基于核心素养培养的高中化学核心概念的教学研究

刘情

◆摘  要：在高中化学课程中化学平衡是四大平衡理论的核心概念，具有发展学生核心素养的丰富素材。从情境入手，通过问题驱动、实验探究、证据推理、归纳升华等研究方法，优化教学设计，落实发展核心素养的目标。加强对化学平衡核心概念的理解，可以更好地理解和掌握化学中的几大平衡问题，在今后的学习中产生迁移。

◆关键词：核心素养;“化学平衡”;核心概念

一、基于高中化学核心素养的教学内容分析

“化学平衡”是中学化学的重要教学内容，必修教材与选修教材均有涉及。必修2第二章第3节中介绍化学反应的限度，使学生认识可逆反应，初步建立化学平衡的概念。纵观整个高中阶段的化学课程体系，平衡体系是一个非常重要的模块，化学教材中的平衡体系包括化学平衡、溶解平衡、电离平衡、水解平衡等，化学平衡是这一平衡体系的核心，对深入认识化学及其他平衡具有理论的指导意义。

在高中化学课程中化学平衡是四大平衡理论的核心概念。在核心素养导向下，应该用化学核心概念、主干知识统领高中化学教学，帮助学生从具体的事实、概念、原理、反应、用途等繁杂而散乱的知识中跳出来，站在更高的位置上培养学生的化学学科素养，围绕化学学科的核心概念围绕核心概念进行教学研究，对于让学生建立理解性的学习，让学生学会学习，对于中学生发展核心素养落实到具体学科教学中，培养学生的科学素养，为终身学习奠基，培养“全面发展的人”具有重要意义。

二、基于高中化学核心素养的教学目标确定

1.通过观察蔗糖晶体在饱和溶液中外形不断变化有的小晶体长大有的棱角消失但是总质量不变。以及二氧化硫催化氧化生成三氧化硫反应到一定时间后，各物质浓度不再随时间而变化的宏观实验现象的引领。对溶液中蔗糖晶体的溶解与结晶，SO2、O2、SO3分子的结合与分解进行微观探析，建立化学平衡的概念。

2.通过信息处理和证据推理概括出化学平衡的特征，归纳可逆反应达化学平衡状态的判断方法。

3.在实验探究过程中，可以控制某些条件来建立新的平衡，逐步树立“变化观念与平衡思想”。

4.将核心概念的认识活动和社会责任、探究能力建立起联系。

三、基于高中化学核心素養的教学过程设计

教学环节一：情景引入。

【学生】学生观察饱和蔗糖溶液中晶体形状的变化情况，回答以下问题。

问题1：蔗糖晶体形状的变化。

问题2：蔗糖晶体的总质量是否会发生变化。

[设计意图]在饱和溶液、电解质电离等概念基础上，从宏观现象到微观过程。通过观看蔗糖晶体溶解——结晶的模拟动画，知道角“补”上去了质量却不变，是因为晶体溶解的速率与结晶速率相等，达到了动态平衡，为溶解结晶平衡观念的形成提供事实依据。

教学环节二：观察图画及动画SO2与O2反应的动画，分析SO2与18O2催化反应后，含有18O的粒子有哪些？

【设疑】结合图画和动画，在外部条件不变情况下，反应到一定时间后，反应物、生成物浓度不再随时间变化的原因是什么，反应有没有停止？为什么最终SO2和SO3都存在18O？

[设计意图]各物质浓度不再随时间而变化，结合食盐晶体的溶解结晶平衡，引导学生对实验现象进行信息处理，学生经过思考讨论、演绎推理，归纳出化学平衡状态和化学平衡的特征等概念。通过描绘化学平衡形成过程的速率——时间图像，直观展示化学平衡构建过程中正逆反应速率与物质量的变化关系。核心素养的培养目标指向“宏观辨识与微观探析”“信息处理与证据推理”。

教学环节三：学生分组实验，感受条件改变对反应速率的影响。

1.温度对化学反应速率影响的实验探究。在三支相同的试管中分别加入2～3ml约5%的H2O2，然后在每一支试管中滴加2滴1mol/L的FeCl3溶液后立即套上气球（大小相同）。等三支试管上的气球大小差不多相同时，同时置于三个温度不同的烧杯中（分别为热水中、常温和冷水中）观察现象。

2.催化剂对化学反应速率影响的实验探究。

如图1所示，在三个相同的带活塞的漏斗中分别加入2～3mL约5%的H2O2，然后在一支试管中滴加2滴1mol/L的FeCl3溶液，另一支试管中加入少量MnO2固体。同时向三支试管中放入漏斗中的全部溶液，观察红墨水上升情况。

[设计意图]化学平衡概念的学习是有层次的，必修阶段只要求从定性角度认识化学平衡状态的概念、特征，通过实验探究知道化学平衡是动态的、相对的、建立是有条件的，为以后的学习做铺垫，渗透核心素养“变化观念和平衡思想、科学探究与社会责任”的培养教育功能。

教学环节四：探讨高炉尾气之谜。

高温条件下，高炉炼铁的主要反应是高温条件下Fe2O3+CO=Fe+CO2。炼铁生产中，高炉的尾气总还余有CO，体积分数约为0.22～0.28。

【设疑】100多年前，人们曾增加高炉的高度，延长CO与Fe2O3的接触时间，可尾气中CO的体积分数仍然约为0.22～0.28，是什么原因？

[设计意图]展示与实际生产生活相关联的情境，学以致用，增加高炉的高度，只能延长反应时间，不能提高CO的利用率，检测学生对化学平衡概念的理解，使学生感受所学知识与生活息息相关，认识研究可逆反应限度的必要性和实际意义，将化学平衡的认识活动与社会责任感的培养建立起联系。

四、高中化学核心素养导向下的核心概念教学反思

充分利用核心概念特点，从多角度认识核心概念，可以改变和完善学生的知识体系和认知结构，在学习过程中渗透化学学科思维、学科观念、实验探究、科学精神和人文精神，学习必备知识和培育关键能力，学生的化学核心素养将在更高层次得到培养与落实。

参考文献

[1]兰萍秀.高中化学核心素养导向下的核心概念教学——以“化学平衡”教学为例[J].福建基础教育研究，2018.