突出变化观念落实核心素养

旷湘平 贺秋云 易垚灯 杨焱

摘要： “变化观念”是高中化学学科核心素养的主要内容。以“化学反应与能量”一章的教学为例，对中学“变化观念”素养内涵、教学价值进行分析，提出“变化观念”素养体系的框架、培育途径及其教学策略。

关键词： 学科核心素养; 变化观念; 化学反应; 教学策略  文章编号： 10056629（2019）6005004      中图分类号： G6338      文献标识码： B

1 问题的提出

化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化及其应用的一门基础科学。其特征就是从微观层次认识物质，以符号形式描述物质，在不同层面创造物质[1]。创造物质的核心是化学变化，变化是化学科学的核心与价值所在。因此，变化观念是中学化学学科核心素养的主要内容之一。

中学化学中的变化观念，就是人们对生活中常见物质及其变化的基本看法。它包括对化学变化的特征、本质、规律、价值、研究方法以及有关认识的发生、发展等重要问题的认识和看法[2]。人教版普通高中化学课程标准实验教科书在必修中设置了“化学物质及其变化”、“化学反应与能量”等章节，在选修中安排了《化学反应原理》课程来培育化学变化观念。下面以必修2第二章“化学反应与能量”为例，对在教学中如何构建变化观念，谈谈我们的做法与体会。

2 中学“变化观念”素养分析

高中“变化观念”素养的内涵分析

《普通高中化学课程标准（2017年版）》[3]将“变化观念与平衡思想”列为高中化学学科核心素养五个方面之一，其中“变化观念”学科核心素养其内涵为：

（1）认识物质是运动和变化的，化学变化需要一定的条件，并遵循一定的规律;（2）认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化;（3）认识化学变化有一定限度、速率，是可以调控的;（4）能多角度、动态地分析化学变化，预测在一定条件下某种物质可能发生的化学变化，运用化学反应原理解决简单的实际问题。

因此，“变化观念”素养指向物质转化层面，是学生对物质变化的基本认识的综合。它解决了物质是否会变化、物质会怎样变化、物质为什么会发生变化等基本问题。涉及化学变化的本质、化学变化的表征、化学变化是定量的、化学变化是守恒的、化学反应伴随能量变化、化学反应速率、化学平衡理论、化学反应进行的方向等核心要素[4]。

中学阶段“变化观念”素养培育的总体框架

根据“变化观念”核心素养的内涵，结合现行中学化学教材，得出培育“变化观念”素养的总体框架，如图1所示。

其中，A区为“化学反应与能量”教学时，学生已掌握的相关知识;B区为本章要学习的相关知识;C区为后续课程（选修）的相关知识。本章在“变化观念”素养体系的重点是： （1）化学反应伴随着能量的变化;（2）化学反应中能量变化与化学键变化有关;（3）化学变化有快有慢且可以定量描述;（4）化学变化有限度且可以控制。

本章“变化观念”内容的价值分析

构建“变化观念”素养的完整体系

此前，学生先后学习了化学变化、物质的分类、离子反应、氧化还原反应以及一些典型的化学反应。已经知道物质是变化的，变化的本质是生成了新物质;化学变化需要一定的条件;化学变化微观上是原子的重新组合，过程中有化学键的断裂与生成等。同时，对化学变化中的能量变化、化学反应速率等也有了感性认识。本章的学习，让学生理解在化学反应中由于化学键的断裂与生成而导致物质能量的变化，能量的变化又有热能和电能两种形式。在此基础上，再学习化学反应速率与限度，让学生对化学反应特征的认识更深入、更全面，建立起一个完整而又合理的化学反应知识体系。

组成“变化观念”知识的核心内容

本章知识是化学反应体系的核心内容，在初中化学、高中必修模块和选择性必修模块中均有涉及。此处学习，既有知识学习的阶段性，又有必修、选修内容的层次性。由于知识的交叉和重叠，还有知识的连贯性，本章是对初中化学反应知识的提升与拓展，也是选择性必修《化学反应原理》的学习基础。同时，本章的学习须应用化学键理论来指导，是上一章知识的深化与延伸。

体现“变化观念”应用的实际价值

由于通过化学反应使物质释放的化学能是当前获取能源的主要途径;同时控制反应条件，可降低生产成本，提高经济效益。因此，本章内容在工农业生产、科学技术研究和日常生活中都有广泛的应用。通过化学能与热能、电能的相互转化的学习，使学生认识到化学在提高能源的利用率和开发新能源中的重要作用，增进学生对化学的兴趣与情感，体会学习化学的价值。

3 培育“变化观念”素养的途径

化学变化观体现了化学变化过程中具有守恒性、条件性、平衡性及过程性四大特征[5]。守恒性指在变化过程中的“不变”，即化学变化过程中的元素守恒、质量守恒、能量守恒。条件性指化学反应的发生都具有一定的條件，当条件改变时会对化学反应的过程产生影响。如浓度、压强、催化剂等条件都是化学反应速率的影响因素。平衡性是指化学反应达到一定限度时各物质的浓度相对不变，即变化过程有限度。过程性是指化学反应过程有始态、过渡态和终态。以时间为尺衡量化学反应过程即化学反应速率。所以，培育“变化观念”素养，应挖掘教学内容，提炼化学学科知识的核心价值，抓住化学变化过程的特征，让学生全面、准确、深刻地理解化学变化。其培育途径如图2所示。

4 培育“变化观念”素养的策略

将“变化观念”全面落实到课堂，在教学中就应该跳出传统课堂，基于知识的内在结构，引导学

生从符号学习走向学科思想和意义系统的理解和掌握，对知识进行深度学习。在教学中要强调为学生理解而教、为学科思想而教、为知识意义而教、为学生发展而教。

注重真实情境创设，体现变化价值

基于生活、科学的化学变化无处不在。在教学中通过生产、生活、科学中化学变化事例创设真实的情境，引导学生从变化的视角，学习物质转化的规律性，让学生充分认识化学学科的价值[6]。

如在“化学反应与热能”一节，可以通过播放《能源争夺》《世界燃料的发展史》《新能源的广泛应用》等视频创设教学情境。这样能引发认知冲突，使学生运用已有知识和经验解决实际问题，在解决问题的过程中经历新知识的产生、发展与应用，从而培养学生学习化学的兴趣。同时又有利于帮助学生理解化学与技术、社会及环境的相互作用，体会化学变化创造物质的化学价值观，促进“变化观念”的形成。

注重知识的整体性，体现变化体系

培育“变化观念”，首先要使学生多角度认识化学变化，对化学变化体系有全面而准确的认识。全面、准确、深刻和关系清晰的知识结构才是“最优知识结构”。“变化观念”涉及的知识点多、面广、形散，帮助学生全面、准确、深刻地构建清晰的变化体系尤为重要。

如“化学能与热能”的教学中，首先要让学生在宏观上理解能量与化学变化的关系，理解与量有关的化学方程式;然后，在微观上认识化学变化的本质是化学键的断裂与生成，从分子、原子的角度描述化学反应的实质。这样，引导学生从不同的视角认识化学变化，理解质量守恒和能量守恒，掌握化学变化的知识结构。

注重思维的深刻性，体现变化过程

化学科学是由现象和本质两部分组成的。在教学中不仅要重视“是什么”的化学现象，更要理解“为什么”的化学本质。这样，才能让学生深入思考知识的本质与内在联系，通过对问题的迁移，在新的问题情境中表现出解决问题的核心能力。

如在“化学能与电能”的教学中，在原电池实验的基础上，运用多媒体模拟技术等手段把微观的电子转移转化为看得见的实验，揭示原电池中的电子运动、变化结果。启发学生高阶思维、引发情感共鸣，理解变化过程中电子的运动，实现学生对原电池原理的真正理解，掌握化学能直接转化为电能的条件与实质。

突出问题驱动，体现变化规律

通过问题驱动，设计一系列具有梯度和层次的问题，使学生自主学习、合作探究，体验学习的过程，体现变化的规律。

如在“原电池原理”的教学中，先采用问题引导，使学生在解决问题的过程中逐步形成对自发的氧化还原反应更为深刻的理解。（1）化学能直接转化为电能要解决的关键问题是什么？（2）如何使电子从还原剂转移到氧化剂而形成电流？（3）怎样验证线路中有电子流过？等等。通过一系列问题的提出，建立观点、结论和证据之间的逻辑关系;再通过分析、推理等方法构建原电池模型;最后，运用原电池模型解释原电池装置中的化学现象，揭示现象的本质和规律。这样，通过问题驱动的实验探究，不仅培养了学生的宏观辨识、微观探析与模型认知能力，更能发展学生的“变化观念”。

总之，“变化观念”是学生用变化的视角认识物质、研究物质、利用物质的基本看法。其形成过程既是学生能力提升的过程，更是学生理解化学变化的本质，促进学生形成关键能力和必备品格的过程。

参考文献：

[1][3] 中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 1～4.

[2] 吴俊明， 吴敏. 刍议化学变化观的形成、内容和结构[J]. 化学教学， 2014， （12）： 13～19.

[4] 周艷伟. 中学生“变化观念与平衡思想”素养发展现状调查研究[D]. 临汾： 山西师范大学硕士学位论文， 2018.

[5] 张佳慧， 化学学科核心素养中变化观念结构化解析[C]. 辽宁： 第十四届全国化学课程与教学论年会学术论文， 2017.

[6] 旷湘平等. “化学物质的多样性”教学现状与教学建议 [J]. 天津师范大学学报（基础教育版）， 2018， （2）： 62～68.