高中化學解題教學中滲透核心素養的策略

施揚敏

(福建省寧化第一中學,福建 寧化 365400)

高中化學習題類型多種多樣,與之對應的解題方式也靈活多變.依托解題教學促進學生核心素養發展是一種有效的核心素養培養手段.

1 解題中建構化學模型

建模思想本質是指對問題構建一種認識且有效解決的思想模型,使問題解決更加程序化、模塊化[1].在解題中通過引導學生建構、運用這些化學模型可以提升學生的模型認知能力、推理能力,有效落實學生核心素養的培養.

以化學平衡模型為例,在解題中教師若想讓學生建立具體的思維模型,使復雜問題簡單化,就應結合例題逐步引導學生搭建模型、運用模型.

A.x=2

B.B的反應速率為20%

C.平衡時A的濃度為0.75 mol

D.恒溫達到平衡時容器內壓強為開始的85%

解析在解題中教師可以按照以下步驟引導學生構建模型、解決問題、評價模型.首先,引導學生尋找相關平衡.針對該題,其中涉及到的平衡屬于化學反應平衡.其次,確定影響化學反應平衡的因素或者是應用化學平衡原理.針對該題而言,需要引導學生結合化學反應平衡原理,理清各數量之間的關系,構建化學平衡模型.根據化學方程式,可列出以下關系式子:

平衡式:

起始量/mol 6 5 0 0

變化量/mol 3 1 2 2

平衡量/mol 3 4 2 2

再者,運用化學反應平衡模型解決實際問題.根據各數量之間的關系、化學反應平衡知識能夠得到:

n(D)=v(D)·t·V=0.1 mol·(L·min)-1×5 min×4 L=2 mol

2 依托實驗解題

在實驗類解題教學中要重點從培養學生提出問題及假設能力、實驗方案設計與分析、信息整合與創新等方面入手加強學生科學探究與創新意識的培養[2].尤其是引導學生積極主動完成實驗項目,使其在動手實踐中形成相適應的能力.

例題2鐵在冷的濃硫酸中能發生鈍化.某興趣小組的同學發現將一定量的鐵與濃硫酸加熱時,觀察到鐵完全溶解,并產生大量氣體.實驗室現有下列試劑:0.01 mol/L酸性KMnO4溶液、0.01 mol/L KI溶液、KSCN溶液、3% H2O2溶液、淀粉溶液、蒸餾水,請你協助他們探究所得溶液和氣體的成分.

解析首先,引導學生以現有的條件為依據合理提出猜想,盡量讓學生主動利用已有的條件及所學知識,或者是查閱資料作出合理的假設.針對該題,結合題干信息,鐵與濃硫酸反應生成氣體,但具體成分未知.結合所學金屬鐵的性質及其與硫酸反應的過程,合理提出猜想:①所得溶液中鐵離子包括兩種情況,一種是二價鐵離子,另一種是三價鐵離子.②所得氣體可能是氫氣、二氧化硫的一種或者兩種.其次,大膽實驗,驗證猜想.可讓學生先自主設計實驗驗證猜想,確認猜想結果是否正確,適當鼓勵學生互評,而后教師再對學生的設計方案進行點評,使其找到自身的薄弱點,并對猜想進行優化、完善,從而促進學生嚴謹的科學探究精神的養成.針對該題中的猜想①,題干提供了五種試劑,酸性KMnO4溶液能夠與二價鐵離子反應,出現褪色現象.三價鐵離子可與SCN-結合成配合物,顯血紅色.針對猜想②,結合所學二氧化硫能夠使酸性KMnO4溶液褪色.接下來,教師可讓學生自行總結,并將其歸納成表格.該實驗的實施過程見表格1.

表1 實驗探究過程表

圖1 實驗裝置示意圖

3 依托化學反應解題

基于宏觀辨識與微觀探析的解題教學要求學生在宏觀層面能掌握物質的基本特征,在微觀層面能探究物質內在本質,進而運用正確的化學符號表示出其物質的化學意義.這就要求教師在解題教學中注重從不同層次分析引導學生分析問題,解決問題.

例題3如圖2所示化學反應微觀圖,問①結合圖2,推導出該反應的化學方程為____.

圖2 化學反應微觀圖

解析這道題主要考查的是從宏觀、微觀角度看待化學反應,為了使學生具備多層次認識物質的觀念,結合宏觀、微觀視角解決化學問題.首先,從微觀粒子角度分析圖2,根據圖示,反應前有4個鎂原子、3個碳原子、6個氧原子.其中3個碳原子與6個氧原子組成了3個二氧化碳分子.反應后有2個碳原子、4個氧化鎂分子、1個二氧化碳分子.接下來,運用化學符號表示出來:4個Mg、3個CO2,反應后有1個CO2、4個MgO,2個C.化學反應過程可表示為:

培養學生注重從“宏、微、符”三重表征的角度去認識和理解化學,同時強化守恒觀.從這道題目的解析中不難看出,探究該題需要不斷地變換分析角度,從宏觀、微觀兩個層面入手,對反應中的粒子變化進行分析,分析出其代表的宏觀含義.再從宏觀表現結合所學化學知識,運用化學符號、化學反應原理進行二次分析,得出最終的結論.在這個過程中,學生的宏觀、微觀思維會得到鍛煉,且宏觀、微觀意識也會加強,最終形成良好的宏觀辨識與微觀探析素養.

4 依托生活化題目

科學態度與社會責任的本質是通過理解化學技術、社會、環境之間的關系,形成應有的科學態度與社會責任,一般情況下,多是選擇與生活聯系緊密的題目,將化學知識與生活現象、名人故事等聯系在一起,作為價值觀共享的橋梁.

例題4亞硝酸鈉俗稱“工業鹽”,其外觀、口感與食鹽相似,人若誤服會中毒.現將適量某樣品(成分為亞硝酸鈉或氯化鈉)溶于水配成溶液,分別取少量該溶液于試管中進行實驗.下列方案設計、現象和結論都正確的是( ).

A.先加入少量KClO3溶液,再加AgNO3溶液和足量稀硝酸,振蕩,若產生白色沉淀,則樣品為亞硝酸鈉

B.加到少量KMnO4溶液中,再加硫酸酸化,振蕩,若溶液褪色,則樣品為亞硝酸鈉

C.先加到少量FeCl2溶液中,再加入稀鹽酸酸化,振蕩,若溶液變黃色,則樣品為亞硝酸鈉

D.先加入少量Na2SO3溶液,再加入BaCl2溶液和稀硝酸,振蕩,若產生白色沉淀,則樣品為亞硝酸鈉

分析這一道選擇題在字里行間隱藏了許多的育人功能與素養價值.如從問題的提出角度來看,選擇以亞硝酸鈉為素材,引出其與食鹽的關系及對人體的危害,旨在暗示學生要在日常生活中注意甄別兩種物質,做到健康生活.尤其是凸顯出了問題研究的現實意義,彰顯出了化學學科與社會問題之間的聯系,改變了學生對化學學科的認知.其次,從選項來看,四個選項都是有關鑒定亞硝酸鈉的內容,且還包含了具體的操作步驟,涉及到了多種化學反應及化學物質,需要學生結合所學知識綜合分析、判斷結論是否準確,對培養學生綜合思維能力非常有用.尤其是能培養學生嚴謹、認真的科學態度,養成有利于終身發展的研究習慣.最后,從解決問題的主要方法來看,學生需要依據實驗操作步驟,結合化學變化規律、物質特性判斷實驗現象,其科學探究意識也會增強.

經分析可知,C正確.

高中化學教師應當深入解讀五大核心素養內涵,并采用合理的教學方式將其滲透到解題過程,從而達到提升學生核心素養的目的.尤其是要充分依據例題內容、解題方式針對性地開展核心素養培養,使其能真正形成適應社會發展及終身發展的品質和能力.