“變化觀念與平衡思想”素養在高中化學教學中的落實研究

景亞平

一、 導論

(一)研究背景

我國正處于教學改革的關鍵時期，在2017年度，教育相關部門參考“學生發展核心素養框架”，根據化學這一學科的基本特征出臺了普通化學課程標準，其中著重強調了化學學科的核心素養。不斷提高學生核心素養，是立德樹人與落實黨教育方針的關鍵舉措。從這一角度來看，在教學的過程中引入“變化觀念與平衡思想”，可以顯著提升高中生的綜合素養。全面貫徹學科核心素養培養目標，從而培養復合型人才。根據化學核心素養在化學知識中起到的作用與作者實踐，文章針對變化觀念與平衡思想在高中化學教學中的應用展開了全面的分析，希望對以核心素養為導向的化學教學有一定的參考價值。

(二)研究意義

在研究的過程中全面梳理了變化觀念與平衡思想相關的學術研究，并基于各個視角探討了現階段學術界研究變化觀念與平衡思想的基本情況，隨后開展了問卷調查活動，了解到培養高中生變化觀念與平衡思想中的不足之處，最后從不同層次、不同維度進行分析，同時使用更合理、更科學的教學方法，以推動該素養全面落實。

二、 新課標對“變化觀念與平衡思想”的解讀

(一)變化觀念與平衡思想的含義

筆者總結了大量的與變化觀念與平衡思想相關的學術研究，然后對這一概念的定義如下：

在考察化學反應的過程中要基于下述幾種觀點：一是動態平衡，二是聯系發展，三是對立統一，預測某種情況下，物質發生化學反應的概率。

所謂的“變化觀念與平衡思想”，其強調的重心是“變化”。所有的事物在發生變化之前，需要某些必要條件，而這些條件不僅有外部條件，同時也有物質條件，而起到關鍵作用的是物質條件。所謂的“平衡”，實際上指的是一種特殊狀態，也就是說變化至某種程度時的暫定狀態，要想維持這種狀態就要在某種界限內，只要界限發生變化，那么狀態就會發生變化。

化學變化涉及的內容極為廣泛，所以需要基于各個維度來分析化學變化，然后通過化學反應的基本原理來解決具體問題。

(二)變化觀念與平衡思想的水平劃分

筆者在研究的過程中參考了大量的文獻資料，同時分析了新課標變化觀念與平衡思想水平劃分，結合自己的知識體系進一步調整了變化觀念與平衡思想水平劃分，明確了各個級別水平的內容與關系(見圖1)，為后文研究提供參考。

圖1 變化觀念與平衡思想的水平劃分

三、 高中生“變化觀念與平衡思想”的現狀調查

(一)調查目的

調查的目的主要有下述幾個：首先是更全面的掌握培養高中生變化觀念與平衡思想的現狀，其次是掌握其中的不足之處以及現階段高中生對變化觀念與平衡思想的理解，最后是為下文研究提供依據。

(二)問卷設計

1. 設計依據

盡管變化觀念與平衡思想屬于一個比較抽象的概念，但是能夠表現在化學習題上。所以，筆者在設計問卷的過程中，主要是以變化觀念與平衡思想水平劃分為切入點。設計的問卷共由下述幾個部分組成：一是主觀題，二是測試題，三是個人信息。變化觀念與平衡思想水平1～4的內容與題號1～4相對應。

2. 設計流程(見圖2)

圖2 問卷設計流程圖

(三)問卷調查的結果分析

筆者在進行問卷調查的過程中，是以自身工作學校高二學生為調研對象，發放與收回的問卷分別為：60份、54份。在問卷收回之后，筆者基于調研對象各維度答題情況對問卷進行分析。

1. 測試對象的基本情況分析

圖3 測試對象性別比例和是否為重點班比例

根據圖3能夠看出，此次調研對象有各個年級的學生，相對而言分布均勻。但是相較于女生而言，調研對象中男生較多，這一現象主要是因為此次問卷是隨機發放的，且我國新課改之后學生可以自行選擇學科。綜合而言，調研對象個人情況均勻，所以數據較為合理。

2. 測試題解答情況分析

筆者結合變化觀念與平衡思想的水平內容，深入地分析了測試題答題情況：

測試題1：在下列幾個選項中，哪個選項與其他選項性質不同

( )

A. 遙聞梅花香 B. 鐵杵磨成針

C. 月時圓時缺 D. 春有萬物長

圖4 測試題1答題分布情況

上述題目答案是D。該測試題是基于感性認識的理解，主要是為了檢驗學生對變化觀念與平衡思想水平1相關內容的掌握情況。該題主要是根據生活情境，因此相對比較簡單，理論上大部分學生可以答對，但是根據圖4的統計結果能夠發現，答對的學生僅有53.70%。根據這一數據能夠看出，對學生而言，生活情境相關的題項是存在難度的，主要是因為學生無法全面的理解情境，無法掌握情境體現出物質變化的關鍵因素，也可能是由于學生并未全面理解題意，造成誤判。

測試題2：在下列選項中，哪些可以體現出完全的化學反應

( )

①在發生反應之后，物質總能量與發生反應前一致 ②在發生反應之后，物質總質量與發生反應前一致 ③在發生反應之后，分子總數與發生反應前一致 ④在發生反應之后，電子總數與發生反應前一致 ⑤在發生反應之后，原子總數與發生反應前一致

A. ①②⑤ B. ①③⑤

C. ②③④ D. ②④⑤

圖5 測試題2答題分布情況

上述題目答案是D。該測試題應該基于微觀的視角進行分析，主要是檢驗學生對變化觀念與平衡思想水平2相關內容的掌握情況，在這一題中，比較特殊的兩個選項為A與D，兩者之間的差異主要體現在①上。多數學生可以基于微觀的視角來研究化學反應原理以及能量關系，也就是說在發生化學反應的過程中，原本的化學鍵會斷裂，這一過程中是需要吸收能力，而形成新化學鍵會釋放能量，但這一過程中釋放與吸收的能量是不一致的，因此化學反應所表現出來的就是放熱與吸熱。從這一角度來看，只要發生化學反應，那么一定會有能量變化。這一題的答題情況見圖5。

測試題3：【多選】在下列幾個選項中，不正確的是

( )

A. 在光照條件下，氫氣與溴能夠發生反應

B. 通過稀硫酸來水解淀粉，最后加入Cu(OH)溶液，會產生沉淀且呈磚紅色

C. 在常溫下氧氣與納會發生反應，從而產生新的物質——白色固體

D. 在催化劑的作用下與光照條件下，氫氣和甲苯發生反應所產生的新物質不同

圖6 測試題3答題分布情況

上述題目答案是AB。該測試題是以條件與理解為切入點，主要是為了檢驗學生對變化觀念與平衡思想水平3相關內容的掌握情況。該題為多項選擇題，只有將所有的正確答案選出才可以獲得該題的滿分，這也是多項選擇題的難點。通過分析學生的答題情況(見圖6)可以發現，大部分學生沒有答對，且答案分布不集中。誤導學生的兩個選項分別為C與D。結合A選項來看，主要考的是鹵素單質與氫發生反應需要的條件。

測試題4：在下列幾個選項中，正確的是

( )

A. 在分離苯與溴苯的過程中，可以通過水進行

B. 纖維素與淀粉互為同分異構體

C. 植物油氫化過程發生了加成反應

D. 甲烷全部的碳原子都在一個平面中

圖7 測試題4答題分布情況

上述題目答案是C。該題是基于不同維度來進行理解，主要是為了檢驗學生對變化觀念與平衡思想水平4相關內容的掌握情況，答題情況見圖7。A、B、C、D選項主要是檢驗學生掌握的下述幾個知識點：一是學生對分離法應用程度，二是學生對同分異構體這一概念的理解程度與應用情況，三是反應類型判斷，四是有機化合物結構中共面問題。多數學生可以基于各個角度來理解化學變化，并正確作答。但也有一些學生沒有意識到苯與溴苯兩者都屬于有機物，能夠相溶，因此而答錯，從這一角度來看可以發現，學生在分析問題的過程中，會根據選項邏輯進行分析，但是沒有意識到選項中的問題。

3. 試題反應素養水平情況分析

圖8 變化觀念與平衡思想各級水平的正確率分布圖

根據圖8能夠看出學生掌握變化觀念與平衡思想各級水平不同。

筆者在分析學生對變化觀念與平衡思想各級水平內容掌握情況之后，可以更全面地了解其中的影響因素，從而可以更深入地掌握學生變化觀念與平衡思想發展環節的不足，并及時完善，有利于學生更好地發展。

(四)主觀題解答情況分析

為了可以更全面、深入地理解學生通過回答主觀題所體現出來的問題，筆者將學生的答案進行了總結，然后根據題號進行分析。

1. 主觀題1

(1)大部分高二學生能夠根據化學學習進度，基于不同的層次論述自己對化學變化的理解。

(2)有一些學生可以基于宏觀的視角來理解化學變化，并理解化學變化的原理、基本特點以及化學變化前后能量發生的變化。

2. 主觀題2

(1)大部分學生都理解了在化學變化中，條件的重要性，但是并未意識到在發生化學反應的過程中，條件的普遍性影響。

(2)從學生的角度來看，他們在分析化學反映與條件之間關系的過程中，往往會忽略物質性質給化學變化帶來的影響，而更重視的是外部條件給化學變化帶來的影響，也有少數學生指出，對化學變化影響最關鍵的因素是外部因素。

四、 高中化學教學“變化觀念與平衡思想”教學實踐現狀調研

筆者以咸陽市實驗中學兩名化學教師為訪談對象，并展開了訪談活動，詳細地記錄了訪談內容。

(一)訪談問題的設計

1. 訪談問題

問題1：您從事教育工作的年限為？您現階段在什么學校工作，教幾年級？

問題2：您在全面貫徹化學學科核心素養的過程中，主要面臨了什么問題，在后續的教學工作中，將通過何種方法來克服？

問題3：在您的教學生涯中，是否會主動落實變化觀念與平衡思想以及采用先進的教學方法？如有，請您舉例說明，如無，請說明緣由。

問題4：在您的觀念中，對學生而言，變化觀念和平衡思想有什么作用？

問題5：您是如何看待化學變化、相關的條件、平衡與變化之間的關系的？

2. 訪談問題的設計目的

問題1是為了更全面地掌握教師的教學現狀。問題2是為了更全面地掌握化學教師對落實變化觀念和平衡思想的重視程度以及化學教師為此愿意付出的努力。問題3是為了更深入地掌握是否具備先進的教學理念、是否對變化觀念和平衡思想有一個明確的認知、在教學的過程中，是否主動地落實變化觀念和平衡思想。問題4是為了更好地掌握教師自身對變化觀念和平衡思想的看法。問題5是為了掌握教師自身對變化觀念和平衡思想的理解。

(二)訪談結果的整理與分析

筆者將訪談結果進行了梳理與分析，得出結論如下：

首先，現階段在變化觀念和平衡思想落實的過程中仍會面臨一系列的問題，特別是受傳統教學與應試教育這兩個方面的影響。因此在設計高考試題的過程中，需要著重凸顯化學學科核心素養要求，檢驗學生各個維度素養。

其次，作為教師，也要注重自我提升，要不斷地學習理論知識，以化學學科核心素養為切入點來制定教學方案，結合具體情況使用合理的培養模式有利于變化觀念和平衡思想的落實。

最后，從化學學科核心素養的角度來看，變化觀念和平衡思想是其中不可或缺的一部分。所以通過培養學生該素養，能夠使學生更深入地理解化學知識，提高學生的問題解決能力，拓展學生的思維。

五、 基于“變化觀念與平衡思想”的教學建議

(一)鉆研新課標，深度理解變化觀念與平衡思想

新課標中包含以下幾個部分：首先是變化觀念和平衡思想內涵，其次是水平劃分，最后是相關的課程目標等。并且基于下述幾個維度進行論述：一是學業要求，二是教學提示，三是內容要求。因此通過分析新課標，可以使我們基于不同的視角來了解變化觀念與平衡思想，從而促進變化觀念和平衡思想落實。

(二)結合變化觀念與平衡思想開展教學內容研究

結合教學需求采取與之相符的教學模式與內容，以變化觀念和平衡思想為切入點，來分析教學內容，研究變化觀念和平衡思想與教學內容之間的聯系。

(三)開展實驗探究教學，培養學生變化觀念與平衡思想素養

化學學科中最重要的是實驗，通過實驗可以提高學生學習化學的積極性，使學生更深刻地理解化學理論知識。通過實踐可以提高化學學科的可操作性與嚴謹性，從而引發學生思考，拓展學生思維，提高學生的化學能力。所以，結合具體情況來進行實驗教學，可以培養學生變化觀念與平衡思想素養。