基于发展化学学科核心素养的教学设计与反思

庄德刚

摘要：文章以“碳酸钠的性质与应用”教学内容为载体，按照目前关于化学学科核心素养的要求，重新审视了教材，挖掘其学科核心素养价值，进行了精心设计，通过有效的教学活动，达到培育学生化学学科核心素养的目的。

关键词：化学学科核心素养；碳酸钠性质与应用；教学设计；反思

文章编号：1008-0546（2017）07-0077-04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.023

一、问题的提出

教育部《关于全面深化课程改革是立德树人根本任务的意见》中提出，在基础教育阶段应该帮助学生形成适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。要求高中各学科课程要提出学科核心素养，将教育教学的行为统一到育人目标上来，提高学生综合分析问题、解决问题的能力[1]。

目前，大家认为，化学学科的核心素养含有以下方面：人们在研究物质的组成、结构、变化的过程中，运用探究的手段，基于证据进行分析推理，透过宏观现象审视变化的微观本质；能建立变化观念与平衡思想；理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系，赞赏化学对社会发展的重大贡献；能运用已有知识和方法综合分析化学过程对自然可能带来的各种影响，权衡利弊，勇于承担责任，积极参与有关化学问题的社会决策。

“碳酸钠的性质与应用”是苏教版必修《化学1》专题2的第二单元教学内容，本课按照目前关于化学学科核心素养的要求，重新审视了教材，挖掘其学科核心素养价值，以这部分教学内容为载体，进行了精心设计，通过有效的教学活动，发展学生基于证据进行分析推理、透过宏观现象审视变化的微观本质、运用所学知识解决实际问题等化学学科核心素养。

二、教学设计

1. 教学背景分析

（1）教学指导思想分析

学科教学的终极目标是促进学生学科素养的形成。以学科核心素养培育的课堂教学，应该从以“教”为主转向以“学”为主，从重视学科知识的传授、灌输转向重视学生学习活动的设计、组织和指导，将科学精神和人文精神自然地融入教学活动当中，让学生在探究体验中、学习反思中获得化学核心知识，发展化学学科核心素养。

（2）教学内容分析

本节内容是一节典型的物质性质的课，也是学生进入高中后第一次完整地学习一种盐。教材并没有把碳酸钠和碳酸氢钠的性质逐条呈现，而是通过两个“活动与探究”（“碳酸钠的性质”、“区别碳酸钠与碳酸氢钠的实验方案设计”）来引导学生在动脑思考、动手实践的过程中，进行自主学习、探究学习和合作学习。这样的编排符合学生的认知规律，有利于学生理解和掌握知识，提升化学学科素养。

（3）学情分析

学生在初中初步学习了碳酸钠与酸的反应，了解了检验溶液酸碱性的常用方法，但对与碳酸钠关系十分密切的碳酸氢钠的性质了解甚少。因此，教学时可以用实验探究、对比的方法理解两者性质之间的异同。

2. 教学目标

（1）通过实物展示、实验对比，让学生认识到二者性质的差异是结构不同所致，并能归纳总结碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法和相互转化。

（2）学会研究物质的一般思路与方法。特别是从碳酸钠与碳酸氢钠的性质对比中，学会全面地认识和分析事物，体验对立统一的辩证唯物主义观点。

（3）联系生活实际，让学生掌握碳酸钠和碳酸氢钠的用途，感受化学在生活中的重要作用，激发学生学习化学的兴趣和使命感。

3. 教学重难点

基于上述分析，把教学重点确定为碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质、鉴别，教学难点设计为对照实验方案的设计。

4. 教学过程及点评

教学环节1 提出问题，引入新课

[师]资料1中，侯氏制碱法制得的“碱”是什么物质？

[生]是纯碱，化学成分是碳酸钠。

[师]让我们一起走近碳酸钠。

[师]实物展示。请根据资料2和初中所学知识，推测碳酸钠化学性质，并运用桌面上的药品和仪器进行验证（药品：水、0.1mol/L稀盐酸、石灰水、氯化钙溶液、酚酞试液、0.1mol/L碳酸钠溶液、0.1mol/L碳酸氢钠溶液等，仪器：试管、滴管等）。

[生]讨论，制定实验方案，猜测实验现象，进行探究验证。在四支试管里各加入0.1mol/LNa2CO3溶液2毫升左右，然后依次滴加几滴酚酞试液、氯化钙溶液、石灰水、稀盐酸，观察现象。主动交流实验现象和结论。

[板书]

碳酸钠的化学性质

一、化学性质

1、与酸反应：Na2CO3+2HCl■2NaCl+H2O+CO2↑

2、与某些碱反应：Na2CO3+Ca（OH）2■CaCO3↓+2NaOH

3、 与某些盐反应：Na2CO3+BaCl2■BaCO3↓+2NaCl

評析：通过科学家侯德榜先生实业救国的事迹引课，培养学生刻苦钻研的科学精神和无私的爱国情操，引发学生对“碱”的好奇心和重视，让学生认识化学学习的社会价值。

后面让学生根据初中所学，大胆预测碳酸钠的化学性质，设计实验对自己的预测进行验证，得出结论，发展学生寻找证据进行分析推理的化学学科素养。

教学环节2 分析比较，深入探究

[生]认真阅读资料，仔细观察碳酸氢钠样品，产生了以下疑问：为什么在资料中碳酸氢钠可作为食品制作中的膨松剂，而碳酸钠不能？两者性质差异有哪些？

[师]顺势引导。请大家根据碳酸钠的化学性质来设计实验，对比观察两者的性质差异。那么请同学们思考一下，在什么样的条件下实验对比才更有科学性？

[生]在相同的反应条件下比较！如相同反应物的浓度、状态等。同时，提出了以下3个探究实验方案：

[探究实验1]水溶液的酸碱性

在试管里加入0.1mol/LNaHCO3溶液2毫升，滴加几滴酚酞试液，与前面现象进行对照，比较溶液的酸碱性。观察现象。填写表1。

[探究实验2]与盐、碱反应

向盛有2mL0.1mol/LNaHCO3溶液的试管中先滴加1mL0.01mol/LCaCl2溶液，观察现象。再向其中逐滴加入澄清石灰水振荡，观察现象。与前面实验比较，填写表2。

[板书]2NaHCO3+Ca（OH）2■CaCO3↓+Na2CO3+2H2O

[探究实验3]与酸的反应

向盛有体积均为2mL、浓度均为0.1mol/L 的Na2CO3、NaHCO3溶液的两支试管中，同时加入等体积、等物质的量浓度的盐酸（足量）。观察现象。填写表3。

[板书]NaHCO3+HCl■NaCl+H2O+CO2↑

[生]通过实验对照，得出结论：Na2CO3、NaHCO3性质大体相似，但是在某些反应上又有差别。如同浓度时，Na2CO3溶液的碱性强于NaHCO3溶液，但NaHCO3溶液与酸反应的剧烈程度大于同浓度的Na2CO3溶液。又产生了这样的疑问：两者性质差异的原因是什么？

[生]大家积极思考，有同学提出了结构决定性质的观点。

[师]对！那我们来一起分析它们在组成结构上有什么异同？完成表4。

[生] 清楚地发现：两者性质差异的原因就在HCO3-、CO32-方面。

[师]资料3中说，碳酸氢钠作为食品制作过程中的膨松剂。请你猜想碳酸钠、碳酸氢钠哪一种受热更易分解？

[生]肯定是碳酸氢钠受热更易分解，而且分解时会有气体产生。

[师]让实验来说话。

[探究实验4]热稳定性

[师]采用（图1）装置，应该如何放置两种固体，才能证明碳酸钠的热稳定性较碳酸氢钠更好？

[生]大试管中盛的是Na2CO3固体，小试管中盛的是NaHCO3固体。大试管的导管伸入盛有石灰水的B试管中，小试管的导管伸入盛有石灰水的A试管中。如果A试管中的石灰水变浑浊而B试管中的石灰水没变浑浊，则可证明。

[师]演示实验，点燃酒精灯，先预热，再集中加热。

[生]学生描述实验现象，得出结论。填写表5。

[板书]2NaHCO3■Na2CO3+H2O+CO2↑

[师]根据资料4，推测向饱和Na2CO3溶液中通入足量的CO2可能会出现什么现象？

[生]可能会有固体析出。

[探究实验5]饱和Na2CO3溶液与CO2的反应

[演示] 向一瓶充满CO2气体的软塑料矿泉水瓶中，倒入10毫升左右的饱和Na2CO3溶液，旋緊盖子，快速振荡一会儿。

[生]观察现象：矿泉水瓶变瘪，澄清的碳酸钠溶液变浑浊。

[板书]Na2CO3+CO2+H2O■2NaHCO3

[师生共同分析]NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，这是析出沉淀的主要原因，而从方程式来看，106g碳酸钠反应将生成碳酸氢钠168g，生成的碳酸氢钠多了且反应消耗了水，也会导致碳酸氢钠析出。

评析：根据实验现象的异同，引导学生分析碳酸钠、碳酸氢钠组成结构的异同，进而寻找证据进行推理，透过宏观现象审视变化的微观本质。课堂上精心设计对比实验进行探究，促使学生主动学习，形成结构决定性质、性质决定用途的化学观念。

教学环节3 总结提升，巩固观念

[师]碳酸钠与碳酸氢钠关系密切，请大家根据本堂课内容说说它们是如何相互转化的？

[生] 归纳碳酸钠与碳酸氢钠的相互转化途径（略），形成物质间有条件的转化观念。

[投影]碳酸钠、碳酸氢钠在生产、生活中的应用。

教学环节4 解决问题，拓展应用

[投影]问题解决：

[生]交流讨论（略）

[课后作业]

查询侯氏制碱法的工业流程图，分析涉及的原理。

评析：通过几个有“生活味”的问题解决，提升了学生运用知识、解决问题的能力，发展了学生化学应用观。也体现了基于学科核心素养的化学教学，是一种能使学生主动获取化学知识、运用化学知识、解决化学问题的教学策略。

三、几点反思

1. 提升学生学科核心素养，要让学生明白所学化学知识的价值

基础教育课程改革的基本目标，就是让学生积极主动地学，这也是提升学生学科核心素养的必然要求。让学生“想学”的方法有多种，其中向学生展示所学化学知识的价值是重要而有效的方法之一。

向学生展示所学化学知识的价值，可以是向学生展示所学化学知识在生产、生活和科技领域的应用，特别是日常生活中的应用；也可以是向学生展示所学化学知识在化学科学发展中的应用；还可以是向学生展示所学化学知识在化学及其相关学科学习中的应用[2]。高中化学课程中之所以安排“碳酸钠性质与应用”教学内容，就是因为钠及其化合物在生产生活中有广泛应用。本节课以侯德榜的爱国事迹为引课，以“为什么碳酸氢钠可作为食品制作过程中的膨松剂？”“Na2CO3、NaHCO3均可与胃酸反应，为何不选用Na2CO3作抗酸药？”等应用性问题展开教学，让学生在学习的过程中体会了知识的价值，明白了“为什么学”的问题，有效地调动了自我主动学习的积极性，提升了化学学科素养。

2. 提升学生学科核心素养，要让学生在自主实践中提高能力、发展素养

本节课采用实验探究进行教学。教学中提供相应的仪器药品，让学生自己提出猜想、设计实验、进行实验探究，得出结论。学生在实验探究中，主动对比碳酸钠、碳酸氢钠的性质与应用，将知识融入推测、验证、探究和归纳的过程中，掌握了元素化合物的一般规律：结构决定性质，性质决定用途，并能运用所学知识解决实际问题。整个教学过程，充分突出了学生的主体地位，让学生在体验化学研究的过程中发展了学科素养。

3. 提升学生学科核心素养，教师要科学地处理教材内容

化学学科核心素养不可能凭空产生，它们一定内隐在化学教学内容之中。培养学生的化学学科核心素养必然要以知识教学为载体[3]。因此，教师要结合教学内容，根据学生的实际情况，围绕发展学生化学学科核心素养这一目标，创造性地开发和使用教材，精心设计课堂教学，科学合理地选择和处理教材内容，挖掘教材内容所包含的素养教育，达成发展学科核心素养的目的。如通过碳酸钠、碳酸氢钠在生产生活中的应用，突出化学学习的社会价值，培养学生社会责任感；通过碳酸根与碳酸氢根的比较，拓展学生透过宏观现象审视变化的微观本质；通过碳酸钠、碳酸氢钠性质比较实验设计，提高学生科学类比的思维能力、发展学生寻找证据进行推理的核心素养。当然，我们在处理教材内容的时候，也要明白某一教学内容可能只是有侧重地发展学生某个或者某些方面的学科素养，不可能通过一个教学内容发展学生全面的学科素养。

此文在形成过程中，受到了吴星教授的悉心指导，在此谨向吴教授致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部制定.关于全面深化课程改革是立德树人根本任务的意见[S].2014，4

[2] 乔中云，曹丽敏，吴星.关于高中化学元素化合物教学的思考[J]. 化学教学，2015（4）：15

[3] 周业虹.基于发展化学学科核心素养的教学设计案例分析[J].化学教学，2016（8）：36