基于化學(xué)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)實(shí)踐

為傳播載人航天知識，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣，增進(jìn)學(xué)生對航天航空的了解，學(xué)校組織觀看了天宮課堂，學(xué)生對此表現(xiàn)出極大的熱情。借此，本文以探秘天宮之水為教學(xué)情境，進(jìn)行了一堂以水為主題的復(fù)習(xí)課，帶領(lǐng)學(xué)生從化學(xué)視角認(rèn)識物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)、性質(zhì)應(yīng)用、物質(zhì)的分離提純、化學(xué)變化等一般思路，同時(shí)激發(fā)學(xué)生對物質(zhì)世界的探究欲望。

一、教學(xué)主題內(nèi)容及教學(xué)現(xiàn)狀分析

（一）教學(xué)設(shè)計(jì)背景及主題內(nèi)容

新課標(biāo)明確提出化學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究與實(shí)踐、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的化學(xué)四大核心素養(yǎng)。教師需結(jié)合日常實(shí)際、社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展等方面創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中進(jìn)行深度探究學(xué)習(xí)。在這個(gè)過程中，學(xué)生將逐漸學(xué)會(huì)運(yùn)用元素觀、變化觀等核心化學(xué)觀念和科學(xué)探究策略來解決問題，從而促進(jìn)各項(xiàng)核心素養(yǎng)的整合與發(fā)展。

本教學(xué)單元是魯教版初中化學(xué)教材的第二單元——“探索水世界”，這一單元內(nèi)容緊扣課程標(biāo)準(zhǔn)中的兩大“一級主題”，即第二個(gè)主題“物質(zhì)性質(zhì)及其應(yīng)用”和第三個(gè)主題“物質(zhì)的構(gòu)成與結(jié)構(gòu)”。本單元對水進(jìn)行深入剖析，引領(lǐng)學(xué)生探討物質(zhì)的構(gòu)成、組成、變化、凈化、用途、水資源保護(hù)等，旨在使學(xué)生初步建立起從微觀粒子層面理解物質(zhì)及其變化的基礎(chǔ)觀念，并從化學(xué)角度逐步提升認(rèn)識和解析物質(zhì)世界的能力。

（二）教學(xué)現(xiàn)狀分析

學(xué)生剛開始學(xué)化學(xué)，要感知化學(xué)就在我們身邊，提高對化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，初步體驗(yàn)宏觀現(xiàn)象與微觀世界的聯(lián)系。

二、教學(xué)思想與創(chuàng)新點(diǎn)

在傳統(tǒng)教學(xué)中，復(fù)習(xí)課主要是通過創(chuàng)設(shè)情境回顧基礎(chǔ)知識進(jìn)而構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，再進(jìn)行鞏固應(yīng)用拓展延伸，但這種教學(xué)模式使學(xué)生很難綜合運(yùn)用知識去解決實(shí)際問題。

本教學(xué)設(shè)計(jì)圍繞具體的有社會(huì)意義的主題，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，學(xué)生在真實(shí)情境中進(jìn)行科學(xué)探究，形成研究物質(zhì)的一般思路和方法，達(dá)成核心素養(yǎng)融合發(fā)展。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.通過對水的認(rèn)識，掌握從宏觀及微觀角度認(rèn)識物質(zhì)的能力，建立微粒觀，以便讓學(xué)生能更深入地認(rèn)識身邊的物質(zhì)，認(rèn)識物質(zhì)的變化本質(zhì)。

2.通過實(shí)驗(yàn)或圖示等方法讓學(xué)生學(xué)習(xí)常用的混合物分離提純方法，同時(shí)形成分離混合物的一般思路。

3.既從生活經(jīng)驗(yàn)又從化學(xué)視角協(xié)同認(rèn)識水，并培養(yǎng)學(xué)生的資源意識、環(huán)境意識。

四、教學(xué)流程（見表1）

五、教學(xué)片段呈現(xiàn)

教師布置課前任務(wù)：觀看天宮課堂并搜集相關(guān)資料，分析太空中的水與日常生活中所見到的水在形態(tài)、構(gòu)成方面有無區(qū)別。

學(xué)生小組交流、討論、匯報(bào)，構(gòu)建出太空中水與生活中的水的異同。

小結(jié)：太空中的水和生活中的水是同種物質(zhì)。它們只是形態(tài)有所不同，但其都是由水分子構(gòu)成，所以它們的化學(xué)性質(zhì)是一樣的。

教師：接下來讓我們一起討論一下自來水廠的凈水和太空中的凈水是如何進(jìn)行的。

教師：前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了各種凈化水的方法，那么接下來請同學(xué)們分組合作，先在圖紙上設(shè)計(jì)一款簡易的凈水裝置。

教師：大家設(shè)計(jì)的凈水裝置都很不錯(cuò)，所涉及的凈水步驟也都符合我們課堂上所講解的凈水方法。

教師（展示教具）：老師這邊也做了一個(gè)凈水裝置，模擬自來水廠的凈水過程。

教師：同學(xué)們結(jié)合自己所學(xué)，能回憶起自來水廠依次包括哪些凈水方法嗎？并說出具體的步驟是如何實(shí)施的。

學(xué)生：自來水廠的凈水過程包括沉降、過濾、吸附、消毒四種凈水方法。

首先向水樣中加入明礬，攪拌、溶解靜置一段時(shí)間，以促進(jìn)水中部分雜質(zhì)的沉降。然后進(jìn)行過濾，以除去水中的不溶性雜質(zhì)。接著利用活性炭吸附水中的顏色和異味。最后經(jīng)過殺菌消毒就得到了生活中的自來水。

學(xué)生活動(dòng)：分析總結(jié)凈水原理，發(fā)散思維，并以表格的形式繪制出總結(jié)知識點(diǎn)。

教師：近年來，我國航天事業(yè)取得多個(gè)新突破，中國空間站全面建成，航天英雄們在太空生活長達(dá)半年之久，除了攜帶上去的水，最重要的水來源方式是循環(huán)再利用他們的生活廢水。那么在天宮上是如何實(shí)現(xiàn)凈水的呢？

教師提供資料：

索里拉金博士在觀察海鷗時(shí)，偶然注意到一個(gè)現(xiàn)象：海鷗在海洋上飛行時(shí)會(huì)先吞下一大口海水，稍作停頓后僅排出一小部分海水。這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了他強(qiáng)烈的探究興趣。經(jīng)過一番研究，揭示了海鷗喉部存在一層精巧的薄膜結(jié)構(gòu)。當(dāng)海鷗吸入海水后，會(huì)在體內(nèi)施加壓力，借助這種壓力機(jī)制，薄膜能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性滲透，使水分子穿越薄膜得以凈化為淡水；而未能透過薄膜的雜質(zhì)和高濃度鹽分的海水，則會(huì)被海鷗吐出嘴外。這一自然界的奇跡成為現(xiàn)代反滲透技術(shù)原理的靈感來源。

教師：空間站就是采用的RO反滲透膜凈水的方法。RO膜非常精密，航天員產(chǎn)生的生活廢水在加壓后，水分子可以透過反滲透膜，而細(xì)菌、病毒、有機(jī)物、重金屬離子等無法透過，從而達(dá)到凈水的目的。

（設(shè)計(jì)意圖：通過生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)操作引導(dǎo)學(xué)生掌握并實(shí)踐過濾、蒸餾、吸附等多種混合物分離提純技術(shù)。在動(dòng)手實(shí)踐中，使學(xué)生深入理解每種方法的原理及適用范圍，培養(yǎng)他們根據(jù)混合物性質(zhì)靈活選擇分離方法的能力，進(jìn)而逐步形成解決復(fù)雜混合物分離問題的一般性科學(xué)思維和系統(tǒng)化解決方案。）

小結(jié)：物質(zhì)的分離提純思路及方法。首先要明確分離任務(wù)，再分析混合物中的成分，比較各成分之間的性質(zhì)差異，最后選擇合適的分離方法，完成分離任務(wù)。

教師：通過凈化水資源，空間站已經(jīng)有水了，那我們?nèi)绾卫煤眠@些珍貴的水資源呢？假如你是一名航天員，你會(huì)怎么利用這些水呢？

學(xué)生1：假如我是航天員，首先要用來滿足飲用的需求，另外可以通過電解水制取氧氣與氫氣，氧氣可以供給宇航員呼吸，氫氣用作火箭燃料。

教師點(diǎn)評：特別好！水是生存的必需品。另外，電解水也確實(shí)是空間站中供給氧氣和氫氣的方法之一，所以，也請大家把電解水的知識點(diǎn)梳理出來。

學(xué)生2：在太空要開展一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)，很多是在溶液中進(jìn)行，水是最常用的溶劑。

教師點(diǎn)評：我們有著問天、夢天兩大實(shí)驗(yàn)艙，通過生物技術(shù)、流體物理、材料科學(xué)、燃燒科學(xué)等領(lǐng)域的研究，取得的科研成果和技術(shù)進(jìn)步將造福人類的生活。

學(xué)生3：我們還可以用水來種植植物，通過植物的光合作用吸收二氧化碳產(chǎn)生氧氣。

教師點(diǎn)評：補(bǔ)充得很好！在空間站內(nèi)種植水果蔬菜，不僅能利用植物的光合作用有效減少艙內(nèi)的二氧化碳含量并產(chǎn)出氧氣，還能大大豐富航天員們的餐飲選擇，為他們提供必需的維生素來源以及膳食纖維，從而實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)補(bǔ)給和生態(tài)循環(huán)的雙重效益。

（設(shè)計(jì)意圖：在教學(xué)過程中，我們積極鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識去關(guān)聯(lián)和解讀日常生活中的現(xiàn)象，如對水處理、凈化的過程進(jìn)行深度剖析，揭示其中蘊(yùn)含的化學(xué)原理，并進(jìn)一步引導(dǎo)他們探索水在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)乃至人體健康等方面的多元應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，我們通過化學(xué)課本中的理論知識，促使學(xué)生學(xué)會(huì)從化學(xué)視角審視生活實(shí)際，真正做到學(xué)以致用，讓抽象的化學(xué)知識在現(xiàn)實(shí)生活中生根發(fā)芽，培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。）

教師總結(jié)：既然水在我們的生活中扮演著如此重要的角色，那么請同學(xué)們回想所學(xué)的各項(xiàng)知識點(diǎn)，和老師一起構(gòu)建水的認(rèn)識圖（見圖1）。

教師：最后，我們將模型歸納為“WWH”，即“是什么”“為什么”“怎么做”三個(gè)步驟去研究物質(zhì)。首先，我們需要弄清該物質(zhì)是什么，包括了解物質(zhì)的組成、構(gòu)成和性質(zhì)。然后，我們要思考為什么要研究物質(zhì)。這就涉及物質(zhì)的應(yīng)用，或者我們希望通過觀察物質(zhì)的行為來學(xué)習(xí)更多知識。最后，我們要知道怎么去研究物質(zhì)，包括實(shí)驗(yàn)探究、比較和分類等方法。通過這個(gè)模型，我們能夠系統(tǒng)性地研究身邊的各種物質(zhì)及其轉(zhuǎn)變過程，進(jìn)而有效地運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)來了解各種新物質(zhì)。

六、教學(xué)效果與反思

本次針對水和物質(zhì)的探究，于我而言，對新課標(biāo)的實(shí)施和認(rèn)知有了更加長足的進(jìn)步；如何將散亂的知識點(diǎn)串聯(lián)起來，引導(dǎo)學(xué)生建立自己的知識框架，樹立先進(jìn)的教學(xué)理念，是值得我們用心去琢磨推敲的永恒課題。

1.在課堂上要加強(qiáng)師生、生生間的互動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，充分地討論交流，在合作中感受構(gòu)建知識體系的樂趣。

2.在本次探究中對科學(xué)家觀察海鷗喝水，發(fā)明反滲透膜這種仿生學(xué)的案例，講解的時(shí)間較長，可以讓學(xué)生通過拓展資料去探索。

3.教學(xué)的整體把控要根據(jù)學(xué)生的互動(dòng)情況，設(shè)計(jì)階梯式的問答，創(chuàng)設(shè)情境引導(dǎo)學(xué)生深入思考，讓學(xué)生進(jìn)入課堂節(jié)奏中。

4.本次課題主要探究的是“水”的相關(guān)知識點(diǎn)也可以遷移到“物質(zhì)”的探究中。

5.水的使用涉及部分氧氣制取的相關(guān)知識，而氧氣制取又是初中化學(xué)重要的知識點(diǎn)之一，對此要更多地去引導(dǎo)學(xué)生拓展該部分知識。

6.在教學(xué)中要分層次，逐步構(gòu)建學(xué)生觀念體系，達(dá)成以基本觀念統(tǒng)率具體知識，用系統(tǒng)知識提升基本觀念，在解決問題中完善基本觀念的目標(biāo)。

（作者單位：青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)第四中學(xué)）

編輯：溫雪蓮

作者簡介：李虹潔（1995—），女，漢族，四川內(nèi)江人，碩士研究生，青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)第四中學(xué)化學(xué)教師。