摘 要:在核心素養(yǎng)視野下,高中化學開展大單元教學注重以探究實驗、問題為導向,對學生的科學思維與全面素養(yǎng)進行培養(yǎng)。在教學過程中,教師創(chuàng)設富有挑戰(zhàn)性的問題與情境,使學生能積極地進行思考與探索,從而促進其自主學習與創(chuàng)造性思維的發(fā)展。文章以“水溶液中的離子反應與平衡”為例,分析核心素養(yǎng)視域下高中化學開展大單元教學的優(yōu)勢和策略,僅供參考。
關鍵詞: 水溶液中的離子反應與平衡;高中化學;大單元;核心素養(yǎng)
在新一輪教改的背景下,高中化學教學中培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)尤為關鍵。在化學教學中,教師需引導學生對化學學科知識有全面了解,并發(fā)展學生科學探究、創(chuàng)新思維和動手能力。為此,如何將核心素養(yǎng)的概念有效滲透到課堂教學中,是廣大教育工作者所面臨的一個重要課題,在高中化學教學中,大單元教學可以有效實現(xiàn)這一教學理念,教師需持續(xù)探究高中化學開展大單元教學的方法和策略。
一、高中化學開展大單元教學方法的優(yōu)勢
大單元教學法在高中化學教學中有著明顯的優(yōu)越性,對學生核心素養(yǎng)的發(fā)展意義重大。在大單元教學的基礎上,教師可以對知識進行系統(tǒng)性整合,避免出現(xiàn)分散式的知識灌輸現(xiàn)象,從而讓學生在學習中建立起完整的知識網(wǎng)絡。在基于大單元的系統(tǒng)化教學基礎上,使學生對所學核心概念有整體認知,并促進其遷移知識。如在“水溶液中的離子反應與平衡”這一單元中,教師可將這一單元分解為弱電解質(zhì)的電離平衡、水的電離、水解平衡、沉淀溶解平衡四個主題,在學科觀念方面,將化學平衡原理應用到這一單元的學習中,從學科觀念上進行整體把握;在內(nèi)容結(jié)構(gòu)化方面,從概念、平衡常數(shù)、影響因素方面進行教學,從學科內(nèi)容上進行整體把握,促進學科知識的結(jié)構(gòu)化,發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng);在學習方法方面,弱電解質(zhì)的電離平衡、水的電離、水解平衡、沉淀溶解平衡采用類比的方法進行教學,降低理論知識的學習難度,便于學生對學科知識的理解和應用。與此同時,在大單元教學過程中,教師開展一系列的探索性實驗、專題研究等活動,可切實激發(fā)學生獨立探索、協(xié)作學習的積極性。在教師對實驗方案進行獨立設計的基礎上,確保學生對所學知識進行鞏固,驅(qū)動其在實際操作中發(fā)現(xiàn)問題,并且提出假設,在此基礎上加以驗證,從而提高學生科學思考能力和問題解決能力。在“水溶液中的離子反應與平衡”教學時,可以開展影響電離平衡的因素、影響水解平衡的因素、影響沉淀溶解平衡的因素的實驗探究活動,深刻理解影響平衡的因素,進而引起學生的學習興趣與求知欲望,發(fā)展科學探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)。
二、高中化學教學中面臨的挑戰(zhàn)
當前,核心素養(yǎng)視域下高中化學大單元教學面臨著許多挑戰(zhàn)?;瘜W知識多而繁雜,學生難以掌握水溶液中的離子反應與平衡概念,導致學生對“水溶液中的離子反應與平衡”概念產(chǎn)生了較大的疑惑。如何把抽象的知識用形象生動的方式傳遞給學生,是擺在教師面前的一大難題。
在傳統(tǒng)教學方式中,大部分學生都處于被動接受知識的狀態(tài),很少有機會去主動地探索和思考,這就導致學生對化學知識的學習興趣降低。在遇到“水溶液中的離子反應與平衡”難度較大的化學知識點時,往往會讓其感到畏懼。同時,由于學生知識層次、學習能力等方面存在較大差別,這就為化學大單元教學帶來了諸多挑戰(zhàn)。在課堂教學中,教師需考慮到基礎較差的學生,還要顧及學習能力較弱的學生,進行分層教學。例如,在“水溶液中的離子反應與平衡”單元教學中,如若教師未根據(jù)實際情況進行分層實驗,難以保障每一位學生都能在自己的水平上取得知識和進步。其次,部分化學教師未能深刻理解新課程改革的理念,課堂教學能力欠缺,難以適應現(xiàn)代課堂教學,導致教學效果不佳。另外,在實驗教學中,由于實驗條件有限,實驗教學效果不理想。高中化學教學中,實驗教學是一個必不可少的環(huán)節(jié),而如今許多學校在實驗器材等方面都存在著嚴重的問題,不能很好地滿足教學需求。
三、核心素養(yǎng)視域下高中化學大單元教學的途徑
(一)以“探”促思,探究實驗激發(fā)興趣
在核心素養(yǎng)視野下,高中化學大單元教學重在“探”,以實驗探究為主線,用探究性實驗來提高學生學習興趣,發(fā)展其思維水平。探究實驗是一種行之有效的教學方法,教師為學生提供趣味性和富有挑戰(zhàn)性的實驗任務,使學生能積極地進行思考和動手操作,從而提高學生學習積極性。探究性學習主張在學習活動中,學生要自主發(fā)現(xiàn)問題、提出假設,在設計實驗、分析數(shù)據(jù)的基礎上得出結(jié)論。在這個過程中,學生能把課本上所學的理論知識與實際應用相結(jié)合,從而提高學生核心素養(yǎng)、科學思維和動手能力。
例如,在“水溶液中的離子反應與平衡”這一單元教學中,以“探”促思的探究性實驗對培養(yǎng)學生學習興趣和能力意義重大。在課堂上,教師為學生播放一段視頻,說明在下雨時在樹下走路很容易出現(xiàn)“被雷電劈中”的危險。同時,教師讓學生想一想,在下雨時大樹下面會不會有危險?水是否可以電離?在小組討論的基礎上得出結(jié)論,提出了“水是否可以電離”的問題,并猜測水能發(fā)生微弱電離。教師以真實情境導入化學知識,引起學生的好奇,促進學生產(chǎn)生認知上的沖突,使其積極探索化學。在探究實驗中,教師設計一個實驗來證明水是否可以被電離,實驗所用儀器涉及靈敏電流計、小燈泡、蒸餾水和導線。學生在小燈泡上連接靈敏電流計和小燈泡,在盛有蒸餾水的試管中用一根電線連接電流計及小燈泡,觀察電流計的指針有沒有偏斜、小燈泡有沒有點亮。在此基礎上,學生對實驗過程進行記錄,并分析和總結(jié)實驗結(jié)果。如此一來,學生自己動手做實驗,并對實驗過程進行觀察和記錄。結(jié)果表明在測量過程中,電流計指針并未發(fā)生顯著的偏移,小燈泡也未點亮,從而得出“純水幾乎不導電”的結(jié)論。在實際的動手實驗中,學生實驗探索和實踐能力明顯得到提高。在這個過程中,學生嘗試自己動手,并且自主進行觀察、記錄、分析,從而培養(yǎng)出科學的實驗思想,提高學生實驗能力和科學素養(yǎng)。
(二)以“析”導學,系統(tǒng)分析深化理解
在核心素養(yǎng)視野下的高中化學大單元教學中,教師注重以“析”為導學,用系統(tǒng)化剖析方法,加深學生對化學概念的認知[1]。在化學教學中,教師注重培養(yǎng)學生的分析思考能力、綜合運用能力,將化學現(xiàn)象與實驗結(jié)果相結(jié)合,使學生對化學反應的性質(zhì)有更深入的認知,助力學生提高其科學素養(yǎng)與批判思維。在對實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果及理論知識進行深刻闡釋的基礎上,使學生能從不同視角對化學知識進行全面認知與把握。同時,在教學過程中,教師還可以指導學生對單元知識進行系統(tǒng)性的分析,使其能將分散的知識聯(lián)系在一起,形成完整的知識網(wǎng)絡,從而提升學生的學習效率以及對知識的綜合應用能力。
例如,在“水溶液中的離子反應與平衡”單元教學實踐中,教師可以“析”導學,加深對水的電離及溶液pH值的認知。在化學課堂上,通過水的電離分析,任何溶液中都存在H+和OH-,當C(H+)=
C(OH-)時,溶液呈中性;當C(H+)> C(OH-)時,溶液呈酸性;當C(H+)< C(OH-)時,溶液呈堿性。怎樣很快地確定溶液的酸堿性?教師利用實驗指導學生使用pH試紙,學生運用pH試紙進行操作,明確常見的pH試紙分為廣泛pH試紙和精密pH試紙,前者的pH值在1-14或者0-10之間,兩者之間的pH差在1左右,而精密pH試紙的pH值則比較狹窄,能分辨0.2和0.3。明確溶液的酸堿性測定還可以使用pH計,范圍從0到14。在此基礎上,學生對各種儀器的測試精度及應用范圍有直觀認知。同時,教師指導學生聯(lián)系生活實際認識溶液酸堿性與生活生產(chǎn)的關系,如血液正常pH值在7.35至7.45之間,而唾液的正常pH值在6.6至7.1之間。pH值低于7.2會導致酸毒癥,高于7.5則會導致堿中毒,低于6.8或高于7.8則會有生命危險。在此過程中,H2CO3/HCO3-緩沖系統(tǒng)在維持系統(tǒng) pH值方面起到了關鍵作用。在深入分析的基礎上,學生能了解pH值對有機體的重要意義。此外,學生還可基于酚酞、甲基橙、石蕊紅色素的顏色變化范圍(8.2~10,3.1~4.4,5~8)的比較,使學生更好地了解指示劑的選用與應用方法。在教學全過程中,教師對實驗結(jié)果與理論知識進行系統(tǒng)分析,能讓學生了解到有關水的電離、溶液pH等方面知識,從而培養(yǎng)學生的系統(tǒng)分析與科學思考能力。
(三)以“問”驅(qū)動,問題導向培養(yǎng)思維
在核心素養(yǎng)視野下的高中化學大單元教學,教師注重以“問”為驅(qū)動學生學習的方式,用問題導向來培養(yǎng)學生思維,促使學生對問題進行探索、分析與解決,能有效提高學生的批判性思考與科學素養(yǎng)。在教學中,教師采用一系列分步提問的方式,使學生對化學概念有逐漸深入的認知,在這個過程中,教師可培養(yǎng)其獨立學習和創(chuàng)造性思維的能力,讓學生提問、討論及設計實驗來驗證假說,加深學生對所學知識的了解,鍛煉學生邏輯思維和解決問題的能力[2]。
在實踐中,教師以“問”為本,能使學生更好地了解溶解性電解質(zhì)及鹽類的水解平衡,從而達到教學的目的。如教師結(jié)合情境導入課程,引出問題。從物質(zhì)的分類上看,碳酸鈉是一種鹽,但為什么叫“純堿”?從而激發(fā)學生求知欲。在此基礎上,教師引導小組討論和推測,使學生對鹽類的水解過程有初步猜想,進而向更深層次的研究轉(zhuǎn)化。在實驗與探索部分,學生對醋酸鈉、硝酸鈉、碳酸氫鈉等溶液進行測量,直觀地看到各種鹽類在酸堿條件下pH值的變化,再問,為什么不同的鹽溶液酸堿性不同?根據(jù)實驗結(jié)果來分析各種鹽類呈現(xiàn)出不同酸堿度的原因。如此一來,學生對實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)進行分析,既可切實加強實際操作能力,又可得到科學的結(jié)論。學生根據(jù)實驗結(jié)果,寫出乙酸鈉的離子化、水的離子化等電離方程式,進而得到乙酸鈉的水解反應式。整個學習的過程中,切實鍛煉了學生用符號來描述化學反應的能力,有助于加深對鹽類水解的認知,從而豐富其概念體系。此種以問題為中心的教學方式,讓學生在學習到具體的化學知識時,培養(yǎng)了邏輯思維和科學探索的精神,可以在遇到復雜的化學問題時獨立地進行分析與解決,真正發(fā)展學生化學思維和學習能力。
(四)以“協(xié)”促進,合作學習共建知識
在以“協(xié)”促進教學理念指導下,學生在學習過程中要善于合作,討論交流,積極地去探究、發(fā)現(xiàn)和解決問題,從而發(fā)展科學素養(yǎng)與批判思考能力。在小組合作的過程中,合理分工,積極交流,能鍛煉學生的邏輯思維和解決問題的能力,這對其今后學習、生活都將起到至關重要的作用[3]。
例如,在教學“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”知識時,教師可讓學生看一段有關喀斯特洞穴形成的錄像,并提問:“這么漂亮的巖洞是怎樣產(chǎn)生的?”“有沒有完全不可溶解的沉淀呢?”等問題,逐步訓練學生的思維能力。進行分組實驗,在分組實驗的基礎上,證明AgCl溶液中存在沉淀溶解平衡。兩組學生將碘化鉀和硫化鈉溶液分別加到氯化銀溶液中,觀察實驗結(jié)果,并進行相應的結(jié)論分析。在此過程中,學生能培養(yǎng)團隊合作精神和實驗探究能力,加深對“沉淀溶解平衡”的了解,在合作學習基礎上共建單元知識體系。
(五)以“評”反饋,科學評價優(yōu)化教學
核心素養(yǎng)視域下高中化學大單元教學中,科學評價能優(yōu)化教學。過程性評價與結(jié)果性評價相結(jié)合,以及時反饋與交互的方式對教學策略進行適時的調(diào)整,對學生學習效果進行全面評價,能以此來對教學方式進行持續(xù)改進,使教學質(zhì)量得到提高。
在實踐中,教師要貫徹以“評”反饋的理念。例如,在“水溶液中的離子反應與平衡”這一單元中,教師可以采用下列方法對學生進行科學的評價。在以情境引入“弱電解質(zhì)的電離”知識的基礎上,指導學生思考“鹽酸是人們常用來去除燒水壺中的水垢,為何不用更安全的乙酸?”這個問題的回答,進行評價宏觀辨識與微觀探析核心素養(yǎng)的達成情況,引導學生從離子濃度的角度思考問題。在此基礎上,學生對0.1mol/L鹽酸及乙酸溶液的pH值進行測量,并對實驗結(jié)果加以分析,小組合作完成實驗,在實驗的過程中,對實驗操作進行評價,提高學生的實驗操作能力。在實驗完成之后,教師將學生實驗結(jié)果與圖像呈現(xiàn)出來,由教師對學生實驗資料與圖像進行科學評價,并對其準確性、邏輯性進行了分析。在此種評價中,教師能找出學生對強、弱電解質(zhì)的電離過程中存在的問題,并根據(jù)反饋意見對其進行進一步的解釋,使其能從宏觀、微觀兩個角度對所學知識有更深的了解,持續(xù)優(yōu)化教學策略,提高學生核心素養(yǎng)水平。
結(jié)束語
綜上所述,探究實驗、問題導向、科學評價等是提高高中化學課堂教學有效性的重要途徑。在教學過程中,教師創(chuàng)設富有挑戰(zhàn)性的問題與情境,可使學生積極地進行思考與探索,從而發(fā)展出科學的思維與創(chuàng)造力。同時,教師基于及時的回饋與總結(jié)性評價,還能持續(xù)地改善教學策略與成效。為此,在后續(xù)的化學大單元教學實踐中,教師還需不斷地對教學方法進行研究,使之更好地為學生的全面發(fā)展服務。
參考文獻
[1]黃鳳翔,汲叢家.基于學科大概念促思維發(fā)展的單元復習課教學:以高二單元復習“水溶液中的離子反應與平衡”為例[J].化學教與學,2022(7):64-68.
[2]張傳貴.高中化學“水溶液中的離子反應與平衡”項目式教學:認識二氧化碳過度排放對天然水體的影響[J].化學教育(中英文),2023,44(23):44-48.
[3]何麗英.中學化學課程中的數(shù)學方法運用研究:以“水溶液中的離子平衡”為例[D].南京:南京師范大學,2015.