基于核心物质的核心素养培养

张弛

关键词：酒;乙醇;核心物质;核心素养;主题教育

江苏，自古出美酒，多地都有着悠久的酿酒历史，如宿迁、淮安、涟水、泗洪等，是不折不扣的酒乡。可以说，酒对当地民众而言，是一种寄托与荣耀，是生活中不可或缺的一部分，深深刻在记忆里，融在文化基因里。于是，在我们这些酒乡，如何用好酒（乙醇）这个素材，实施以酒（乙醇）为主题的多维度教育是非常具有现实意义的。与此同时，基于酒的主要成分乙醇在基础化学中的重要地位，又恰逢当前全国大力推进培养学生核心素养的教育，化学教师特别是酒乡的化学教师更应当主动思考，积极探索与实践，借助其来培养学生的核心素养，同时促进学生对地方文化的探寻与了解。

一、酒（乙醇）具有物质层面的代表性——核心物质

既然要落实培养学生核心素养的教育，就化学教育而言，就有必要首先找到一些具有代表性的物质，围绕这样的代表性物质来开展具有典型意义的教育教学活动，从而培养学生的关键品质、能力。据此，笔者认为，有必要提出“核心物质”这一概念，即在某个类别或者领域中具有典型性、代表性的重要物质。

毋庸置疑，酒（乙醇）在与生活有关的基础化学中具有非常重要的地位，是具有一定典型意义的代表性有机物，可以担当“核心物质”的角色。

1.是生活中常见物质的代表

作为一种生活中常见的物质，乙醇几乎为绝大多数人所知道乃至熟悉，涉及饮食（如作为酒的主要成分）、医学（如用作消毒剂）、能源（如作为燃料）、家居（如作为溶剂）等领域或方面，它是化学与生活之间形成勾连的重要媒介，是人们接触化学、了解化学的重要代表物。正因为如此，在普通高中化学课程标准中，对乙醇等物质的“内容要求”强调要能够认识“在生产、生活中的重要应用”，相关教材则更是鲜明突出了其对生活的重要性，例如人民教育出版社《化学2（必修）》（2017年版）课本，将乙醇和乙酸所在的单元命名为《生活中两种常见的有机物》。

生活中处处皆有化学物质，我们吃穿住行皆离不开它们，例如空气、水，那为什么笔者一定要把酒（乙醇）归作“核心物质”呢？笔者认为，这是源于两个关键词：第一是“生活”，第二是“化学”。虽然诸如空气和水，它们确确实实是生活中最为常见、普通的物质，甚至超过了乙醇，但是，正是因为它们的常见、普通，在一般人的意识中，它们已经和“化学”科学关联不起来了，仿佛它们只是一些不具有化学特性的“特殊物质”，而乙醇的有味道、有气味、可燃烧、可广泛用于生产、生活等特征，已经让它贴上了明显的“化学”的标签。而与烃类、酯类等其他生活中常见化学物质比较而言，乙醇显然要“亲民”得多。所以，它应该是一个“核心”。

2.是基础有机化学中的物质代表

作为一种常见的有机物，某种意义上，乙醇在有机化学中也居于重要乃至核心地位。虽然，学生学习有机化学一般是从甲烷开始，但它往往被称作“最简单的有机物”，主要是因为它太简单，仅含两种元素，仅局限于气态饱和烃的范畴，至多可算作烃类的一个代表。而乙醇除了拥有烃类所含的元素、具有烃类的一些特征，例如可以发生取代反应、可以作为溶剂和燃料，还因为它的结构当中出现了“羟基”，具有了可以代表更大范围的有机物、让人们更全面认识有机化学的优势。它让人们对于有机物的了解进入到多元素的阶段、“官能团”的层面，它可以让人们体会出，决定有机物特性的结构并不在于碳原子和氢原子，而主要在于官能团。

通过乙醇，人们可以了解烃的衍生物、醇类、官能团等概念（如果与甲烷对比，还可以明确什么是烃类），以羟基的转化为线索，人们还可以进一步认识醛基、羧基、酯键等其他官能团，而以乙醇生成乙醛进而生成乙酸等反应为代表，人们又可以了解有机化学中的氧化反应，相反，以乙醛生成乙醇的反应为代表，人们则可以认识有机反应中的还原反应。而乙醇与卤素原子之间的互换，又可以帮助人们认识、探究有机反应中的一些取代反应及相应的条件，而这种取代的形式，还可以与无机反应中的水解反应进行对比，与化学平衡过程进行联系，帮助人们（学生）更好地分析和了解有机和无机反应的本质区别与联系，在头脑中建构更为全面和清晰的知识体系。

以上仅是以乙醇为分析对象，如果把乙醇仅看作其中的成分（溶质），而将研究对象泛化为“酒”，则其代表性可以进一步放大，可以更大程度上勾连起庞大、系统的化学知识体系。从物质的层面，酒中所含物质还可以包括醇类、醛类、酸类、酯类、糖类以及其他一些无机物;从概念的层面，它可以涉及混合物、分散系、溶液、溶质、溶剂、质量分数、体积分数、浓度、密度、沸点等概念;而在具体的学习和应用活动中，还可以关联到相应的计算，涉及到相应的实验操作，例如蒸馏、配制溶液、检验成分等。

二、酒（乙醇）具有培养学生化学核心素养的代表性——核心教学素材

在高中化学课程标准修订组制订的2叭7年版普通高中化學课程标准中，初步形成了包含5个维度要素的化学“学科核心素养”体系：宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认识、科学探究与创新意识、科学态度和社会责任。接上文，既然乙醇具有物质层面的代表性，那么我们就可以将其作为典型的教学素材，有针对性的培养学生与化学相关的关键能力、品质，实施教育教学活动，实现化学课程的育人目标。笔者认为，这样的教学素材就是“核心教学素材”，它们是具有代表性和典型意义的教学素材，有利于培养学生的学科核心素养。

1.宏观辨识与微观探析

物质是具有多样性的，以酒为物质代表加以分析，可以帮助学生了解物质的组成方式，辨析纯净物和混合物，了解溶液的概念和构成。此外，一些经典的实验诸如酒精与水混合，这本是一个宏观实验，学生能够直观观察到溶液体积的减小，进而教师再引导学生进行微观层面的思考，学生应该很容易体会到微观分子之间是存在空隙的这一事实，宏观与微观之间自然建立了联系。这正是对“宏观辨识与微观探析”要素的贴切落实与诠释。

与此同时，乙醇作为一种较为简单的烃的衍生物和典型的醇类，教师还可以充分利用其帮助学生认识有机物的元素组成方式、原子连接规律、醇类等烃的衍生物的分子结构特点、官能团的涵义与作用等问题，而后结合对乙醇主要性质的概括及对其和烃类等其他有机物性质差异的分析，学生很容易体会到是结构的差异导致了性质的差异，进而逐步形成较为深刻的“结构决定性质”的观念。

2.变化观念与平衡思想

变化即运动。俗话说“酒香不怕巷子深”，这说明乙醇具有一定的挥发性，学生很容易理解分子是在运动的。而乙醇所能发生的诸多反应都表明一个事实——化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化，而且燃烧等反应还能直观地表明，化学反应同时伴随着能量的转化。从微观角度分析，正是因为有旧键的断裂和新键的形成，才导致了能量的变化，从而巧妙地将化学反应的本质问题与化学反应的能量问题进行了联系。当然，我们知道，“化学反应原理”的剖析必须同时关注两个问题，一是化学热力学，一是化学动力学，即有反应趋势（自发反应）的也未必就能进行，至少未必能很快进行，这可能涉及到化学反应的条件问题，涉及化学动力学问题。另外，再通过对乙醇的酯化反应及其形成的酯的水解反应的分析，还可以联系到化学平衡问题，帮助学生逐步形成“变化观念与平衡思想”。

3.证据推理与模型认知

化学是一门不断探索着未知的科学，同时也是一门严谨的科学，探索未知的过程中需要进行大量的猜测和推理，建立必要的模型，而推理和模型的构建其前提就是需要客观、可靠的证据，结论与模型必须与事实相符。

在我们的教学中，乙醇就能够很好地担负起这个“重任”。较为典型的例子就是对乙醇分子结构的推断。分子处在一个微观的世界里，我们肉眼见不着，所以只能借助客观依据。此处需要综合运用到化学实验和仪器分析（波谱），例如：首先，通过李比希法确定乙醇的实验式，然后根据质谱法或其他方法，确定乙醇的相对分子质量进而推测出分子式，而后据此猜想，乙醇的分子结构可以是什么样的？建立在对有机物分子中原子连接方式掌握的基础上，学生应该可以形成以下两种合理推测：

究竟哪一个才是符合事实的？需要进一步加以验证。或者根据对一定量的乙醇与金属钠之间反应生成H2的体积的测定来加以判断，或者借助红外光谱法或核磁共振氢谱法来加以分析，总之，我们可以合理地推断出乙醇分子的正确结构式。这些推断过程依据的就是“证据推理”。

当然，以上所画虽是“结构式”，却并不能真正反映分子的空间构型，其真实面貌是怎样的？如果有了对甲烷等有机物空间结构的理解，有了对键角的认识（例如基于对H20分子中键角的认知），学生则可以合理推测甚至制作出乙醇分子的空间结构模型，至少，他们也能够对其相应的球棍模型和比例模型有更深刻的理解和认识，会辨识、会解释。

4.科学探究与创新意识

上文所举例其实就是一个很好的科学探究案例，完全可以是以学生作为主体，来自主探究和分析其真实的空间结构。其过程中，可能涉及到问题的提出、涉及到方案的设计和选择，在活动中，还将具体涉及到实验的操作、现象的分析与解释，涉及到合作与竞争，观察与辨析，这是对学生提出问题、作出假设和判断、解决问题能力的考验，也是培养其创新意识的良好途径。

除了对乙醇分子结构的探究，我们还可以创设大量的探究主题，帮助学生充分体验科学研究的过程，提升创新意识。例如，乙醇与不同氧化剂之间反应的条件、速率、产物的对比，这些氧化剂诸如氧气、高锰酸钾、重铬酸钾等;再如，对酒中不同成分的检测，例如乙醇、乙醛、甲醇等。

5.科学态度与社会责任

科学研究必须具有严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识，这些态度、意识的培养途径之一就是体验，如上所述，为学生力所能及地提供大量科学研究的机会，让他们在实践中体会和形成科学态度、精神与内涵。此外，我们还以通过科学史教育来加以巩固。例如，教师可以借机介绍或者让学生自学有关乙醇被发现、人类酿酒、人工合成乙醇的历史，让他们体会科学发现的意义、严谨求实态度及追求真理意识的可贵。

乙醇是一种重要的燃料，与能源问题具有密切联系。所以，此处教师可以借助诸如对酒精汽油的介绍，分析酒精作为燃料的价值和利弊，进而探究其生产或者合成的途径，帮助学生形成珍惜能源的意识，形成可持续发展的意识和绿色化学的观念，能够对与化学有关的一些社会热点问题做出正确的价值判断。并且，源于对能源、环境等问题的关注，学生有了更为强烈的社会责任感，决心学好化学，将来利用自己的学识贡献人类社会。当然，诸如假酒等反面事例，只要教师引导得好，也都是能形成很好的正面教育功能，帮助学生形成更为强烈的社会责任感与正义感。

当然，正如新的课程标准所要强调的那样，上述5项素养是各有侧重、相辅相成，并不能完全割离，不一定非要机械地一个一个方面来培养。当然，它们又都是非常基础的、关键的，指向人的关键能力和品质，指向了化學学习更高层面的价值追求。

三、酒（乙醇）具有培养学生更广义核心素养的代表性——核心教育素材

“中国学生发展核心素养”已正式发布，包括文化基础、自主发展、社会参与三个方面，它指向的是适应个人终生发展和社会发展所需要的“必备”品格与“关键”能力。核心素养属于“高级素养”，高于单纯某个学科的知识，它应当是综合性的、跨学科的，是对于知识、能力、态度的综合与超越。因而，要培养学生这种高级的、综合的素养，就不能仅仅局限于学科视野，否则就不能适应人的终生发展和社会发展所需要。但是，作为学科教师，我们有自己的学科专业，我们完全可以立足本学科来实施综合性的、培养人的跨学科教育，有必要时可以多学科教师之间形成合作，而这首先就需要选择较为合适的教育素材。笔者认为，酒（乙醇）就是这样一种非常合适的教育素材，它与学科（化学）相关，又可以向不同学科、领域拓展延伸，产生多维度、多方向育人的综合教育功能。笔者把这种具有培养学生广义核心素养、产生综合教育功能的代表性素材称作“核心教育素材”。

笔者认为，以酒（乙醇）为例，开展核心素养教育，比较贴合的方式就是组织、引导学生开展主题项目式学习活动，或者说是综合性的研究、实践活动。

1.学科主导的综合性研究、实践活动

如果要突出化学学科的主导性，则可以开展一些明显具有化学特征的主题项目活动，此处举两例：酒（乙醇）是如何产生的，酒中成分的鉴定及差异性分析等。

“酒（乙醇）是如何产生的”这一主题，可能会涉及到酿酒的历史，这与历史教育、人文精神、科学精神之间都有关联，而酿酒本身还是一个化学的过程和问题，化学在其中是中心地位，至于工业合成法则更是绕不开化学的范畴。此处的探究拓展方向可以包括：什么样的原料酿酒产量高、口味好，催化剂（微生物）对酒的产量和品质有怎样的影响，酒的陈化原理，工业合成乙醇的原料、途径选择及综合效益等。以其中的“综合效益”评价为例，这里会涉及到环境问题、资源问题、经济效益问题等，对学生的社会责任感、人文情怀、理性思维和开拓精神等都是考验和提升。而“催化剂（微生物）对酒的产量和品质有怎样的影响”，则还会涉及到地理、生物、农业等学科知识。据资料，江苏多地在中世纪时拥有广泛水域，有大片植被，后由于地壳运动，大量生物沉入地下，长期发酵后，地下水中含有多种微生物，加之这里盛产豆、麦、高粱，为酿酒业提供了得天独厚的条件，地域遂成酒乡，酿酒业亦一直是当地的传统产业。

“酒中成分的鉴定及差异性分析”这一主题，涉及对酒中所含醇类、醛类、酸类、酯类、糖类以及少量无机物等物质的猜测、鉴定、测定，这些看似完全是化学学科问题。但是，如果稍稍拓展，例如，所含甲醇成分的测定，则可以与假酒事件的探讨、辨析结合起来，借机培养学生的正义感、责任感、人文情怀。而事实上，不同的酒之间的差异是很大的，教师可以让学生进行市场调查和文献查询，了解酒的品质、地域差异进而拓展到文化差异的分析，特别是酒乡，学生可以更多地在本地酿酒的历史、传统、文化等方面进行研究，帮助其增加对家乡的了解和认识，产生更为强烈的爱家乡的情感。

2.超学科的综合性研究、实践活动

此处的大主题活动不再突出化学的主导性，可以多学科联动或者偏向其他学科。此处再举两例：酒的文学和文化价值，酒与生活及健康。

“酒的文学和文化价值”是更倾向于语文学科范畴的综合性研究、实践活动。学生可以寻找古代与酒有关的诗词，感悟其意境，可以在诸如红楼梦等名著中寻找酒的文化和历史，了解它在古代家庭、社会、政治、生活等方面的作用。而与酒有关的还有酒器、喝酒的礼仪等，酒器与美学产生关联，礼仪与道德文化产生关联。此外，如果与酒乡因素相结合，则可以具体深入了解当地不同历史时期的酒文化，了解考古中发现的有关器物、文字记载等。

“酒与生活及健康”则可以探究不同地区人的喝酒习俗、酒的生理和心理作用、酒與医学的联系等问题。在对比不同地区人的喝酒习俗的过程中，学生拥有了更广泛的全人类视野，同时也可能进一步对家乡文化的研究产生兴趣。“酒的生理和心理作用”方面，可以深入了解酒精在体内的代谢机理和流程，了解不同的人为什么酒量差异很大，明确哪些人不能喝酒，形成更为客观的科学常识、健康意识和人文关怀的情感，从而在他们未来的人生里能够正视自己的健康，不酗酒，能够善待他人的健康，不恶意灌酒。至于传闻的解酒的方法，例如喝醋，可以通过化学实验来论证该方法是否真实可行。至于通常人们所认为的“酒乡的人都能喝酒”，这是否是事实，可以进行调查研究，还可以从心理、生理、文化、性格等因素加以探讨、分析。例如：人在心情好、有信心的时候是否酒量会大一些，这又与心理学发生了联系。此外，什么样的气候、地域、身体等条件适宜喝酒或者不适宜喝酒，对健康具体有怎样的影响，这些都是可以拓展的研究方向。总之，它们指向人的全面发展，同时又指向人的某些方面最关键的品质和能力，是非常好的核心素养培育的素材。

四、结语

酒（乙醇）是一种非常具有代表性的物质、素材，无论于学科还是教育教学而言。本文话题的缘起是“酒乡”，但是，并非各地都是酒乡，基于酒（乙醇）在基础化学中的重要地位，其他地区在具体实施教育教学活动时，可以将“酒乡”的范围泛化为某个省乃至中国。当然，各个地方都有各个地方的特产、特色，不必拘泥，本文只是举出一个样例，作一次示范而已。