基于化学学科核心素养的整体观教学设计

龚路芹

【摘要】《化学课程标准》提出，基于化学学科核心素养发展的课堂教学设计需要树立“整体观”，应围绕化学学科主题来确定其素养发展的价值。“整体观”教学设计可以更好地统摄化学知识，构建学科知识构架，使知识系统化、条理化和板块化。

【关键词】高中化学;核心素养;教学设计

基于化学学科主题的教学，可以充分发挥化学核心概念的统摄作用，使学生的化学学习由“散点”变成结构化，形成从基本概念到核心概念再到学科大概念的层级清晰的良好知识结构，从而实现化学知识的功能化和素养化。下面以“物质的量”的教学设计为例，浅谈笔者的心得。这一章节内容课时安排如下：

本章节教学目标是建立宏、微观换算模式，体验物质的量这一重要物理量的科学性，通过演算感受化学思维的美妙，感受先辈的智慧之光，滲透宏观辨识和微观辨析的化学核心素养观念，初步建立从“物质定量”这个角度研究化学物质化学反应的学科思维。

重点是准确快速地输入物质的量的概念，建构以物质的量为中心的宏微物质之间的转化关系，形成宏微转化的化学思维，使知识结构化。难点是物质的量的概念的建立和以g为单位时摩尔质量数值等于相对质量。

“物质的量”是化学中的一个核心概念，是搭建宏观物理量和微观粒子之间重要的桥梁，使微观粒子计量宏观化、可视化、可量化，是化学学科甚至是科学学科中计算的核心物理量。以“物质的量”为基础，衍生出摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等一些在化学中有重要应用的概念。高一学生初次接触物质的量，概念陌生又抽象，在教学中要在学生现有知识的基础上深入浅出地准确输出这一重要物理量，并构建物质的量与相关概念的联系，顺利过渡到以物质的量为中心的计量思维上来。“物质的量”的学习能进一步引导学生从定量的角度研究物质间所发生的反应，为后续学好化学发挥其工具作用，同时，本章节内容的顺利输出从很大程度上影响学生今后对化学学科的认知和亲近感。

“物质的量”是这一章节的中心概念，本章节内容的知识结构可总结如下图：

首要任务是成功向学生输出“物质的量”这一重要物理量，并且从根本上理解为什么一摩尔的微粒数目定义为6.02×1023个。

“物质的量”这个名字，学生会感到非常陌生，不似长度、质量、时间等物理量，从字面上不能看出是描述什么的物理量。在教学中如何引导学生思考，拉近陌生概念与学生的距离是教师教学必须突破的关键。对于“物质的量”这个物理量，本质上是描述物质的集合体的一个概念，而在生活中我们接触过非常多类似的物理量，如，对、组、班、打、盒、箱等这些物理量都是对集合体的描述，由此引导学生理解物质的量这个概念，学生是容易理解接纳的，且为后续由物质的量衍生出的摩尔质量、气体摩尔体积和物质的量浓度等这些物理量的讲授铺平道路。

关于为什么一摩尔的微粒数目定为6.02×1023个，笔者认为，应该从相对质量的定义出发，因为引入“物质的量”最本质的作用就是要打通微粒个数和物质的真实质量之间的关系。通过计算12g12C的原子个数，我们惊讶地发现，恰好等于6.02×1023个，而且对应的碳的相对质量就是12。因此，推广到所有的微粒，顺理成章地引出了摩尔质量的概念，非常自然地构建起微观粒子个数和物质的质量之间的关系，有理有据，不说教不死记。在此演算过程中，学生通过亲身体验不由得感慨前人科学家的智慧和思维之美。感受通过“相对质量”的定义和单位“物质的量”的定义，巧妙地把质量、相对质量和物质的量联系在一起。从而构建的公式，以“物质的量”为中心，可以进行质量与微粒个数的转换，实现微观与宏观物理量之间的转化，使微观物质宏观化。再通过练习让学生熟练掌握宏微物理量质量与微粒个数之间的关系。

除了用质量这个物理量衡量物质之外，对于气体，通常需要用到体积这个物理量，因此，非常自然地引入了关于气体体积——摩尔体积这个由物质的量衍生出来的物理量。关于体积必然会涉及到固液气三种不同状态的物质，可以展示1mol不同固液物质的体积，分析原因得出是由原子或分子的大小不同引起的，在学生已有知识的基础上进一步理解分析气体体积的影响因素。

如上图所示，气体分子之间的距离远远大于气体分子的大小，好比一个操场人与人之间如果相距2米，那么所容纳的人数就与人本身的体积（大人或小孩子）没有关系。通过举例学生很容易接受在相同条件下，分子数目相同时，不论气体的组成如何，气体的体积也相同。继续构建关于物质的量与气体体积之间的换算关系。

并且由公式可得推论，对于气体，在相同温度和压强下：，到此已经把物质宏微之间的关系通过物质的量顺畅地搭建起来了。为了我们在科学科研中便于描述溶液的浓度，再引申了一个衍生物理量——物质的量浓度，直接可以从概念出发，继续完善和构建以物质的量为中心的物理量之间的换算关系。有了这个结构化的公式换算模型之后，根据信息中提供的已知量能够主动构建出求未知量的思维模型。

教材最后安排了关于一定物质的量浓度溶液的配制，在分析误差时，始终要从最根本的公式出发分析变量，M是一个定量，实验操作中引起误差的可能是m、V这两个可以变的量，抓住问题的本质，培养学生分析解决问题的思维。

在“整体观”的引领下，教学设计不再限于局部，不但要把握课时教学内容，更要从高中化学内容的整体结构这个视角来把握主题教学内容，从知识脉络上帮助学生梳理知识结构，掌握学科的基本知识和培养核心能力。

参考文献：

[1]教育部.普通高中化学课程标准解读（2017年版2020年修订）[M].高等教育出版社，2020.

责任编辑  赵双娟