基于“宏微结合”素养培养的化学教学探究

李洪学

【摘要】以“烯烃、炔烃的化学性质”的课堂教学为例，简要梳理了化学学科核心素养培养教学设计与实施的流程，介绍了如何通过问题设置来实施基于“宏微结合”素养培养的课堂教学，展示了“烯烃、炔烃的化学性质”的课堂教学实录。

【关键词】化学课堂教学  核心素养培养  宏观辨识与微观探析  反思总结

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）51-0072-02

一、引言

学生发展核心素养，主要指学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。培养学生发展核心素养应以各学科的课堂教学为主阵地，积极创设真实的学习情境，开设高层次的实验探究活动，设计具有诊断学科核心素养功能的问题，让学生在问题的解决中提升自己的核心素养。中华人民共和国教育部2018年发布的《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称《课程标准》）对化学进行如下定义：化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科，其特征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。就化学这门学科而言，研究者在梳理化学学科价值和本质的基础上对我国高中生必修、选修两阶段化学学习的特征进行了分析，整合、分类形成了具有中国特色的5大维度的化学学科核心素养体系，即“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”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”。以化学课堂为主阵地的化学学科核心素养的培养是学生发展核心素养培養的一部分。发展核心素养的重要载体是学科教学内容，但是不同章节、不同课时教学内容所能承载的素养培养的维度可能有多个，也可能是单个。有些教师从学科核心素养的全部5个维度来展开教学，也有些教师在对能承载多个维度素养培养的课堂教学设计时单从某一个维度的素养培养角度进行，如单从发展学生的“数据推理与模型认知”的角度进行“化学键”的教学。如何在高中化学课堂教学中进行学科核心素养的培养从而培养学生发展核心素养，已经有很多高校教授和中学一线教师对这个问题进行过探究分析。本文主要结合笔者一线的教学经历，谈一谈在高中化学课堂教学中的关于“宏观辨识与微观探析”核心素养培养的一些粗浅看法。

二、以鲁科版选修《有机化学基础》中“烯烃、炔烃的化学性质”为例的教学实施流程

（一）认真研读《课程标准》，准确把握教学要求

课程标准中将“烯烃、炔烃的性质”这部分内容安排在模块3《有机化学基础》的“主题2：烃及其衍生物的性质与应用”中，并提出了下列所示的要求：

【内容要求】认识烯烃、炔烃的组成和结构特点，比较这些有机化合物的组成、结构和性质的差异。

【教学提示】进行“烃的性质”教学时，除了以典型代表物的具体反应为载体，通过类比迁移学习一类有机化合物的性质，还可以分析有机化合物分子中的官能团和化学键、预测可能的断键部位与相应的反应，然后提供反应事实，引导学生通过探究学习一类有机化合物的性质。

【学业要求】能写出烃的官能团、简单代表物的结构简式和名称;能够列举烯烃与炔烃的典型代表物的主要物理性质;能描述和分析烯烃与炔烃的重要反应;能书写相应的反应式。

综上所述，本节课的重点就是从烯烃、炔烃的典型代表物乙烯、乙炔的性质学习进而拓展到一类有机化合物的性质的学习，这些是从宏观层面对物质的性质进行的学习探究。学生想要准确理解烯烃、炔烃的性质上相似和差异，还需要从微观角度深入分析这些有机物结构上的共同点和差异，及能分析这类有机化合物在发生反应时可能断裂的化学键。而这些是摸不着看不见的，教师必须采用一些教学手段让学生能感受到这些，从而建构起“结构决定性质”的核心化学观念。因此从微观视角认识烯烃、炔烃的性质也是这节课的学习难点。

（二）分析核心素养要求，设计学习及评价任务

化学核心素养的培养离不开化学知识的支撑，即核心素养内隐在化学教学内容之中，是学科知识不断积累深化的结果。当化学知识成为学生探究与实践对象的时候，其学习过程就成为学生化学学科核心素养的发展过程。然而化学知识体系中并不是所有的知识都具有核心素养的教育价值，一般来说，具有高度迁移性的“核心知识”才具有重要的教育价值，是发展化学学科核心素养所必不可少的。而且化学核心素养的培养一定不能只停留在化学具体知识的学习上，而应该注意挖掘化学知识背后所包含的化学观念、化学思维、实验探究、科学精神等体现化学核心素养的项目。因此教师在设计学习任务时应首先确认本节课能承载学科核心素养培育功能的“核心知识”是什么，然后对“核心知识”展开问题解决式教学，即教学中围绕“核心知识”设置一系列高质量的能让学生深度学习的问题，让学生在问题解决学习中形成和发展化学学科核心素养。如“烯烃、炔烃的化学性质”这部分教学内容的核心知识应是“化学性质的习得”，问题的设置应紧紧围绕如何从不同层面习得化学性质而展开。另外，设置的问题应该是真实且富有价值的问题，应该有一定的情境性。真实而有意义的化学问题情境能够激发学生的兴趣，为学生探究解决问题提供持久的驱动力。

应当提出的是，设置一系列问题引导学生进行学习后，还应该注意教、学、评的一致性，即教师应及时设置问题诊断学生化学学科核心素养的达成情况。

（三）以“烯烃、炔烃的化学性质”为例的课堂问题设置及教学实录

【问题引入】教师展示生香蕉的图片，问如何在短时间内能吃到成熟的香蕉？

【学生1】用药水浸泡。

【学生2】把香蕉用袋子装好后，系住口袋。

【PPT展示】乙烯利喷洒催熟香蕉图片;封袋法催熟香蕉图片。

【教师引导】同学们知道为什么以上做法能使香蕉更快成熟？

【教师介绍】上述两种方法中都产生了较多量的乙烯气体，这种气体可使香蕉更快成熟。

设计意图：结合学生生活中常见的水果，从乙烯的其中一条作用为切入点，引入乙烯的学习，能使学生保持较长时间的关注度。

【问题分析】乙烯能使溴的四氯化碳溶液及酸性高锰酸钾溶液褪色，乙烷却不能，请写出两种分子的结构式，并分析原因。

【学生反馈】能正确写出乙烯与乙烷的结构式，并分析原因如下：

乙烯分子中C=C键能比乙烷中C-C键能的两倍小，说明前者的两个碳碳键中有一个碳碳键比后者键能更小，更易断裂。

追问：写出乙炔的结构式，预测乙炔能否使上述两种溶液褪色？

【学生反馈】乙炔分子中C≡C的键能小于乙烷中C-C键的三倍，有两个碳碳键都易断裂，因此乙炔也能使上述两种溶液褪色。

设计意图：引导学生从宏观现象出发，结合键能的数据及结构式的书写，定性、定量分析乙烯与乙烷分子结构上的差异，找出乙烯分子能使两种溶液褪色的微观本质。既能培养学生从宏观看现象、从微观析本质即宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养，又能强化认识“结构决定性质”的化学核心观念。接着用乙炔性质的预测作为简要诊断素养达成情况的问题，能使教学更加完整。

【实验观察】乙炔通入酸性高锰酸钾及溴的四氯化碳溶液中，观察现象。

【复习回顾】乙烯加氢生成乙烷，试从化学反应的本质角度分析其原理。

设计意图：引导学生从反应前后的有机化合物的变化（宏观上）去分析化学键层面的变化从而明确乙烯发生加成反应时断键的位置。让学生自主得出微观上的本质原因，能使学生的学科核心素养进一步得到巩固发展。

【变式训练】1.写出2，3-二甲基-2-丁烯分别与下列物质反应的化学方程式：

Br2/CCl4、H2、HBr、H2O

2.写出2-丁炔分别与等物质的量下列物质反应的化学方程式：

Br2/CCl4、H2、HBr

3.第2题中反应后的产物还能与Br2/CCl4、H2、HBr反应吗？

【学生反馈】第1题中的化学方程式基本能正确书写;第2题中部分学生不理解与等物质的量的物质反应是什么意思（说明还未理解乙炔分子中C≡C有哪些共价键易断裂及原理），其他学生能写出反应的产物：CH3-CBr=CBr-CH3，CH3-CH=CH-CH3，CH3-CH=CBr-CH3;在理解了第2题后对于上述产物是否还能与Br2/CCl4、H2、HBr反应都能迅速理解。

设计意图：通过类比迁移思考上述问题，既能让学生用符号来表征2，3-二甲基-2-丁烯及2-丁炔的加成反应，又能引导学生得出“烯烃、炔烃的化学性质取决于分子中的碳碳双键、碳碳叁键”即结构决定性质的化学核心观念。同时，学生也能通过上述问题认识到碳碳双键与叁键在加成反应时的不同。

【变式训练】某单烯烃与H2加成反应后的产物为CH3CH2CH（CH3）2，该烯烃可能有几种？你是如何思考的？

【学生反馈】烯烃与H2加成与乙烯与H2加成原理相同，加成时断裂C=C中的一个共价键，且加成时在双键两端碳上分别加上原子或原子团，故加的H应在相邻的碳原子上，因此分析原烯烃结构的可能情况可从产物的相邻碳分别去一个H得到，其结构共有3种。

【拓展思考】

1.丙烯与HBr反应生成的产物可能是什么？

2.将CH2=CH-CH=CH2与Br2反应可能生成的产物是什么？

【学生反馈】1.可能有两种产物：CH3-CH2-CH2Br，CH3-CHBr-CH3

2.只写出了1，2加成产物，不能写出1，4加成产物，也没有写出1mol有机物与2molBr2的反应产物。

設计意图：将对称的2，3-二甲基-2-丁烯分子迁移为不对称的丙烯分子及含2个碳碳双键的烯烃分子，能使问题的诊断功能得以强化，使学科核心素养得以发展。

【类比迁移】乙烯、乙炔均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，其它烯烃、炔烃能吗？为什么？请阅读教材，认识不同结构的烯烃、炔烃与酸性高锰酸钾溶液反应后的产物有何变化？

设计意图：引导学生能从有机化合物的结构特点出发分析预测物质的性质，并能认识烯烃、炔烃与酸性高锰酸钾溶液反应后的产物与官能团结构上的差异有关。

【诊断训练】写出3，3-二甲基环戊烯与下列物质反应的产物：

（1）溴水  （2）氢气  （3）氯化氢  （4）水

（5）加聚反应  （6）酸性高锰酸钾溶液

设计意图：诊断学生对烯烃化学性质的掌握情况及学生核心素养的达成情况。

三、课后总结与反思

在化学课堂中实施基于化学学科核心素养培养的教学，进而促进学生核心素养的发展，是高中化学课程的重要目标。在化学课堂中落实发展学生化学学科核心素养的任务时，首先必须理解化学课程目标，知道某课时或某单元教学内容能进行哪些维度化学学科核心素养的培养，然后设置一些真实的、具有情境性的问题，在问题解决中发展学生的核心素养，最后对预期培养的学科核心素养进行诊断评价。本节课基本上完成了对上述内容的分析、梳理及实施，学生的多个维度的学科核心素养尤其是“宏观辨识与微观探析”得到了形成与发展。但是在设置的问题的情境性方面做得不够好，还需多提炼化学与生活等能贴近学生的化学素材。另外，在设计具有诊断学科核心素养功能的问题方面也需要进一步研究探索。

参考文献：

[1]房喻，徐端钧.普通高中化学课程标准（2017年版）解读.

[2]冯新平.培养学生化学学科核心素养时应遵循的基本原则[J].中学化学教学参考.2018.4.

[3]朱鹏飞.我国高中化学学科核心素养研究：理论建构与实践策略[J].化学教学.2019.6.