“素养为本”视角下化学理论性知识教学实践与思考

杜林存

摘要：以“化学反应的方向”为例，介绍了在“素养为本”视角下化学理论性知识教学的几个环节。用教师教学方式的改变促进学生学习方式的转变，从而达到落实学生学科核心素养的目的。

关键词：核心素养;化学反应方向;理论性知识;教学

文章编号：1008-0546（2019）06-0031-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.06.009

一、教学背景

化学知识是培养学生化学学科核心素养的重要载体，而发展学生的学科核心素养，要求教师积极开展“素养为本”的课堂教学实践，主动探索“素养为本”的有效课堂教学模式和策略。化学理论性知识在中学化学课程体系中有着非常重要的作用。学生通过学习化学理论能够从本质上认识物质的结构、性质和变化，掌握物质之间内在的联系及其变化的规律。这对学生后续新知的学习，实际问题的解决以及学科核心素养的形成有积极的引领和推进作用。

然而在实际教学过程中，针对化学理论性知识抽象晦涩，教学难度大的特点，教师往往采用“灌输”的方式，平铺直叙地告知学生原理，并通过例题讲解强化训练加以记忆。这样的课堂看似高效，实则忽略了学生已有的认知与体验，无法形成矛盾冲突，使得课堂索然无味。这样的课堂也会导致学生被动地接受知识，机械性地背诵、记忆规律，无法灵活地运用原理去分析和解决实际问题，不利于学生核心素养的形成。

笔者选取苏教版《化学反应原理》模块中“化学反应的方向”一课，尝试在“素养为本”视角下进行理论性知识的教学实践，愿与大家交流探讨。

二、课堂教学实践

环节一：创设真实可感的教学情境，感性认知“方向性”

一个真实可感的情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台，而理论性知识学习的第一阶段即为感性认识。因此，我们要创设与学生已有经验相匹配的教学情境，让学生唤醒所要学习知识相关的具体例证或感性经验。笔者借助三个例子让学生感知自然界中的“方向性”。

设计意图：借助学生熟悉的“瀑布从高处流向低处”这一自然现象，唤醒学生对自然变化方向性的感性认知，再通过让学生感受橡皮筋的拉伸和收缩，加深对于自然变化“自发”和“非自发”的理解，最后让学生设计实验思考如何借助外界帮助能够让非自发的反应发生。整个过程以自然变化为着手点，最终回归到化学变化，三个例子层层递进，环环相扣，再结合教材中的“交流与讨论”，落实“自发反应”的概念。

环节二：从感性到理性，自发反应条件初探

概念形成的第二阶段就是要从感性认识提升到理性认知的阶段。该过程需要学生对获得的已有感性经验进行分析、对比、辨别，找出这些经验中的共同特征，再对这些特征进行抽象与概括，从而形成概念，这也是至关重要的一个环节。据此，笔者首先让学生小组讨论这过程能自发进行的可能原因。学生积极讨论并归纳出：

并且总结得出规律：反应放热，体系能量下降，有利于自发。反应放热越多，体系能量降低得越多，反应越完全。

设计意图：从对自然变化自发性的感性认识上升到理性分析归纳出这些变化过程中所呈现的能量特点，再演绎到绝大多数放热反应都能自发进行。规律的得出都是学生根据已有的生活经验加以分析对比得出的，这不仅使课堂氛围更加积极活跃，也让学生在课堂上学会分析问题与解决问题，在自我建构中不断提升，促进学习方式的转变。

环节三：疑惑与解惑，明确反应自发进行条件

笔者认为在化学课堂上如果学生始终处于“不假思索地对答如流”状态，无法真正提升学生的思维品质，因为他们需要有一段“沉默”的思维碰撞期。此外，如果在概念课中引入实验，充分发挥化学实验的独特价值，也对全面发展学生的化学学科核心素养有着极为重要的作用。

据此，在环节二的基础之上，笔者提出“放热过程能自发进行，那是不是意味着吸热过程就不能自发进行了？”这一问题使得整个教室异常的寂静。这个问题与前一环节得出的结论在學生的脑海里形成了极强的认知冲突，思维的火花也由此碰撞出来——反应放热是影响反应自发性的一个因素但不是唯一因素。在学生百思不得其解之时，顺势安排了三个活动：

三个活动带给学生“生活印象”“视觉”“触觉”上强烈的冲击，更引发学生的头脑风暴“这些变化都是吸热的过程，为何还能自发进行？”学生带着疑问通过观察这三个过程的化学表达以及小组讨论，得出这些变化都使得体系变得更加混乱，并结合书本关于混乱度的阐述得出结论：化学反应的熵变越大，越有利于自发。熵变与焓变一样也是影响反应自发性的一个重要因素。

体系能量降低和混乱度增大都有促进反应自发进行的倾向。因此，要正确判断一个化学反应是否能自发进行，必须综合反应的焓变和熵变。于是让学生思考以下反应的焓变熵变以及反应自发的条件。

设计意图：通过有目的的设问，让学生形成“认知冲突”，再通过精心设计的学生实验和演示实验，以及实验过程的化学表达，将抽象内容可视化，宏微观结合，引导学生认识物质及其变化的本质和规律，明确除了焓变之外，熵变也是影响反应自发性的一个重要因素。并通过列举、分析典型的化学反应归纳出焓变、熵变、温度与反应自发性的关系。这一阶段也是形成概念的关键阶段。

环节四：概念的明确与应用，加深对化学理论的理解

这一阶段就是进一步明确概念，需要有意识地引导学生进行一些概念的变式练习，通过对不同变式进行比较，突出概念的最为关键的特征。这样能使学生更为精确、有效地把握概念，能够对概念进行灵活熟练的运用。

从焓变与熵变来判断，该反应在任何温度下均能自发进行。但笔者在课堂上追问了一句：那么你妈妈的钻石戒指有没有变成石墨？听到这个问题的时候，教室里的学生哄堂大笑，被提问者立马改口说不能自发进行，但是又与刚刚所学知识相冲突，苦恼不已。其他同学也普遍流露出疑惑的表情。笔者顺势解释学习反应自发性的意义：首先是寻求一种客观理论判断依据，判断一个反应能否发生，预期一个新反应，减小代价。其次反应的自发性只用于判断反应的方向，不能确定反应是否发生或者发生过程中的速率。学生听完也是恍然大悟，对反应自发性有了更深一步的理解。

变式三：1791年人们在金红石的矿物（主要成分TiO2，含量95%）中发现了钛元素，而第一次制得纯净的钛却是在1910年。从下列提供的方程式分析钛元素的发现到金属钛的制备为什么经历了这么长的时间？后来为什么又能够成功制备？

学生通过所学知识发现原始反应吸热且熵减，在任何温度下均不能自发进行，因此，从发现钛元素到获得钛元素经历了漫长的时间。而引入石墨与氧气的反应之后，综合反应转化为放热且熵增的反应，在任何温度下均可以自发进行。以此让学生体会到化学反应方向判断的价值。

设计意图：将抽象的化学理论放到实际问题中进行分析、对比，三个变式既有迷思概念的干扰，又有概念之间的联系与区别，更有概念的深入与发展，使得整个课堂氛围达到了一个高潮。

上述四个环节是以“素养为本”视角下化学理论性知识教学的探索，总体来说还是比较成功的，课堂中既有追求知识的欢声笑语，也有遇到问题的一片沉默，更有进发思维火花的柳暗花明。那么在今后的教学中能否把化学理论性知识的教学形成一个体系，笔者将继续探索。