董軍　呂志會(huì)

[摘? ?要]以發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，重視開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)。在核心素養(yǎng)的導(dǎo)向下，結(jié)合教材的呈現(xiàn)方式，用問題來激發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵思維能力，讓學(xué)生在解決問題的過程中回顧和理解教學(xué)的設(shè)計(jì)意圖，感悟核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);教學(xué)研究;氣體摩爾體積

[中圖分類號(hào)]? ? G633. 8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2021）05-0078-04

一、基于學(xué)科核心素養(yǎng)的化學(xué)教學(xué)的提出

新課標(biāo)明確指出，要 以發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，重視開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)[1]。 因此，在“立德樹人”的總目標(biāo)指導(dǎo)下，培育化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是高中化學(xué)教學(xué)長期而重要的任務(wù)。

高一是高中階段的起始年級(jí)，是培育核心素養(yǎng)最關(guān)鍵的時(shí)期。為此，高一年級(jí)的教學(xué)應(yīng)重在結(jié)合具體的知識(shí)內(nèi)容，深入開展核心素養(yǎng)的培育;要通過具體問題和事例的研究，讓學(xué)生體會(huì)和感受核心素養(yǎng)，充分認(rèn)識(shí)和理解核心素養(yǎng)，真正把各個(gè)學(xué)科的核心素養(yǎng)內(nèi)化為自身的、豐富而全面的科學(xué)素養(yǎng)，并應(yīng)用于今后的學(xué)習(xí)和研究中。

2019年版高中化學(xué)教材的編寫依據(jù)是《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》，新教材貫徹了立德樹人為本、突出核心素養(yǎng)、強(qiáng)化思維能力培養(yǎng)的理念[1]。在具體知識(shí)的表述中，教材力圖通過呈現(xiàn)方式和活動(dòng)欄目來引導(dǎo)教師依據(jù)核心素養(yǎng)設(shè)計(jì)教學(xué)，并著力培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科觀點(diǎn)、學(xué)科方法和思維能力。教材是高水平專家和學(xué)者之知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和智慧的結(jié)晶，以此研究教材、深刻理解教材的編寫意圖，基于核心素養(yǎng)科學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)，既是提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量，也是提高教師業(yè)務(wù)水平和教學(xué)質(zhì)量的有效途徑，更是教師長期可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

下面以人教版化學(xué)必修1中的“氣體摩爾體積”[2]的教學(xué)為例，談?wù)劰P者對(duì)新教材呈現(xiàn)方式的理解和應(yīng)用，以及科學(xué)設(shè)計(jì)并實(shí)施教學(xué)的具體做法和體會(huì)。

二、“氣體摩爾體積”在新舊教材中的呈現(xiàn)方式及學(xué)情對(duì)比

1.從教材中的呈現(xiàn)位置看

2004年版化學(xué)必修1對(duì)“氣體摩爾體積”的介紹是在第13頁[3]，而2019年版的教材將其安排在第51頁[2]，開始學(xué)習(xí)的時(shí)間相差約一個(gè)半月。

2.從知識(shí)的呈現(xiàn)方式和編寫意圖看

2004年版教材采取以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的呈現(xiàn)方式（見圖1）[3]，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)學(xué)化學(xué)，從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來認(rèn)識(shí)化學(xué)知識(shí)。

2019年版教材采取的是以思維為基礎(chǔ)的呈現(xiàn)方式（見圖2）[2]，引導(dǎo)學(xué)生用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合具體的問題情境，以合作交流的方式來展開思考與討論。

兩種呈現(xiàn)方式都是科學(xué)探究的方式，但前一種傾向于實(shí)驗(yàn)探究，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的功能和價(jià)值;后一種則傾向于思維探究，體現(xiàn)思維的力量和價(jià)值。

3.從學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和思維能力看

2004年版教材在介紹“氣體摩爾體積時(shí)”，學(xué)生的化學(xué)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)有《化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本方法》[4];2019年版教材在介紹“氣體摩爾體積”時(shí)，學(xué)生的化學(xué)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)包括第一章《物質(zhì)及其變化》、第二章的《鈉及其化合物》和《氯及其化合物》[5]，并且在學(xué)習(xí)具體知識(shí)的過程，大量的活動(dòng)、大量的問題和習(xí)題，都開啟和激發(fā)了學(xué)生的思維，使學(xué)生具備了一定的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和思維能力。

三、改進(jìn)教材呈現(xiàn)方式的緣由

教材呈現(xiàn)方式的改變，是與時(shí)俱進(jìn)的體現(xiàn)，主要原因如下：

1.歷史的發(fā)展

榮獲全國科學(xué)技術(shù)大獎(jiǎng)的化學(xué)家徐光憲先生，2003年在《科學(xué)》雜志發(fā)表了一篇名為《化學(xué)：20世紀(jì)的輝煌及其前途》的文章，其中提到：1998年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)公告宣告，化學(xué)不再是純粹的實(shí)驗(yàn)學(xué)科。該觀點(diǎn)的依據(jù)是1998年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予瓦爾特·科恩和約翰·波普爾兩位科學(xué)家，而這兩位科學(xué)家開創(chuàng)了用理論廣泛而成功地推演和計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的先河。因此，1998年成為數(shù)理方法對(duì)化學(xué)的貢獻(xiàn)大于博物方法的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。對(duì)此，新課標(biāo)對(duì)化學(xué)有了新的描述：“認(rèn)識(shí)到化學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為實(shí)驗(yàn)和理論并重的學(xué)科”“引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)是一門由實(shí)驗(yàn)和理論共同支撐的科學(xué)”[1]。

2.課標(biāo)的要求

新課標(biāo)明確要求，化學(xué)教學(xué)要關(guān)注化學(xué)理論的歷史演進(jìn)過程，結(jié)合理論模型發(fā)展中的重要事實(shí)和科學(xué)家的推理論證過程，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)理論的建立過程和思想方法，發(fā)展學(xué)生的高級(jí)思維能力及其對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí);要發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，培養(yǎng)系統(tǒng)思維能力;要發(fā)展學(xué)生演繹推理、系統(tǒng)假設(shè)等思維能力;等等[1]。

在新課標(biāo)中多次出現(xiàn)“高級(jí)思維能力”[1]一詞，但卻沒有給出解釋。結(jié)合高考考試大綱及高考專家的相關(guān)文章[6]，我們可以把“高級(jí)思維能力”理解為理解與辨析能力、分析與推測能力、歸納與論證能力、探究與創(chuàng)新能力等。

3.力量的積蓄

由“氣體摩爾體積”在新版教材中的位置、學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)間和學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)可以確定，到開始學(xué)習(xí)“氣體摩爾體積”時(shí)，學(xué)生已經(jīng)積蓄了足夠的知識(shí)、思維能力和核心素養(yǎng)來開展科學(xué)思維，突破以“物質(zhì)的量”為核心的難點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、深化思維、勇于探究，進(jìn)而創(chuàng)造性地學(xué)習(xí)“氣體摩爾體積”和“物質(zhì)的量濃度”，使這一系列的重點(diǎn)和難點(diǎn)能夠在核心素養(yǎng)和強(qiáng)大的思維能力的支持下順利突破。

四、基于學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)設(shè)計(jì)

教材不同于教學(xué)之處，就在于它自身既要簡約，又要體現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)性和系統(tǒng)性，對(duì)于教學(xué)方法不能過多涉及;而教學(xué)不同于教材之處，就在于要開展具體的、多種形式的探究性活動(dòng)，以教材呈現(xiàn)的知識(shí)為素材來培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是通過對(duì)氣體“氣體摩爾體積”的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)和感受“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”，認(rèn)識(shí)科學(xué)研究需要實(shí)證與推理，了解假說、模型、分析、推理、比較、分類、實(shí)驗(yàn)等方法在化學(xué)科學(xué)研究中的運(yùn)用[1]，在探究性學(xué)習(xí)中學(xué)會(huì)構(gòu)建模型，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，發(fā)展思維能力。

為此，在2019年版教材“氣體摩爾體積”的教學(xué)中，我們采取了基于核心素養(yǎng)的問題導(dǎo)學(xué)方式來激發(fā)學(xué)生的思考與探究，培育學(xué)生的核心素養(yǎng)，發(fā)展學(xué)生的思維能力。

1.設(shè)計(jì)前置性作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生建立宏觀與微觀的聯(lián)系

“氣體摩爾體積”的學(xué)習(xí)突破口是能否從微觀的角度分析不同狀態(tài)的物質(zhì)其性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，即是否具有“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的素養(yǎng)。為此，我們?cè)O(shè)置了如下前置性作業(yè)（見圖3）。

前置性作業(yè)是讓學(xué)生課前做的作業(yè)，其結(jié)果不一定要像普通習(xí)題那樣要有一個(gè)非常明確的答案，而是引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生某種觀念、建立個(gè)模型，并能指導(dǎo)本節(jié)課的學(xué)習(xí)。前置性作業(yè)于上一節(jié)課的課后布置給學(xué)生，讓學(xué)生獨(dú)立思考或與同學(xué)合作交流完成，自主建立觀念和模型。為了不增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，影響學(xué)生的休息，前置性作業(yè)以少而精為宜。

雖然此前置性作業(yè)與教材第52頁中的活動(dòng)欄目相似，但完成前置性作業(yè)的過程中并不要求學(xué)生看書。因?yàn)楹芏嘈枰伎嫉慕Y(jié)論已在教材中展現(xiàn)，如果學(xué)生事先看書，則會(huì)“不勞而獲”。這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式則會(huì)由自主學(xué)習(xí)思考式變?yōu)殚喿x理解記憶式，學(xué)習(xí)的本質(zhì)發(fā)生了改變，學(xué)習(xí)的收獲和質(zhì)量就會(huì)大大降低。在前置性作業(yè)中創(chuàng)設(shè)問題情境，在核心素養(yǎng)的導(dǎo)向下激發(fā)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力及“宏觀辨識(shí)與微觀探析”素養(yǎng)。

2.設(shè)計(jì)問題組，引導(dǎo)學(xué)生思維深入本質(zhì)，并實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新

上課伊始，教師立即提出如下問題組：

問題1：請(qǐng)從流動(dòng)性和可壓縮性這兩個(gè)性質(zhì)對(duì)比分析并歸納總結(jié)氣體、液體和固體的特點(diǎn)。

問題2：請(qǐng)從“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的角度，分析為什么“三態(tài)”物質(zhì)具有各自的特性。

問題3：請(qǐng)對(duì)表中1mol的H2和O2在同一條件下的體積相同做出分析和解釋。

問題1著重培養(yǎng)學(xué)生的“宏觀辨識(shí)”和“證據(jù)推理”素養(yǎng)，以及“理解與辨析能力”;問題2著重培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”素養(yǎng)及“分析與推測能力”“歸納與論證能力”;問題3著重培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”素養(yǎng)以及“探究與創(chuàng)新能力”。

在獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上和教師的引導(dǎo)點(diǎn)撥下，學(xué)生完成了對(duì)問題組的解答與總結(jié)。但教學(xué)目的并不止于此，而是要讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到“宏觀辨識(shí)與微觀探析”是化學(xué)學(xué)科特有的認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的觀點(diǎn)和角度。透過問題組，由表象到本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)發(fā)展與創(chuàng)新，這就是科學(xué)精神的體現(xiàn)。

可見，教學(xué)的目的不僅是讓學(xué)生學(xué)習(xí)具體的知識(shí)，或解決某個(gè)具體的問題，還是要逐步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的觀點(diǎn)與核心素養(yǎng)，使其形成科學(xué)的思想方法與學(xué)習(xí)能力，這是更高一級(jí)的教育教學(xué)目標(biāo)。為此，科學(xué)的教學(xué)應(yīng)在完成基本的學(xué)習(xí)任務(wù)之后及時(shí)升華。

3.回顧教學(xué)過程，理解核心素養(yǎng)對(duì)學(xué)習(xí)的指導(dǎo)意義

在本節(jié)課中，要讓學(xué)生理解教師教學(xué)設(shè)計(jì)中的科學(xué)原理，引導(dǎo)學(xué)生“回頭看”，讓學(xué)生從科學(xué)方法的角度重新審視學(xué)習(xí)過程，認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)方法。例如，要讓學(xué)生理解“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)不僅要具有證據(jù)意識(shí)，還應(yīng)能基于證據(jù)提出可能的假設(shè)，并且能夠通過分析推理加以證實(shí)或證偽;學(xué)會(huì)建立和應(yīng)用模型，通過“模型認(rèn)知”來建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系。

4.設(shè)計(jì)論證性問題，提升學(xué)生的思維品質(zhì)

為發(fā)展學(xué)生的思維能力，即使教材上已經(jīng)詳細(xì)呈現(xiàn)的敘述，教師也應(yīng)該在學(xué)生閱讀教材之前，把相關(guān)內(nèi)容設(shè)計(jì)成問題，讓學(xué)生運(yùn)用剛形成的知識(shí)和觀念進(jìn)行思維、推導(dǎo)、闡述，這不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，還可以提升學(xué)生文字、語言的邏輯性，培養(yǎng)學(xué)生的表述能力以及準(zhǔn)確使用學(xué)科術(shù)語的能力。這一切都是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要內(nèi)涵。同時(shí)，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)“模型認(rèn)知”學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生結(jié)合學(xué)科理論自己歸納設(shè)計(jì)基本的“模型”，踐行“模型認(rèn)知”，從而感受和理解“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)，提升思維品質(zhì)。為此我們?cè)O(shè)計(jì)如下論證性問題：

問題4：在19世紀(jì)初，科學(xué)家已經(jīng)論證了“在相同條件下的不同氣體，其粒子之間的距離基本相等”。請(qǐng)你結(jié)合“物質(zhì)體積大小的要素模型”，就“在相同的溫度和壓強(qiáng)下，相同物質(zhì)的量的不同氣體，其體積的大小是否基本相同”提出自己的假設(shè)，并予以論證。

這個(gè)問題不僅讓學(xué)生能夠及時(shí)應(yīng)用剛學(xué)到的知識(shí)和剛形成的觀念及核心素養(yǎng)，加深理解，還為學(xué)生提升“歸納與論證能力”和“探究與創(chuàng)新能力”提供了平臺(tái)。

隨著學(xué)生的獨(dú)立思考、匯報(bào)，教師的不斷引導(dǎo)、點(diǎn)評(píng)、表揚(yáng)和鼓勵(lì)，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情被激發(fā)，同時(shí)看到自己思維能力的不足之處，找到學(xué)習(xí)的科學(xué)方式方法。

教學(xué)中，通過緊扣教材中“在科學(xué)研究或?qū)嶋H生產(chǎn)中，涉及氣體物質(zhì)時(shí)，測量體積往往比稱量質(zhì)量更方便”[2]的表述，提出：如果我們不知道體積與分子數(shù)目之間的關(guān)系，就不能定量而精準(zhǔn)地控制反應(yīng)。而“氣體摩爾體積”這一概念的創(chuàng)立，解決了化工生產(chǎn)的實(shí)際問題，這就是其價(jià)值的體現(xiàn)，是概念的價(jià)值、科學(xué)的價(jià)值，學(xué)生從中感受到了“創(chuàng)新”的價(jià)值、化學(xué)的貢獻(xiàn)和社會(huì)責(zé)任。學(xué)生通過大膽的科學(xué)探究、主動(dòng)的科學(xué)思維，實(shí)現(xiàn)了理論和概念上的創(chuàng)新，體會(huì)了核心素養(yǎng)之“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”。

5.設(shè)計(jì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)學(xué)科特色，彰顯科學(xué)態(tài)度

當(dāng)學(xué)生沉浸在成功創(chuàng)新的成果中時(shí)，教師則冷靜地提出：今天我們?nèi)〉玫膭?chuàng)新成果雖然令人激動(dòng)，但還只是思維的創(chuàng)新，而科學(xué)是冷靜、嚴(yán)肅和實(shí)事求是的，一切沒有經(jīng)過科學(xué)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的思維創(chuàng)新都只是假說，而要成為理論和概念，則必須經(jīng)過科學(xué)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。教師進(jìn)而提出以下問題;

問題5：用初中學(xué)過的電解水的實(shí)驗(yàn)，能否驗(yàn)證處理剛才通過思維創(chuàng)新得到的“氣體摩爾體積”的概念？請(qǐng)你預(yù)測實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，并寫出你預(yù)測的依據(jù)。

（說明：在用霍夫曼水電解器做電解水實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備期間，在陰、陽極管中的水要事先分別用氫氣和氧氣做飽和處理，這樣實(shí)驗(yàn)的結(jié)果才更科學(xué)準(zhǔn)確。）

簡樸、高效而現(xiàn)象鮮明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了“氣體摩爾體積”概念的正確性，實(shí)驗(yàn)的過程既是化學(xué)反應(yīng)方程式與“氣體摩爾體積”概念在學(xué)生頭腦中不斷交織并形象化的過程，也是化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)內(nèi)化于學(xué)生心中的過程，更是學(xué)生科學(xué)態(tài)度形成的過程。在學(xué)生歡呼實(shí)驗(yàn)結(jié)果的時(shí)刻，教師在祝賀之余，投影出高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的五個(gè)維度，讓學(xué)生將學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)結(jié)果與核心素養(yǎng)一一對(duì)應(yīng)，通過實(shí)例來解讀核心素養(yǎng)。最后，師生齊聲朗讀化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容，將核心素養(yǎng)真正烙在學(xué)生心中。

五、通過研究與實(shí)驗(yàn)獲得自我提升

在開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，總感覺核心素養(yǎng)大而空，難以落實(shí);但在深入研究與開展實(shí)驗(yàn)的過程中不難發(fā)現(xiàn)，各項(xiàng)核心素養(yǎng)與具體的教學(xué)內(nèi)容相吻合，都能高屋建瓴地指導(dǎo)教師的教與學(xué)生的學(xué)。為此，教師首先要真正理解核心素養(yǎng);其次要從核心素養(yǎng)的視角分析教材和課堂教學(xué)，最好能夠把相關(guān)的教學(xué)心得記錄好，并進(jìn)行調(diào)整和完善。久而久之，教學(xué)素材就豐富了，更主要的是理念提升了，境界提高了，再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究時(shí)自然就會(huì)上升到核心素養(yǎng)的高度，就有了基本的教學(xué)設(shè)計(jì)思路。

綜上，教師要有從核心素養(yǎng)的視角看化學(xué)、看教學(xué)的自覺和高度，要真正理解核心素養(yǎng)并將其烙印在心中，盡量實(shí)現(xiàn)科科都是教書育人之科、課課都是教書育人之課、事事都是教書育人之事、時(shí)時(shí)都是教書育人之時(shí)。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]? 人民教育出版社，課程教材研究所.普通高中教科書·化學(xué)（必修1）[M].北京：人民教育出版社，2019：51-52.

[3]? 人民教育出版社，課程教材研究所.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)（必修1）[M].北京：人民教育出版社，2004：13-14 .

[4]? 人民教育出版社，課程教材研究所.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)（必修1）[M].北京：人民教育出版社，2004：1-13 .

[5]? 人民教育出版社，課程教材研究所.普通高中教科書·化學(xué)（必修1）[M].北京：人民教育出版社，2019：1-51.

[6]? 單旭峰.基于高考評(píng)價(jià)體系的化學(xué)科考試內(nèi)容改革實(shí)施路徑[J].中國考試，2019（12）：45-51.

（責(zé)任編輯 張 簡）