸鈣，碳酸鈣是難溶于水的電解質，碳酸鈣電離出鈣離子和碳酸根離子，建立沉淀溶解平衡。當石灰巖地區的水流中二氧化碳濃度增大時，二氧化碳和水與碳酸根子發生反應，生成碳酸氫根離子，碳酸鈣的沉淀溶解平衡朝碳酸鈣溶解的方向移動，碳酸鈣生成可溶于水的碳酸氫鈣，隨水流帶走，侵蝕出洞穴;當二氧化碳濃度減小或者溫度升高時，碳酸氫根離子反應平衡朝生成碳酸根離子方向移動，碳酸鈣的平衡朝著碳酸鈣沉淀的方向移動，碳酸鈣被堆積，生成鐘乳石或者石筍，這樣就形成了溶洞。

設計意圖：應用化學理論解釋日常中的問題，讓化學回歸于生活，學以致用才是學習的最終目標，不僅激發了學習化學的興趣，還賦予了化學生活化的氣息，從而達到強化學生社會責任感的教育目標。

知識遷移：難溶電解質的沉淀溶解平衡用平衡常數來描述，平衡常數稱為溶度積常數，簡稱溶度積。

解決實際問題：已知：Ksp（CaCO3）=1×10-10 ? ? ? ? ?Ksp（CaSO4）=9.0×10-6

往飽和硫酸鈣溶液中加入0.1mol/L的碳酸鈉溶液，硫酸鈣的沉淀溶解平衡會發生移動嗎？

已有知識遷移：判別化學平衡移動的方向可以借助于濃度商和平衡常數的關系。一般來說，濃度商和溶度積相等，沉淀溶解平衡;濃度商大于溶度積，沉淀溶解平衡生成沉淀;濃度商小于溶度積，沉淀溶解。

在硫酸鈣的溶度商為9.0×10-6的硫酸鈣飽和溶液中，鈣離子的濃度為3×10-3mol/L，往飽和硫酸鈣溶液中加入0.1mol/L的碳酸鈉溶液后，溶液中溶度商Qc=c（Ca2+）.c（CO32-）=3×10-3mol/L×0.1mol/L=3×10-4，大于1×10-10，濃度商大于溶度積，平衡往生成沉淀的方向移動，生成沉淀。

對于碳酸鈣的沉淀溶解平衡體系，平衡往沉淀方向移動。移動過程中鈣離子的濃度下降，導致了硫酸鈣的沉淀溶解平衡往溶解方向移動。這就解釋了水垢中的硫酸鈣，只能先浸泡在飽和碳酸鈉溶液中，轉化成碳酸鈣后，再用酸處理。

設計意圖：利用建構的模型來解釋課一開始就提出的問題，教會學生用化學理論模型解決生活或者生產中的問題，進一步落實“科學精神和社會責任”“變化觀念與平衡思想”的學科素養。讓學生體會科學研究的艱辛，培養學生探究精神和正確對待問題的態度。

四、反思

本節課目的在落實2017年課程標準中對于沉淀溶解平衡的內容要求，并實現核心素養

融入教學課堂，最后達到學生終身發展、可持續發展的目標。

（一）利用信息技術，優化課堂結構，發展核心素養

信息技術是高效的教學輔助手段，尤其是遇到抽象，或者微觀問題的時候，信息技術的使用無疑是對課堂結構起到優化作用。讓學生更好地理解宏觀和微觀之間的關系，體會變化與發展的學科素養。

（二）依托課堂實驗，突出學科特點，發展核心素養

化學實驗是化學課堂的一大特色，化學實驗的操作，讓學生最直觀地認識到化學變化的本質。實驗中的定性和定量分析，也培養了學生從不同的角度觀察事物，學會從不同的角度收集證據，分析證據，從而達到證據推理素養的發展。

（三）再現真實情境，解決實際問題，發展核心素養

學習的目的就是為了能發展解決問題的思維，最終應用于生產和生活實際中去。真實情境的再現，不僅有代入感，更是在解決問題的過程中增加了科學態度和社會責任感的核心素養的養成。

（四）構建知識模型，引導認知過程，發展核心素養

構建知識模型，學會發現問題，從而分析問題，最后解決問題是對事物的認識過程，也是學生探究精神和模型認知的核心素養形成的過程。

結束語

總之，在課堂教學中落實化學核心素養是必要的，在課堂中有機融入核心素養需要不斷地實踐和反思。

參考文獻

[1]黃遠洪.高中化學核心素養中科學精神與社會責任的培養探究[J].廣西教育，2018（6）：74-75.

[2]徐光偉.談“科學精神與社會責任”化學科學核心素養的培養[J].中學教學參考，2019（3）.

[3]王愛麗.基于化學學科核心素養培養的教學實踐與反思：以“化學平衡的移動”教學為例[J].福建基礎教育研究，2020（1）.

作者簡介：黃中怡（1977— ），女，漢族，福建福州人，福建省福州銅盤中學，中學一級，教育碩士。研究方向：高中化學教學。

本文系福州市2020年教育信息研究課題：新高考背景下應用信息技術精準理化分層教學的研究。（立項編號：FZDJ2020A18）。