以发展学科核心素养为主旨的化学课堂教学研究

董军　吕志会

[摘   要]以发展化学学科核心素养为主旨，重视开展“素养为本”的教学。在核心素养的导向下，结合教材的呈现方式，用问题来激发学生思维，培养学生的关键思维能力，让学生在解决问题的过程中回顾和理解教学的设计意图，感悟核心素养。

[关键词]核心素养;教学研究;气体摩尔体积

[中图分类号]    G633. 8        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）05-0078-04

一、基于学科核心素养的化学教学的提出

新课标明确指出，要 以发展化学学科核心素养为主旨，重视开展“素养为本”的教学[1]。 因此，在“立德树人”的总目标指导下，培育化学学科核心素养是高中化学教学长期而重要的任务。

高一是高中阶段的起始年级，是培育核心素养最关键的时期。为此，高一年级的教学应重在结合具体的知识内容，深入开展核心素养的培育;要通过具体问题和事例的研究，让学生体会和感受核心素养，充分认识和理解核心素养，真正把各个学科的核心素养内化为自身的、丰富而全面的科学素养，并应用于今后的学习和研究中。

2019年版高中化学教材的编写依据是《普通高中化学课程标准（2017年版）》，新教材贯彻了立德树人为本、突出核心素养、强化思维能力培养的理念[1]。在具体知识的表述中，教材力图通过呈现方式和活动栏目来引导教师依据核心素养设计教学，并着力培养学生的学科观点、学科方法和思维能力。教材是高水平专家和学者之知识、经验和智慧的结晶，以此研究教材、深刻理解教材的编写意图，基于核心素养科学设计教学，既是提高学生学习质量，也是提高教师业务水平和教学质量的有效途径，更是教师长期可持续发展的必由之路。

下面以人教版化学必修1中的“气体摩尔体积”[2]的教学为例，谈谈笔者对新教材呈现方式的理解和应用，以及科学设计并实施教学的具体做法和体会。

二、“气体摩尔体积”在新旧教材中的呈现方式及学情对比

1.从教材中的呈现位置看

2004年版化学必修1对“气体摩尔体积”的介绍是在第13页[3]，而2019年版的教材將其安排在第51页[2]，开始学习的时间相差约一个半月。

2.从知识的呈现方式和编写意图看

2004年版教材采取以实验为基础的呈现方式（见图1）[3]，引导学生从实验学化学，从实验的结果来认识化学知识。

2019年版教材采取的是以思维为基础的呈现方式（见图2）[2]，引导学生用已有的知识和经验，结合具体的问题情境，以合作交流的方式来展开思考与讨论。

两种呈现方式都是科学探究的方式，但前一种倾向于实验探究，体现实验的功能和价值;后一种则倾向于思维探究，体现思维的力量和价值。

3.从学生的知识基础和思维能力看

2004年版教材在介绍“气体摩尔体积时”，学生的化学知识经验有《化学实验基本方法》[4];2019年版教材在介绍“气体摩尔体积”时，学生的化学知识经验包括第一章《物质及其变化》、第二章的《钠及其化合物》和《氯及其化合物》[5]，并且在学习具体知识的过程，大量的活动、大量的问题和习题，都开启和激发了学生的思维，使学生具备了一定的化学基础知识和思维能力。

三、改进教材呈现方式的缘由

教材呈现方式的改变，是与时俱进的体现，主要原因如下：

1.历史的发展

荣获全国科学技术大奖的化学家徐光宪先生，2003年在《科学》杂志发表了一篇名为《化学：20世纪的辉煌及其前途》的文章，其中提到：1998年诺贝尔化学奖公告宣告，化学不再是纯粹的实验学科。该观点的依据是1998年诺贝尔化学奖授予瓦尔特·科恩和约翰·波普尔两位科学家，而这两位科学家开创了用理论广泛而成功地推演和计算化学反应的先河。因此，1998年成为数理方法对化学的贡献大于博物方法的转折点。对此，新课标对化学有了新的描述：“认识到化学已经发展成为实验和理论并重的学科”“引导学生认识化学是一门由实验和理论共同支撑的科学”[1]。

2.课标的要求

新课标明确要求，化学教学要关注化学理论的历史演进过程，结合理论模型发展中的重要事实和科学家的推理论证过程，引导学生认识化学理论的建立过程和思想方法，发展学生的高级思维能力及其对科学本质的认识;要发展学生“宏观辨识与微观探析”的化学学科核心素养，培养系统思维能力;要发展学生演绎推理、系统假设等思维能力;等等[1]。

在新课标中多次出现“高级思维能力”[1]一词，但却没有给出解释。结合高考考试大纲及高考专家的相关文章[6]，我们可以把“高级思维能力”理解为理解与辨析能力、分析与推测能力、归纳与论证能力、探究与创新能力等。

3.力量的积蓄

由“气体摩尔体积”在新版教材中的位置、学生学习的时间和学生的知识基础可以确定，到开始学习“气体摩尔体积”时，学生已经积蓄了足够的知识、思维能力和核心素养来开展科学思维，突破以“物质的量”为核心的难点，从而实现自主学习、深化思维、勇于探究，进而创造性地学习“气体摩尔体积”和“物质的量浓度”，使这一系列的重点和难点能够在核心素养和强大的思维能力的支持下顺利突破。

四、基于学科核心素养发展的教学设计

教材不同于教学之处，就在于它自身既要简约，又要体现知识的结构性和系统性，对于教学方法不能过多涉及;而教学不同于教材之处，就在于要开展具体的、多种形式的探究性活动，以教材呈现的知识为素材来培养学生的核心素养。本节课的教学目标是通过对气体“气体摩尔体积”的学习，让学生认识和感受“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”，认识科学研究需要实证与推理，了解假说、模型、分析、推理、比较、分类、实验等方法在化学科学研究中的运用[1]，在探究性学习中学会构建模型，培养创新意识，发展思维能力。

为此，在2019年版教材“气体摩尔体积”的教学中，我们采取了基于核心素养的问题导学方式来激发学生的思考与探究，培育学生的核心素养，发展学生的思维能力。

1.设计前置性作业，引导学生建立宏观与微观的联系

“气体摩尔体积”的学习突破口是能否从微观的角度分析不同状态的物质其性质与结构的关系，即是否具有“宏观辨识与微观探析”的素养。为此，我们设置了如下前置性作业（见图3）。

前置性作业是让学生课前做的作业，其结果不一定要像普通习题那样要有一个非常明确的答案，而是引导学生产生某种观念、建立个模型，并能指导本节课的学习。前置性作业于上一节课的课后布置给学生，让学生独立思考或与同学合作交流完成，自主建立观念和模型。为了不增加学生的学习负担，影响学生的休息，前置性作业以少而精为宜。

虽然此前置性作业与教材第52页中的活动栏目相似，但完成前置性作业的过程中并不要求学生看书。因为很多需要思考的结论已在教材中展现，如果学生事先看书，则会“不劳而获”。这样，学生的学习方式则会由自主学习思考式变为阅读理解记忆式，学习的本质发生了改变，学习的收获和质量就会大大降低。在前置性作业中创设问题情境，在核心素养的导向下激发学生自主思考，培养学生的思维能力及“宏观辨识与微观探析”素养。

2.设计问题组，引导学生思维深入本质，并实现创新

上课伊始，教师立即提出如下问题组：

问题1：请从流动性和可压缩性这两个性质对比分析并归纳总结气体、液体和固体的特点。

问题2：请从“宏观辨识与微观探析”的角度，分析为什么“三态”物质具有各自的特性。

问题3：请对表中1mol的H2和O2在同一条件下的体积相同做出分析和解释。

问题1着重培养学生的“宏观辨识”和“证据推理”素养，以及“理解与辨析能力”;问题2着重培养学生“宏观辨识与微观探析”素养及“分析与推测能力”“归纳与论证能力”;问题3着重培养学生的“科学探究与创新意识”素养以及“探究与创新能力”。

在独立思考的基础上和教师的引导点拨下，学生完成了对问题组的解答与总结。但教学目的并不止于此，而是要让学生进一步认识到“宏观辨识与微观探析”是化学学科特有的认识物质世界的观点和角度。透过问题组，由表象到本质，实现发展与创新，这就是科学精神的体现。

可见，教学的目的不仅是让学生学习具体的知识，或解决某个具体的问题，还是要逐步培养学生科学的观点与核心素养，使其形成科学的思想方法与学习能力，这是更高一级的教育教学目标。为此，科学的教学应在完成基本的学习任务之后及时升华。

3.回顾教学过程，理解核心素养对学习的指导意义

在本节课中，要让学生理解教师教学设计中的科学原理，引导学生“回头看”，让学生从科学方法的角度重新审视学习过程，认识学习方法。例如，要让学生理解“证据推理与模型认知”素养不仅要具有证据意识，还应能基于证据提出可能的假设，并且能够通过分析推理加以证实或证伪;学会建立和应用模型，通过“模型认知”来建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。

4.设计论证性问题，提升学生的思维品质

为发展学生的思维能力，即使教材上已經详细呈现的叙述，教师也应该在学生阅读教材之前，把相关内容设计成问题，让学生运用刚形成的知识和观念进行思维、推导、阐述，这不仅能够培养学生的思维能力，还可以提升学生文字、语言的逻辑性，培养学生的表述能力以及准确使用学科术语的能力。这一切都是学生发展核心素养的重要内涵。同时，教师要创设“模型认知”学习方式，让学生结合学科理论自己归纳设计基本的“模型”，践行“模型认知”，从而感受和理解“证据推理与模型认知”素养，提升思维品质。为此我们设计如下论证性问题：

问题4：在19世纪初，科学家已经论证了“在相同条件下的不同气体，其粒子之间的距离基本相等”。请你结合“物质体积大小的要素模型”，就“在相同的温度和压强下，相同物质的量的不同气体，其体积的大小是否基本相同”提出自己的假设，并予以论证。

这个问题不仅让学生能够及时应用刚学到的知识和刚形成的观念及核心素养，加深理解，还为学生提升“归纳与论证能力”和“探究与创新能力”提供了平台。

随着学生的独立思考、汇报，教师的不断引导、点评、表扬和鼓励，学生的学习热情被激发，同时看到自己思维能力的不足之处，找到学习的科学方式方法。

教学中，通过紧扣教材中“在科学研究或实际生产中，涉及气体物质时，测量体积往往比称量质量更方便”[2]的表述，提出：如果我们不知道体积与分子数目之间的关系，就不能定量而精准地控制反应。而“气体摩尔体积”这一概念的创立，解决了化工生产的实际问题，这就是其价值的体现，是概念的价值、科学的价值，学生从中感受到了“创新”的价值、化学的贡献和社会责任。学生通过大胆的科学探究、主动的科学思维，实现了理论和概念上的创新，体会了核心素养之“科学探究与创新意识”。

5.设计验证性实验，体现学科特色，彰显科学态度

当学生沉浸在成功创新的成果中时，教师则冷静地提出：今天我们取得的创新成果虽然令人激动，但还只是思维的创新，而科学是冷静、严肃和实事求是的，一切没有经过科学实验检验的思维创新都只是假说，而要成为理论和概念，则必须经过科学实验的检验。教师进而提出以下问题;

问题5：用初中学过的电解水的实验，能否验证处理刚才通过思维创新得到的“气体摩尔体积”的概念？请你预测实验的现象，并写出你预测的依据。

（说明：在用霍夫曼水电解器做电解水实验的准备期间，在阴、阳极管中的水要事先分别用氢气和氧气做饱和处理，这样实验的结果才更科学准确。）

简朴、高效而现象鲜明的实验结果证明了“气体摩尔体积”概念的正确性，实验的过程既是化学反应方程式与“气体摩尔体积”概念在学生头脑中不断交织并形象化的过程，也是化学学科特点内化于学生心中的过程，更是学生科学态度形成的过程。在学生欢呼实验结果的时刻，教师在祝贺之余，投影出高中化学学科核心素养的五个维度，让学生将学习过程、学习结果与核心素养一一对应，通过实例来解读核心素养。最后，师生齐声朗读化学学科核心素养的主要内容，将核心素养真正烙在学生心中。

五、通过研究与实验获得自我提升

在开始进行实验探究时，总感觉核心素养大而空，难以落实;但在深入研究与开展实验的过程中不难发现，各项核心素养与具体的教学内容相吻合，都能高屋建瓴地指导教师的教与学生的学。为此，教师首先要真正理解核心素养;其次要从核心素养的视角分析教材和课堂教学，最好能够把相关的教学心得记录好，并进行调整和完善。久而久之，教学素材就丰富了，更主要的是理念提升了，境界提高了，再设计实验探究时自然就会上升到核心素养的高度，就有了基本的教学设计思路。

综上，教师要有从核心素养的视角看化学、看教学的自觉和高度，要真正理解核心素养并将其烙印在心中，尽量实现科科都是教书育人之科、课课都是教书育人之课、事事都是教书育人之事、时时都是教书育人之时。

[   参   考   文   献   ]

[1]  中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]  人民教育出版社，课程教材研究所.普通高中教科书·化学（必修1）[M].北京：人民教育出版社，2019：51-52.

[3]  人民教育出版社，课程教材研究所.普通高中课程标准实验教科书·化学（必修1）[M].北京：人民教育出版社，2004：13-14 .

[4]  人民教育出版社，课程教材研究所.普通高中课程标准实验教科书·化学（必修1）[M].北京：人民教育出版社，2004：1-13 .

[5]  人民教育出版社，课程教材研究所.普通高中教科书·化学（必修1）[M].北京：人民教育出版社，2019：1-51.

[6]  单旭峰.基于高考评价体系的化学科考试内容改革实施路径[J].中国考试，2019（12）：45-51.

（责任编辑 张 简）