在初中化学深度学习中发展学生的化学核心素养

邓衍民

摘要：化学核心素养的发展是初中化学深度学习的目标指向，而初中化学深度学习则是学生发展化学核心素养的现实路径。文章以《认识两种抗酸胃药》为例，重点阐述了如何在深度学习中发展学生化学核心素养的设计模型，提出如下策略：学习目标要深层，体现出前瞻性、整合性、发展性，实现素养化;学习情境要深远，体现出真实性、连贯性、体验性，实现迁移化;学习活动要深究，体现出挑战性、实践性、多样性，实现结构化;学习评价要深刻，体现出一致性、即时性、激励性，实现生本化。

关键词：初中化学，深度学习，核心素养，抗酸胃药

文章编号：1008-0546（2020）05-0033-05 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.05.009

一、问题提出

1.初中化学深度学习与发展化学核心素养的内在逻辑

在教师的精心设计和适度引领下，初中学生围绕富有一定挑战性的学习主题，开展以化学实验为主的多种探究活动，从宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想的视角，运用证据推理与模型认知的思维方式，自主或协作解决复杂情境中蕴含的化学问题，习得化学核心知识，注重认识思路的结构化和显性化，有助于学生在后续学习中进行情境关联、问题归类，从而实现自主迁移，同时培养科学探究与创新意识、科学态度与社会责任，促进化学学科核心素养的发展。

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”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”5个方面。它是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。虽然本次课改从高中开始，但是对学科核心素养的研制和提炼，义务教育阶段和高中阶段应是保持一脉相承。所以，初中教师要有超前意识，主动参照高中化学核心素养，结合具体学情，让学科核心素养在课堂中逐步落地生根，真正做到初高衔接。

深度学习聚焦过程与结果，它是以学习者高阶思维形成、创新能力提升和精神影响为旨归，突出参与、体验和生成，并促进学习者核心素养培育的一种学习方式。初中化学深度学习与化学核心素养的内在逻辑主要体现在两个方面。第一，化学核心素养的发展是初中化学深度学习的目标指向。深度学习的目标不仅是让学生获得化学核心知识，更要让学生获得化学核心素养的发展。而化学核心知识是有育人功能的，但如果只是浅层式、碎片化地机械传授，就无法培养化学核心素养。因此化学知识只有蕴藏在复杂的情境中，让学生自主解决问题，深入获取知识，才能发挥化学知识的教育价值，才能真正从知识转化为素养。第二，初中化学深度学习是学生发展化学核心素养的现实路径。深度学习改变了学生的学习方式，它是以内在学习需求为动力，以理解性学习为基础，让学生在真实且富有价值的问题情境中通过多种实验探究活动来亲历问题解决的过程。在一次次疑问中设计实验方案、寻求真伪证据、展开逻辑推理和获得正确结论，大大提升了学生解决综合复杂问题的能力，形成了正确的情感态度价值观，培养了学生的化学核心素养。

2.初中化学深度学习与发展化学核心素养的设计模型

课堂是学生在深度学习中发展化学核心素养的主阵地，其设计模型如图1所示。本文以《认识两种抗酸胃药》为例来重点阐述这种教学模型，笔者现场上课荣获2019年南京市初中化学优质课比赛一等奖。

二、教学设计

1.学习目标

（1）通过对抗酸胃药成分的初步判断和原理学习，巩固与拓展盐酸与碱、碳酸盐（碳酸氢盐）反应等相关知识，重点发展“宏观辨识与微观探析”素养。

（2）通过模拟两种抗酸胃药（碳酸氢钠片和铝碳酸镁片）与“胃酸”反应的实验，初步学会设计定量对比实验，体会科学探究的一般方法，重点发展“科学探究与创新意识”素养。

（3）通过查阅资料、实验探究等形式收集证据，基于证据判断某些物质能否作为抗酸胃药成分，并模拟两种抗酸胃药的疗效对比，重点发展“证据推理与模型认知”素养。

2.教学重点

巩固与拓展盐酸与碱、碳酸盐（碳酸氢盐）反应等相关知识。

3.教学难点

初步学会设计定量对比实验，体会科学探究的一般方法。

4.教学过程

环节一：中考回放实验重现

[引入]今天学习的主题是从化学的角度来认识两种抗酸胃药。在此之前首先通過实验来重现2017年南京市中考最后一题的部分内容，判断碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠溶液的碱性强弱。

[分组实验]向等体积、等浓度的碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠溶液中，分别加入几滴紫甘蓝汁液，振荡试管并记录现象。

[交流汇报]

根据资料，三种溶液的碱性强弱为：氢氧化钠溶液>碳酸钠溶液>碳酸氢钠溶液。

[提问]在下册课本61页讲到：胃酸过多，可以遵医嘱服用某些含有碱性物质的药物，以中和过多的胃酸。上述三种物质都呈碱性，都能用于抗酸胃药吗？哪种物质大家可以确认？

[实物展示]下册课本73页提到：在医疗上，碳酸氢钠是治疗胃酸过多症的一种药剂。老师今天带来了一瓶碳酸氢钠片，首先请大家看一下这种药片的说明书。碳酸氢钠片可以治疗胃酸过多，请在学案上写出其和盐酸反应的化学方程式。

环节二：定性探究成分判断

[提问]碳酸氢盐能和盐酸反应，本质是氢离子和碳酸氢根离子的反应，同理，碳酸盐也可以和盐酸反应，下面请同学们首先写出两种碳酸盐Na₂CO₃、MgCO₃和盐酸反应的化学方程式，然后判断能否用于治疗胃酸过多。请同学们独立思考，然后小组讨论。

[书写方程式]

[交流汇报]一般不选用碳酸钠治疗胃酸过多，因为通过第一组实验可知碳酸钠的碱性相对较强。碳酸镁可以，因为它碱性较弱，微溶于水，反应慢，能有持久的药效，而且镁离子能帮助排泄。

[追问引导]能否从教材中找到间接证据来证实选用碳酸氢钠而不用碳酸钠的理由？请同学们回忆一个内容，浓硫酸不慎碰到皮肤的处理方法。

[回忆作答]先用大量水冲洗，然后涂上3-5%的碳酸氢钠溶液。

[追问引导]既然碳酸氢钠和碳酸钠都可以和酸反应，那为什么不涂碳酸钠溶液呢？因为碳酸钠的碱性相对较强，裸露的皮肤都尚且不用，如果服用后在胃中的局部浓度过大，会造成对小面积胃的伤害。

[提问]那么CaCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃

[看作CuCO₃·Cu（OH）₂]能用于抗酸药吗？

[回答]CaCO₃能用于抗酸药，而碱式碳酸铜不行，因为其中的铜元素过量会引起重金属中毒。

[总结]所以也常选择使用碳酸镁、碳酸钙作为治疗胃酸过多的药物成分。

[提问]同学们，能和盐酸反应的常见物质还有碱。那么先请同学们写出两种常见碱Al（OH）₃、Cu（OH）₂和盐酸反应的化学方程式，然后判断是否能用于治疗胃酸过多。

[交流汇报]服用含有氢氧化铝的药物可以治疗胃酸过多症。而氢氧化铜不行，因为反应产生的铜离子过量会引起重金属中毒。

[提问]那么NaOH、Mg（OH）₂能用于抗酸药吗？

[交流汇报]氢氧化镁是难溶性物质，碱性较弱，可以治疗胃酸过多。而氢氧化钠不行，因为它的碱性太强。

[总结]所以也常选用氢氧化铝、氢氧化镁作为治疗胃酸过多的药物。

[提问]由此，请同学们结合上述问题，总结出一般能用作抗酸药物应该至少具备的特点。

[交流汇报]①碱性物质，能和胃酸发生反应;②碱性不能太强，防止局部浓度过大，对小面积胃造成伤害;③本身及生成物对身体无毒。

环节三：类比学习原理书写

[实物展示]事实上，人体胃液成分非常复杂，胃酸過多有很多原因，现在实际使用的抗酸类药物中，有一种药物的使用率要高于碳酸氢钠片，老师今天也带来了。首先请大家看一下铝碳酸镁片的说明书。

[提问]达喜（铝碳酸镁片）中有效成分的化学式为Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃，4H₂O，仿照Cu₂（OH）₂CO₃[看作CuCO₃·Cu（OH）₂]，Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃·4H₂O可看作什么形式？

[书写回答]2Al（OH）₃·5Mg（OH）₂·MgCO₃·4H₂O

[提问]铝碳酸镁片治疗胃酸过多的生成物是什么呢？

[回答]生成物是AlCl₃、MgCl₂、CO₂和H₂O。

[展示方程式]Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃·4H₂O+18HCl==2A1Cl₃+6MgCl₂+CO₂↑+21H₂O

环节四：定量探究效果对比

[提问]同学们已经了解了碳酸氢钠片和铝碳酸镁片的有效成分及抗酸原理，那么对照这两种抗酸原理的方程式，大家认为可以从哪些共性方面来对比它们的抗酸疗效呢？

[交流总结]相同条件下：1.产生二氧化碳的量;

2.一定程度下降低“胃酸”酸度的效果。

[提问]同学们可以设计什么样的方法来比较两种胃药与“胃酸”反应产生二氧化碳的量呢？

[探究1]交流汇报，形成方案。

实验仪器：胶头滴管、量筒、药匙、滴瓶、气球等。

实验药品：研磨后的碳酸氢钠片和铝碳酸镁片、pH=1的稀盐酸等。

实验内容：取大小相同的两个滴瓶，瓶内分别盛有等体积的稀盐酸（模拟胃酸），两个滴瓶上都套有一样的气球（模拟胃），气球内分别放有等质量的铝碳酸镁片和碳酸氢钠片，同时将药品放人滴瓶，观察现象并记录，思考获得相关结论。

[现象]碳酸氢钠片与“胃酸”反应，气球很快膨胀;铝碳酸镁片与“胃酸”反应，气球变化不大。

[结论]碳酸氢钠片产生二氧化碳气体的量更多。

[提问]下面同学们再来设计实验探究两种胃药降低“胃酸”酸度的效果。

[探究2]汇报交流，形成方案。

实验仪器：pH传感器、磁力搅拌器、250mL烧杯等。

实验药品：研磨后的碳酸氢钠片和铝碳酸镁片、pH=1的稀盐酸等。

实验内容：取一只250mL烧杯，加入约100mL稀盐酸，插入pH传感器，先用磁力搅拌器搅拌，连接好电脑，测定出起始pH值;然后分别投入含等质量有效成分的铝碳酸镁片和碳酸氢钠片，用转子搅拌，观察反应过程中的“pH-时间”曲线变化。

[现象]依据如图3“pH-时间”曲线，随时间变化，铝碳酸镁片与“胃酸”反应pH升高较快，pH变化相对较大。

[结论]铝碳酸镁片降低“胃酸”酸度的效果更好。

环节五：反思评价回归生活

[归纳]对照上述两个定量实验，请同学们在学案表格上归纳出两种胃药的疗效对比。

[展示]对比两种药物的说明书，从部分适应症和不良反应来对比今天的实验，结果是吻合的。

[提问]但铝碳酸镁片疗效更加综合。为什么呢？请对照铝碳酸镁的化学式及变换形式思考。

[回答]它可以理解为氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸镁等物质的复合。就如学过的复合肥、复合材料一样，将几种元素或物质复合，就会有更丰富的性质和更多元化的功能和作用。

[小结]所以在合成药物时，会依据人体的实际情况，有时也会把几种抗酸物质按一定比例复合，一般情况下比单一成分的抗酸药物效果要更好。比如铝碳酸镁片中的铝镁元素就能形成络合物，保护胃黏膜。

[展示]生活中常见的几种胃药。今天对这两种“抗酸”胃药的认识主要是从化学角度，其中所含成分还蕴含更多的药用机理，同时医疗上根据不同情况也会使用“抑酸”胃药、促胃动力药、护胃黏膜药等等，所以在生活中遵照医嘱或按说明书使用药物十分必要。

三、教学反思

1.学习目标要深层，体现出前瞻性、整合性、发展性，实现素养化

深度学习的学习目标关键在于它的深层，它并不是仅仅停留在知识与技能层面的习得，而是要深入并触及到化学学科的本质。深层首先体现在它的前瞻性。在设计一节课之前要先能够往远看、往前看，思考这节课到底要教会学生什么样的知识，更重要的是以这些知识为载体来发展学生什么样的学科核心素养。有了科学合理的学习目标就像是龙头一样，能引领课堂教学保持正确的方向。深层还体现在它的整合性，深度学习的学习目标是知识、方法、观念、能力等各维度的整合，就如本课例中明线是选择和对比抗酸胃药的成分和疗效，实则暗线是建构定性选择物质成分和利用控制变量法设计定量对比实验的两种基本模型。深层更体现在它的发展性，以初中化学核心知识为载体，指向学生对学科思想和方法的理解，指向迁移应用所学知识和方法解决问题的能力。

2.学习情境要深远，体现出真实性、连贯性、体验性，实现迁移化

深度学习的学习情境关键在于它的深远。深远首先体现在它的真实性，本课例中抗酸胃药的成分选择与疗效对比，就是一个贴近学生认知感受、有内在逻辑的真实情境，能充分调动学生的学习积极性。深远还体现在它的连贯性，本课例中抗酸胃药这一情境主题贯穿教学始终，从抗酸胃药成分的定性判断再到疗效的定量对比，层层递进，真正体现了真实情境的结构化设计。深远更体现在它的体验性，创设的真实情境要易于学生体验，不仅能引发学生自主感受現实、发现问题、思考交流、解决问题，在这样的过程中习得新知和巩固旧知，还要让学生在研究过程中体验情感，形成正确的价值观。好的情境最终一定是可迁移的，学生在一个情境中形成的解决问题的思路及方法一定能帮助他快速熟悉并适应各种新的情境，真正达到举一反三、触类旁通。

3.学习活动要深究，体现出挑战性、实践性、多样性，实现结构化

深度学习的学习活动关键在于它的深究。深究首先要体现出活动的挑战性，初中生好奇心强、探究欲强，但没有思维含量的活动是机械低效且索然无味的，根本无法引起学生的兴趣，所以挑战性是活动有效开展的前提。抗酸胃药的情境既来源于课本又高于课本，具有挑战性和适切性，能让学生深度参与并获得深刻体验。深究还要体现出活动的实践性。实验探究是一种重要的科学实践活动，是化学学科核心素养的构成要素之一。本课例中两种抗酸胃药疗效的对比实验的设计与操作就是一个很好的范式，学生在对比实验中注重控制变量，在定量实验中注重数据对比，通过气球的膨胀程度和“pH-时间”曲线变化这些证据的收集与推理，证实了铝碳酸镁片的疗效要优于碳酸氢钠片。深究更要体现出活动的多样性，本课例中两种抗酸胃药疗效的对比都是通过实验得出的，其实也有同学主动提出可以根据方程式的定量计算。化学课堂的活动不仅仅局限于实验探究，要设计出多种活动形式尽可能使每个学生各得其所。

4.学习评价要深刻，体现出一致性、即时性、激励性，实现生本化

深度学习的学习评价关键在于它的深刻。深刻首先要体现出评价的一致性，评价的内容和形式要与深度学习目标相契合，落实化学学科核心素养。深刻还要体现出评价的即时性，在课堂的师生、生生互动中，即时的点评与反馈显得尤为重要，这是课堂生成性资源诞生的催化剂。深刻更要体现出评价的激励性，教师要善于捕捉学生在课堂表现中的闪光点，不失时机地给不同层次的学生以充分的肯定、激励和赞扬，这样学生才能大胆地进行自我表达，也能提升课堂评价的频次和场域。学习评价的对象是学生，基于学情的评价设计才是尊重学生、尊重课堂的落脚点，生本化的评价是教学的归宿也是新的起点，周而复始，循而往复。