宗漢周躍

（1楚水實(shí)驗(yàn)學(xué)校江蘇興化225700；2泰興市教師發(fā)展中心江蘇泰興225400）

基于發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)片段案例分析
——以“濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響”為例

宗漢1周躍2

（1楚水實(shí)驗(yàn)學(xué)校江蘇興化225700；2泰興市教師發(fā)展中心江蘇泰興225400）

化學(xué)知識(shí)是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體，化學(xué)教學(xué)是落實(shí)化學(xué)課程目標(biāo)、幫助學(xué)生達(dá)成化學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的基本途徑，結(jié)合具體的課堂片段教學(xué)案例，論述如何在化學(xué)課堂教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

學(xué)科核心素養(yǎng)；教學(xué)設(shè)計(jì)；學(xué)科內(nèi)容

一、化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

2016年9月13日《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》正式發(fā)布。所謂學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，主要指學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，是高中生綜合素質(zhì)的具體體現(xiàn)，反映了社會(huì)主義核心價(jià)值觀的化學(xué)學(xué)科育人的基本要求，全面展現(xiàn)了學(xué)生通過(guò)化學(xué)課程學(xué)習(xí)形成的關(guān)鍵能力和必備品格。

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”五個(gè)維度。這五個(gè)維度立足高中生的化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程，各有側(cè)重，相輔相成。“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”體現(xiàn)了具有化學(xué)學(xué)科特質(zhì)的思想和方法；“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”從實(shí)踐層面激勵(lì)創(chuàng)新，“科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任”進(jìn)一步揭示了化學(xué)學(xué)習(xí)更高層面的價(jià)值追求。

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的五個(gè)維度將化學(xué)知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)，化學(xué)思想觀念的建構(gòu)、科學(xué)探究與解決問(wèn)題能力的發(fā)展、創(chuàng)新意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感的形成等方面組成完整的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)體系。

二、基于發(fā)展高中化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)片段設(shè)計(jì)

化學(xué)課堂教學(xué)是發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的主陣地，為達(dá)到發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的目的，教師必須精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)，要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)情境設(shè)計(jì)、教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式選擇等方面入手，著力多維度、多視角發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

本文選擇現(xiàn)行人教版選修4第二章第二節(jié)“化學(xué)平衡”的部分教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)高中化學(xué)核心素養(yǎng)的具體要求，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和教材中知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，充分挖掘化學(xué)核心素養(yǎng)之價(jià)值，并形成教學(xué)案例，力求達(dá)到發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)的目的。

表1 基于發(fā)展高中化學(xué)核心素養(yǎng)的課堂片段教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

【任務(wù)一】依據(jù)人教版選修4探究實(shí)驗(yàn)2－5，啟發(fā)學(xué)生思考：為什么改變H+濃度是最好方案?改變H2O、Cr2O72－、CrO42－的濃度，為什么不行?【任務(wù)二】引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)預(yù)測(cè)，設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)?！救蝿?wù)三】根據(jù)學(xué)生小組匯報(bào)，運(yùn)用PPT展示分析思路：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象橙色加深Cr2O72離子濃度增大環(huán)節(jié)三:創(chuàng)設(shè)情境,科學(xué)探究改變平衡外界條件增大H+濃度（生成物）其他物質(zhì)濃度幾乎不變小組討論，設(shè)計(jì)方案，實(shí)驗(yàn)完畢后，由小組總結(jié)。瞬時(shí)改變正（逆）反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率瞬時(shí)增大，正反應(yīng)速率瞬時(shí)幾乎不變創(chuàng)設(shè)來(lái)自實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題情境，組織學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)時(shí)，注意實(shí)驗(yàn)前后的分析預(yù)測(cè)和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析解釋，基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行證據(jù)推理，對(duì)假設(shè)預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行科學(xué)論證，發(fā)展學(xué)生的“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的化學(xué)核心素養(yǎng)。平衡移動(dòng)方向平衡逆向移動(dòng)圖1化學(xué)平衡移動(dòng)分析思路【任務(wù)四】師生總結(jié)濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響規(guī)律。【任務(wù)一】指導(dǎo)學(xué)生完成人教版選修4探究實(shí)驗(yàn)2-6?！救蝿?wù)二】組織學(xué)生思考下列問(wèn)題：濃度對(duì)化學(xué)平衡有影響嗎？有什么影響？影響的結(jié)果是什么？【任務(wù)三】根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論畫速率-時(shí)間關(guān)系圖。vv v'（正）v'（正）=v'（逆）v'（正）v'（正）=v'（逆）v'（逆）v'（逆）v（逆）v（逆）O O tttt v（正）環(huán)節(jié)四：建構(gòu)模型，體現(xiàn)素養(yǎng)增大反應(yīng)物濃度減小生成物濃度化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)圖2濃度影響化學(xué)平衡移動(dòng)圖像1 v（正）【任務(wù)四】指導(dǎo)學(xué)生嘗試畫圖。vv學(xué)生實(shí)驗(yàn)完畢后，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)記錄，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并畫出速率-時(shí)間關(guān)系圖。v'（逆）v（正）v'（逆）v（正）v'（正）=v'（逆）v'（正）v（逆）v'（正）=v'（逆）為了突破化學(xué)平衡移動(dòng)原理的本質(zhì)，用三重表征（宏觀現(xiàn)象、微觀解析和圖像分析）“改變濃度瞬間，正逆反應(yīng)速率的變化”進(jìn)行證據(jù)推理，將學(xué)生的思維有效地展示于圖像上（如左圖所示），既檢查了學(xué)生的已有認(rèn)知“改變某個(gè)方向反應(yīng)物濃度瞬間，該方向的速率改變”，同時(shí)又驗(yàn)證了“濃度對(duì)速率的影響”。這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，還為以后圖像表征能力的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)做了鋪墊。減小反應(yīng)物濃度增大生成物濃度化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)v'（正）v（逆）O圖3濃度影響化學(xué)平衡移動(dòng)圖像2 tttt O環(huán)節(jié)五：學(xué)以致用，體現(xiàn)價(jià)值請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，解決下列問(wèn)題：(1)請(qǐng)從濃度的角度進(jìn)行分析，如何提高合成氨工業(yè)中平衡時(shí)氨的產(chǎn)率？⑵已知：CO+HbO2■■■■HbCO+O2①如果你碰到疑似CO中毒者，你會(huì)采取什么措施？為什么？②中毒患者送醫(yī)之后，通常會(huì)輔以高壓氧艙治療，為什么？學(xué)生思考、討論、分析展示。從生活、生產(chǎn)中各選一例進(jìn)行分析，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于化工生產(chǎn)條件的選擇，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)際的結(jié)合，體現(xiàn)知識(shí)的價(jià)值，反映了化學(xué)來(lái)源于生產(chǎn)、生活，服務(wù)于生產(chǎn)、生活。

三、基于發(fā)展高中化學(xué)核心素養(yǎng)的課堂問(wèn)卷調(diào)研

為進(jìn)一步提升課堂教學(xué)能力，在行動(dòng)研究中提煉發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑、方法和策略。課后，筆者通過(guò)問(wèn)卷對(duì)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)作了調(diào)研，其分析結(jié)果如下：

1.本教學(xué)片段的開(kāi)篇是以“化學(xué)史話”導(dǎo)入，你認(rèn)為有無(wú)必要（見(jiàn)圖4）。

圖4 化學(xué)史話引入的必要性

調(diào)查顯示，絕大多數(shù)（近98%）學(xué)生認(rèn)同課堂的導(dǎo)入可以通過(guò)“化學(xué)史”進(jìn)行，這樣的處理既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，又能讓學(xué)生對(duì)“核心概念”的演變進(jìn)程有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也體現(xiàn)了科學(xué)教育研究的階段性和持續(xù)性。

2.本教學(xué)片段設(shè)置了一些科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為在這些實(shí)驗(yàn)中最重要的部分（見(jiàn)圖5）。

圖5 科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)中的重要性

調(diào)查顯示，近43.4%左右的學(xué)生認(rèn)為探究實(shí)驗(yàn)應(yīng)依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行，近31.5%左右的學(xué)生認(rèn)為要學(xué)會(huì)收集各種證據(jù)（如實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)），并基于證據(jù)進(jìn)行推理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，但只有近11.9%的學(xué)生認(rèn)為要對(duì)已有結(jié)論提出質(zhì)疑、反思，這說(shuō)明學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中提出進(jìn)一步探究或改進(jìn)的設(shè)想不多，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神不夠強(qiáng)烈。

3.本教學(xué)片段設(shè)計(jì)了圖像（如流程圖、V-t圖），在學(xué)習(xí)過(guò)程中你對(duì)圖像的體會(huì)（見(jiàn)圖6）。

圖6 模型認(rèn)知的基本情況

調(diào)查顯示，18.2%左右的學(xué)生選擇”過(guò)于復(fù)雜，難理解”，說(shuō)明這部分學(xué)生對(duì)圖像等模型理解有困難，34. 5%左右的學(xué)生認(rèn)可“模型基于化學(xué)事實(shí)”，37.8%左右的學(xué)生認(rèn)同“建構(gòu)模型，便于總結(jié)”，體現(xiàn)了模型認(rèn)知的重要性，只有9.5%左右的學(xué)生贊成“便于解釋和解決復(fù)雜的化學(xué)問(wèn)題”顯示出模型的功能仍須學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)中進(jìn)一步體會(huì)。

4.本教學(xué)片段的末尾設(shè)計(jì)了兩個(gè)問(wèn)題，你認(rèn)為有價(jià)值嗎？（見(jiàn)圖7）

圖7 化學(xué)科學(xué)價(jià)值的認(rèn)知

調(diào)查顯示，37.3%左右的學(xué)生認(rèn)可“與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系緊密”，41.8%左右的學(xué)生認(rèn)同“所學(xué)知識(shí)能解決真實(shí)問(wèn)題”，這說(shuō)明很多學(xué)生已充分認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)的價(jià)值。今后教師應(yīng)一如既往地重視STSE內(nèi)容主題的選擇和組織，緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際，使學(xué)生能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋和解決真實(shí)的實(shí)際問(wèn)題。

四、基于發(fā)展高中化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)的反思

1.嘗試運(yùn)用建構(gòu)模型方法，感知化學(xué)核心素養(yǎng)中的“模型建構(gòu)”

建構(gòu)模型是科學(xué)認(rèn)知、科學(xué)探究和科學(xué)解決問(wèn)題的重要方法。如在本教學(xué)片段中，為了突破教學(xué)難點(diǎn)——化學(xué)平衡移動(dòng)的本質(zhì)。我們依據(jù)學(xué)情，從知識(shí)的邏輯次序，學(xué)生認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，多次嘗試采用建構(gòu)模型的方法，將抽象問(wèn)題直觀化、可視化。如建構(gòu)“化學(xué)平衡的移動(dòng)”概念的“三態(tài)模型”，“濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響”的分析模型，這樣將復(fù)雜的文字表述轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)潔的圖像或流程，建立結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系，有利于學(xué)生對(duì)化學(xué)原理的認(rèn)知、理解和運(yùn)用。不僅如此，我們還構(gòu)建出由實(shí)踐到理論再到實(shí)踐的思維模型。這樣的設(shè)計(jì)，可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)模型建構(gòu)，借助模型進(jìn)行預(yù)測(cè)、分析推理，并運(yùn)用模型解釋顯性的化學(xué)事實(shí)，揭示化學(xué)事實(shí)后隱性的本質(zhì)和規(guī)律。

2.營(yíng)造科學(xué)課堂教學(xué)氛圍，感知化學(xué)核心素養(yǎng)中的“科學(xué)探究”

營(yíng)造科學(xué)課堂的教學(xué)氛圍，引發(fā)學(xué)生觀察、思考、質(zhì)疑、爭(zhēng)論和實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生在潛移默化中接受“科學(xué)即探究”“科學(xué)需要質(zhì)疑”的核心素養(yǎng)觀。如本教學(xué)片段中，向4 mL 0.1mol·L-1的K2Cr2O7溶液中滴加濃硫酸時(shí)，學(xué)生就濃硫酸的使用提出質(zhì)疑，因?yàn)闈饬蛩岬募尤氤擞绊慶（H+）外，溫度也會(huì)有相應(yīng)的變化。再有，此實(shí)驗(yàn)除了通過(guò)觀察顏色可判斷平衡移動(dòng)外，能否通過(guò)定量測(cè)定c（H+）的變化來(lái)研究化學(xué)平衡的移動(dòng)。這些問(wèn)題的提出體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的“質(zhì)疑”，具有批判性思維的品質(zhì)，同時(shí)這些問(wèn)題的解決可以組織學(xué)生進(jìn)行合作交流、討論分析，如是否可通過(guò)控制濃硫酸的用量來(lái)盡量減少溫度對(duì)平衡的影響，是否可以通過(guò)DIS系統(tǒng)來(lái)定量研究c（H+）的變化，并通過(guò)其變化，深入分析探究濃度對(duì)化學(xué)平衡影響的一般規(guī)律。這些調(diào)整能鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的問(wèn)題，能依據(jù)探究目的設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，提出進(jìn)一步探究或改進(jìn)的設(shè)想，養(yǎng)成獨(dú)立思考，敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，掌握由定性到定量的科學(xué)方法，達(dá)成發(fā)展學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的目的。

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