将核心素养分层融入化学教学——以“食品中的有机化合物 乙醇”教学为例

教学的最高目的是培养具有核心素养的人，核心素养是教学育人价值的集中体现。教育部将核心素养的内涵界定为“学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”。《普通高中化学课程标准（2017年版）》中提出：化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”“科学精神与社会责任”五大要素。笔者认为高中化学学科核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分，是高中生综合素质的具体体现，将化学核心素养融入化学课堂教学，有利于学生人格的养成，获取终身学习的能力，实现更高视野的自我发展。基于以上背景，笔者曾在江苏省中小学教学研究室“教学新时空·名师课堂”直播活动中执教了“食品中的有机化合物 乙醇”一课，下面以该课实践为例，浅谈落实化学核心素养教学的心得体会。

一、化学认识层面素养在课堂教学中的具体化

这里，“宏观辨识与微观分析”“证据推理和模型认知”“变化观念和平衡思想”等要素是侧重于“化学认识”层面的素养。从化学素养的形成来看，对于“化学实践”获得的感性认识，有转化、升华和概括转变为学科的思想与方法的客观需要，这种转变要求在课堂上要从“微观”“模型”“动态”等认识视角形成对知识的设计的具体呈现，再通过活动渗透，使学生自觉地在一定深度上形成学科知识结构。

【片段1】

师：生活中有哪些物质中含有酒精？

生：白酒、啤酒、黄酒、花露水、酒精棉球、酒精灯、醪糟。

师（展示白酒、啤酒、黄酒、花露水、无水乙醇）：请大家通过观察并结合上述物品说说乙醇是一种什么样的物质？

生：无色、有特殊香味、与水互溶、易挥发（沸点低）、食用、消毒、可燃烧。

师：外在的性质由结构决定。通过燃烧法已测得乙醇的分子式为C2H6O，结合C2H6乙烷的分子模型，请同学们搭建乙醇可能结构。

（学生动手搭建。）

师：还有其他的结构吗？（出示图1）思考这两种分子结构是什么关系？氢原子的空间位置有何不同？

（图1）

生：这两种结构都是符合价键理论的可能结构，互为同分异构体。

师：我们把这两种结构与煤油和水的分子结构做个比较，结合以往的学习经验，请同学们设计实验方案探究乙醇结构。

生：A分子中氢原子的环境与煤油中的氢类似，因此不能与钠反应。B分子有和水分子相似的结构O-H，预测氢能被钠置换，将钠投入装有无水乙醇试管看是否反应，如果反应，收集可能产生的气体并点燃。

师：钠与乙醇反应的实验现象有哪些？

生：沉入试管底，未熔化，表面有气泡，无明显声音，与水相比反应缓慢，收集产生的气体并点燃，听到有轻微的爆鸣声。

师：以上实验只是证明有H2生成。能否就此确定乙醇分子为B结构？我们知道烷烃中是没有O的，万一O原子对C-H键产生影响，使C-H键上H原子能被钠置换呢？有没有更可靠的依据能证明氢原子来自何处？

生：定量方法，让一定量的无水乙醇和足量的钠反应测量氢气体积。

师：如何定量测定H2的体积？（具体过程略）

师：展示乙醇比例模型，写出结构简式，指出-OH的概念，醇类分子结构特点。

生：结合断键位置，试写出方程式：2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑

师：为什么乙醇与钠反应较水更缓慢？

生：水分子中羟基上的H原子较乙醇中的活泼。乙醇较水更难电离，是非电解质。

师：说明结构有相似性，相似中又有不同性。

上述教学设计以“乙醇—乙醇结构—乙醇的性质”为主线，体现了以“结构决定性质”为特征的宏观辨识和微观探析素养培育。乙醇结构的探究中，采取的“模型构建—证据猜想—实验检验—反思批判—二次完善”的教学过程，则体现了以“模型、假设、分析”为特征的证据推理和模型认知素养培育。最后通过比较钠与水、乙醇反应，深化了学生对水和乙醇分子结构异同的理解，引导学生发现变与不变的辩证统一，体现了以“物质是运动和可变的”为观点的变化观念和平衡思想的培育。三种素养的培养有序穿插、衔接自然，这样的设计使化学认识素养的培育更加具体化，有利于学生关键能力的形成。

二、化学实践层面素养在课堂教学中的功能化

化学实验是学生认识化学物质及其变化的重要实践手段。“实验探究与创新意识”对应于“化学实践”层面的核心素养特征。在教学中教师应当引导学生分析实验原理，改进实验装置，解读实验现象，将化学实验教学的功能具体化。

【片段2】

师：钠能与乙醇发生反应生成的气体是什么？如何检验？氢气点燃有没有更安全方法？

生：将导管口沾满肥皂水，待有气泡生成，用火柴点燃气泡。

（学生动手实验。）

师：为什么点燃肥皂泡有时爆鸣声并不是非常明显？改进实验的方法有哪些？实验本身设计是否严密？

（学生分小组讨论。）

生1：由于氢气密度小于空气，收集气体时将导管口向上，有利气泡的长大。

生2：将肥皂水事先倒在蒸发皿中，将导管直接导入肥皂水，考虑钠与乙醇反应较水缓慢，可以适当增加钠块大小和肥皂水的浓度，这样有利于收集到较多的气泡，再将其一起点燃。

生3：是否可以考虑用尖嘴滴管作为反应的容器，将生成的气体点燃，观察火焰颜色；罩小烧杯收集燃烧产物，以排除生成其他可燃性气体的可能。

生4：由于乙醇的挥发性较强，加之该反应为放热反应，所以也许有乙醇蒸汽存在的可能，可以先通过盛有水或酸性高锰酸钾溶液的集气瓶洗气。

师（指导改进实验方案）：取一个胶头滴管（去胶头）用镊子向胶头滴管的肚容区域塞入一小团脱脂棉，再向脱脂棉中滴入酸性高锰酸钾溶液，取黄豆大小的钠块用镊子放入上述胶头滴管的柱体部分，将胶头滴管的较粗部分浸没在盛有无水乙醇的小烧杯中，尖嘴部分向上，在尖嘴处事先沾一些肥皂水，待肥皂泡长大后，点燃肥皂泡。

（学生动手实验。）

师：请描述实验现象？

生：棉球颜色由红变白，有较明显的爆鸣声。

师：由现象你能得出了什么结论？

生：钠与乙醇反应生成氢气，气体中的确混有少量乙醇蒸汽。

实验探究是化学教学的基础，化学核心素养的培育可以以实验为依托，开展有深度思维价值的探究活动，以探究中的每一步操作、每一个现象为素材，帮助学生发现和提出有探究价值的问题。上述钠与乙醇反应的实验教学片段，教师借助在实验中发现的“现象不明显，严密性不够”等问题来创设情境，通过指导学生小组讨论，合作交流，大胆创新，最终完成了实验方案设计。这样的教学不仅使实验探究的“探究味”更浓，而且让化学课堂变得更加开放、更加灵动，学生所经历的学习过程更加真切，认识收获更实在，方法感悟更具体，情感体验更丰富。

三、化学运用层面素养在课堂教学中的观念化

通过化学认识和化学实践活动建立起来的对化学世界的科学认识，需要运用于生活才能焕发其育人的价值和意义。“科学精神和社会责任”这一素养就体现了“化学运用”层面的要求。一方面化学认识要与学生已有的生活经验联系起来，促进学生透过现象认识本质，达成科学健康的生活能力；另一方面，化学实践要与解决与化学有关的生活问题、参与有关的社会决策联系起来，促进学生理解化学与生活的密切联系。

【片段3】

新闻材料：司机饮酒驾车，面部通红，却否认自己饮酒，交警使用酒精探测仪对司机进行酒精检测，最终确定了其酒驾行为。

师：视频中我们了解到饮酒司机想蒙混过关，但在精密仪器测量下还是败下阵来。那么喝酒与脸红有直接联系吗？如何看待中国人喝酒的习俗？你能做些什么？

视频：酒精在人体中的代谢过程。

（学生分小组讨论。）

师：思考汽油中添加乙醇的意义，大量使用乙醇汽油有哪些问题？

生：添加乙醇有助于汽油充分燃烧，热值高、污染小，是很好的燃料；乙醇是可再生能源，可以节省汽油的消耗。但是大量使用乙醇汽油会消耗大量玉米，可能会出现汽车与人争粮食的社会现象。我们一方面可以研发非食用植物制乙醇的方法，另一方面，寻找更好的可替代能源。

“科学精神和社会责任”的培育对于学生树立客观、辩证的化学观，引导学生关注生活、关注时代有着积极的指导意义。本节课利用警察查处酒驾的视频，提出了有关乙醇性质的一连串问题，学生在讨论交流中增强了社会责任感、参与意识和决策能力，并最终形成了正确的价值观念。

总之，学科知识只是形成素养的载体，有指向的教学设计才是形成素养的主渠道。学科知识不能直接转化为素养，简单的复制、记忆、理解也是不能形成素养的。指向发展学生核心素养的课堂，要求教师在教学设计时必须将宏微结合、模型认知、分类表征、实验探究等学科活动与学科知识有机统一起来，再引导学生主动分析、应用、评价、综合，最终养成化学学科特质的必备品格、关键能力和正确的价值观念。