浅谈初中化学学科“变化观念与平衡思想”的素养培养

朱孔洲

化学核心素养可界定为学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的、具有化学学科特质的关键能力和必备品格，主要包括“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、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任”。化学学科核心素养概念的提出，对初中化学教学的影响是深远的。化学教师需要思考，对化学学科核心素养应当如何理解？化学学科核心素养落地的途径又是什么？笔者在思考这些问题的时候，结合化学学科核心素养的五个要素，结合具体的教学实践，得出一个判断：任何一个化学知识的教学，都不可能让素养的五个要素得到满足，比较实际的选择应当是结合具体的教学内容，分析其中可能培育的核心素养要素，然后努力去实现核心素养要素的落地。

重视变化观念与平衡思想的培养

初三是学生刚刚接触化学的阶段，根据多年的教学经验，初中学生学习化学最大的感受就是“变化”，这个变化就是化学变化吗？“化学反应”成为学生学了化学之后经常说的一个词。教师要充分利用学生的这种认识，培养学生的变化观念与平衡思想。当化学反应成为学生在化学课堂上的口头禅时，意味着学生对化学反应已经形成了一种比较好的直觉性认识，这种直觉认识是变化观念培养的基础。

化学学科核心素养视角下的变化观念，强调的是在变化基础上培养学生的观念，变化是化学学科中的基本现象，观念是学生对化学变化的基本判断依据。化学变化中的平衡思想，是一个非常重要的理念性认识，绝大多数初中学生在刚刚开始学习化学时，最感兴趣的是发生变化的化学现象，而平衡思想却意味着在“变”的当中存在着“不变”，正是变与不变，使得化学学科表现出与其他学科不同的魅力。本着变化观念与平衡思想的培养，教师需要在教学中寻找相关的素材，而初步研究发现，“质量守恒定律”就是这一核心素养要素的重要教学素材。

质量守恒定律是相对于化学反应前后物体质量的变化规律而言的，由于学生的生活经验中，好多事例并不能反映质量守恒，使得这一内容的教学有了更多的挑战。从学习心理的角度来看，当学生接触到的事例并不能反映质量守恒的时候，反而是一个较好的教学契机，只要在学生原有认知的基础上打破平衡，那就会激活学生的学习动力，从而让学生在建筑质量守恒定律的过程中形成变化观念与平衡思想。

在实际教学中，教师向学生问了一个问题：生活中的蜡烛燃烧是不是化学反应？蜡烛燃烧前后质量有变化吗？这个问题学生凭着生活经验可以很轻易地做出回答，当然前一个问题常常能够答对的，后一个问题常常是答错的。教师可以明确告诉学生答案是错的，从而引发学生的认知失衡——再次达到认知平衡的过程，既是新的化学知识建构的过程，也是变化观念与平衡思想得到培养的过程。在教学过程中，学生思维的对象肯定是“明明蜡烛燃烧完了，灰飞烟灭，为什么说质量还是守恒的呢”这一问题，有了这个问题，学生在理解蜡烛燃烧这个化学变化的时候，就可以将研究的对象从眼睛观察到的现象，到整个参与化学反应的过程，学生就认识到类似于燃烧这样的现象，既要关注有形的蜡烛，也要关注无形的氧气，还要关注无形的生成物。在化学学习的初始阶段，形成這样的认识，对于后续的学习显然是有帮助的。

培养学生的变化观念与平衡思想，可以很好地将学生从无休止的重复运算中解脱出来，让他们从化学学科特质的角度来认识自己的化学学习，既避免了学习的疲劳感，还可以有效促成化学学科核心素养的落地。

面向认知规律培养变化观念与平衡思想

要真正培养学生的变化观念与平衡思想，离不开学生认知的参与。认知是支配学生化学学习过程的最根本的规律，结合学生的认知规律，在“质量守恒定律”的教学中，在上述提出的问题的基础上，后续的教学，笔者是这样设计的：

先陈述并提出问题：在蜡烛燃烧的过程中，我们发现质量变少了。在阐述这一点的时候，留一点时间让学生思考，当学生认同这一点之后，教师再去打破学生的认知平衡：实际上有些化学反应过程中质量还变大了，比如1673年英国著名的化学家波义耳在做加热金属的实验时，发现反应之后金属的质量就增加了。化学反应的过程中，质量到底是增加了还是减少了呢？这其中有没有规律呢？这段阐述对学生是有暗示作用的，尤其是“有没有规律”这个问题，学生基本都知道是有规律的，而在这个想法的驱动之下，他们也会自然地去寻找化学反应过程中质量变大还是变小，又或者是不变的规律。

引导学生设计实验，寻找判断质量是否变化的依据。这是变化观念与平衡思想培养的核心环节，在这个过程中，学生要重点思考两个问题：一是化学变化，也就是化学反应如何观察;二是化学反应前后物体的质量关系如何判定。对于这两个问题的回答，教师可以引导学生以一个具体的化学反应为例，如加热高锰酸钾去制取氧气，或者是金属锡的煅烧。大量的教学经验表明，在让学生思考一些相对抽象的问题时，结合具体的实验去思考是最佳的办法，这是因为当学生的思维对象由抽象的问题转向形象的实验时，他们的思维就有了真正的载体，问题的思考与解决才会有真正的突破。

教学实践表明，在真正的完成实验之前，学生就开始去预想实验的装置、实验现象以及实验的结果，这是一个将使化学变化在大脑中进行构思的过程，是一个很好的培养学生变化观念的载体。笔者在化学教学中有一个习惯，就是在做化学实验之前让学生去思考：选择什么样的实验器材，如何装配这些实验器材，初步想象实验可能观察到的现象。可以肯定的讲，学生的这一思维加工过程比只做实验而不思考的效果更好，从变化观念培养的角度来看，更是有益。再去解决如何判定质量变化的问题，学生所想到的就是实验前、后注意参与化学反应的特质变化，能够比较容易的寻找到方法。在确定的方法的基础上，每一个化学反应前后物质的总质量都是不变的，平衡思想也就建立了起来。

变化观念与平衡思想是核心素养培育的重要窗口

变化观念与平衡思想的培养，不仅是让学生体验到化学变化、判断出平衡，关键是要让学生形成观念与思想。有研究指出，变化观念与平衡思想的培养，应关注知识框架的构建、思维模型的构建和学生兴趣的保护。初中学生的化学学习过程肯定需要兴趣的驱动，要保护学生的学习兴趣，注重学生的认知规律，要看看学生在某一个具体的化学知识学习过程中会有什么样的想法，基于学生的想法去因势利导，才能让变化观念与平衡思想顺利形成。

化学学科核心素养的培育，实际上是当前化学学科教学的一个终极目标，这个目标的达成需要一个具体的途径，而结合化学教学的传统去寻找这一途径，并不是一件轻而易举的事情。只有当化学教学途径中蕴含着化学学科核心素养的要素时，这条途径才能通往核心素养落地的真正途径。将变化观念与平衡思想当做核心素养培育的重要窗口，考虑到的正是学生在化学学习中，变化与平衡是最重要的两个关键词，这两个关键词的背后，是丰富的化学反应与现象，以及蕴含在化学现象背后的平衡思想。认识到这一点，就会发现将变化观念与平衡思想当做核心素养培育重要窗口的意义，正在于变化与平衡的基础性价值。

通过认知失衡激发学生的探究兴趣，通过实验前的构思强变化观念，通过实验的设计与完成得出化学反应前后质量的守恒，这是尊重学生认知规律的体现，也是变化观念与平衡思想培养的重要途径。从化学学科核心素养培育的角度来看，变化观念与平衡思想打开了核心素养落地的窗口，核心素养培育的前景会因此而光明。

■ 編辑/王    波