核心素养视域下的初中化学关键能力培养

【摘要】本文从化学学科本质出发，结合化学核心素养和关键能力的内涵，探索培养初中生见微知著能力、模型认知能力、逻辑推理能力、实验探究能力、化学计算能力、化学思维能力和化学创新能力等七个化学关键能力的策略方法。

【关键词】核心素养 初中化学 关键能力

【中图分类号】G63 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2022）28-0063-04

新课程改革强调发展学生的核心素养。初中是化学学习的启蒙阶段，初中化学教学同样要着眼于学生学科核心素养的培育和发展。《义务教育化学课程标准（2022年版）》提出，初中化学课程要培养的核心素养主要包括化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任四个方面，这也是化学学科能力建构的理论基础。核心知识—关键能力—学科素养是实现学科育人的三个步骤，且前者是后者形成的必要基础，通过知识学习、能力提高，最终达成素养提升的目的。

在日常教研中，笔者发现一些初中生上课认真听，作业努力完成，学习态度非常好，但是一到考试时就变得不自信，学习成绩也不理想。究其原因，并不是他们不认真学习，而是没有找到科学的学习方法。化学对于初中生来说是陌生的。化学学科具有一定的抽象性，要求学生用化学视角来认识它、用化学思维来理解它、用化学模型来表达它、用化学思想来思考它……学生缺少这方面的相关能力，很难把化学学好。教师在化学教学中没有注意学科启蒙和兴趣的培养，没有注重学科思维的养成，忽略了学科关键能力的培养，也很难将化学学科素养培养落实到位。为更好地落实化学学科核心素养的培养，初中化学教师应该清楚在教学中重点培养学生哪些关键能力以及如何培养这些关键能力。笔者基于多年教学实践，尝试对初中化学关键能力的培养策略进行研究，以期对化学教学有所裨益。

一、核心素养和关键能力的内涵

核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过课程学习而逐步形成的适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力。学科能力是指中小学生在各门课程学习过程中表现出来的比较稳定的心理特征和行为特征，往往体现为内隐的学科思维过程和外显的学科行为反应。与一般学科能力不同，学科关键能力是指学生在学科课程的学习过程中形成的具有典型的学科特性、与特定的学科素养相关联的特殊学科能力。学科关键能力具有基础性、主干性和发展性等特点。

化学关键能力与化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任相关联，是学生核心素养在化学学习中的具体化。随着新课程改革的不断推进，培养学生的化学核心素养已成为化学教学改革的一个主要方向。

二、基于核心素养培养学生化学关键能力

（一）见微知著能力

化学是通过宏观、微观、符号来学习学科知识。宏观物质就是我们生活中常见、常用的物品，它们都是由分子、原子、离子等微观粒子构成，要了解它们的性质，就要学习微观粒子的结构。而微观粒子是看不见、摸不着的，初中生的抽象思维还不够成熟，处于形象思维与初步抽象思维共存互换的阶段，对微观粒子的理解存在一定的困难。学习分子、原子、离子等微观粒子的知识，可以培养学生见微知著的能力，使之逐渐形成微粒观和变化观等化学观念。

1.重视学生对微观粒子知识的意义建构。教师可以通过分子、原子、离子的模型和一些形象的比喻加强学生对分子、原子、离子的了解，也可以通过计算来加深学生的理解。例如，教材介绍了一滴水中含有多少个水分子，通过数学计算可以量化出水分子之小，这样学生就可以了解分子为什么是微观粒子；分子是由原子构成的，原子也是微观粒子，并且原子比分子更小；再通过原子结构示意图来理解原子核、电子、质子、中子等更小的微观粒子。

2.引导学生从微观粒子的结构推导出宏观物质的性质。世界上的许多物质都趋于稳定的结构，原子也趋于形成最外层8个电子的稳定结构，通过电子的得失形成阴、阳离子。分子、原子、离子通过一定的规则聚合，形成了自然界中形形色色的不同物质。教师可引导学生通过学习微观粒子的结构来推导出宏观物质的性质。

（二）模型认知能力

初中阶段的模型主要有四类：物质模型（如原子模型、分子模型）、思想模型（如气体的制备、酸碱的化学性质）、语义模型（如金属的化学性质、燃烧与灭火）、数学模型（如溶质的质量分数、定量探究化学反应）。初中生对化学模型的认知尚处在启蒙阶段，且模型意识不够强，有时需要模仿来感悟模型思想，类似“依葫芦画瓢”，这是提高模型认知能力的一个重要途径。

1.引导学生从模型角度加深对微观粒子的认识。微观粒子虽然看不见、摸不着，但可以利用分子模型、原子结构示意图等促进学生的认识和理解。例如，在“构成物质的微粒”教学中，教师指导学生以小组分工的形式，根据教材中的微粒模型图片捏揉黏土制作构成物质微粒的球球模型，通过对比原子的相对质量大小来设计球球模型的相对大小，不仅可以培养学生的模型认知能力，而且可以培养学生的对比分析和抽象思维能力。

2.重视培养学生的建模思维。化学方程式是化学学科的语言，是初中化学知识中最重要的内容之一，将初中学习的化学方程式按分类观分成化合、分解、置换、复分解四类基本反应，引导学生从四类基本反应的名称出发进行建模学习。例如，化合反应就是通过化学变化将多种物质合成一种，模型是A+B+…=D；分解反应就是通过化学变化由一种物质生成多种，模型是D=A+B+…。這两类反应是相反的，学习完一个化合反应，就想到可能有一个相反的分解反应。同理可以构建置换反应的模型A+BC=B+AC和复分解反应的模型AD+BC=BD+AC。对一些比较陌生但又是初高中衔接需要掌握的化学方程式，学生通过建模学习，可以达到理想的学习效果。

（三）逻辑推理能力

化学是研究物质变化的学科，各类物质之间存在着相互联系，也就是说有逻辑关联。逻辑推理是学好化学的重要思维方法，而初中是学生逻辑推理能力的快速发展期，教师应注重引导学生理解化学知识的逻辑关联，培养学生的逻辑推理能力，从而培养学生化学核心素养中的科学思维。

1.培养逻辑推理意识。初中化学教材是按原子结构示意图、化合价、化学式、化学方程式这一逻辑顺序编排的。例如，从氧原子结构示意图中发现最外层是6个电子，要想达到8个电子的稳定结构，就要获得2个电子，所以氧离子的化合价是-2价；镁原子结构示意图中最外层是2个电子，要想达到8个电子的稳定结构，就要失去2个电子，所以镁离子的化合价是+2价。当氧原子与镁原子结合，1个氧原子需要得到2个电子，而1个镁原子需要失去2个电子，所以它们形成化合物的化学式就应该是镁原子和氧原子的个数比1∶1，即MgO。依此逻辑推理，氧原子与铝原子结合，1个氧原子需要得到2个电子，而1个铝原子需要失去3个电子，所以它们形成化合物的化学式就应该是铝原子和氧原子的个数比为2∶3，即Al2O3。教师借助逻辑推理的形式，很容易把原子结构示意图、化合价、化学式这些难懂的理论知识传授给学生，同时发展学生的科学思维。

2.培养物质结构决定化学性质的化学学科思维。例如，用原子结构的知识来解释金属活动顺序表中钾比钠活泼：钾原子有4层电子，而钠原子只有3层电子，两种原子的最外层都是1个电子，离原子核越远，原子核对核外电子的束缚力就越弱，所以钾原子比钠原子更容易失去电子，在金属活动顺序表中钾就排在钠的前面。同样，钠、镁、铝的性质比较可以从电子层数相同而最外层电子数不同的角度进行比较，失去1个电子比失去2个电子更容易，这样就容易理解钠、镁、铝的金属活动性排列顺序。

（四）实验探究能力

初中阶段是学生实验探究能力的奠基阶段，而初中生的实验设计能力和实验操作能力普遍薄弱。化学是一门以实验为基础的学科，化学学科核心素养“科学探究与实践、科学态度与责任”的培养都离不开化学实验。化学实验是化学学习的基础，许多化学原理都是通过化学实验来加以验证，初中化学教材把实验摆在首位，其重要性在课程标准中得到了充分体现。教师指导学生认真完成初中教材要求的8个基本实验，通过实验操作、现象观察、数据分析、结果验证推导出现象与结论之间的逻辑关系，培养学生的实验探究能力。此外，教师还可以通过以下几点加强学生实验探究能力的培养。

1.理解实验的目的。理解实验的目的是学习化学实验的关键，根据实验目的对实验可能出现的情况提出猜想，通过设计实验方案、展开实验、验证猜想，最终可得出实验结论。例如，设计蒸发实验的目的是得到溶液中的溶质（固体成分），所以实验装置不需要密封，让溶剂变成气体蒸发掉，方能剩下溶质。而蒸馏是为得到溶液中的溶剂（液体成分），所以实验装置就需要密封，让溶剂变成气体再冷凝成液体。学生理解了这两个实验的目的，再来设计实验就容易多了。

2.学会利用生活物品进行实验。实验探究能力的培养需要学生动脑思考、动手实验，教师可以指导学生利用一些常见的生活物品来完成化学实验。例如，鸡蛋壳（纯碱或小苏打）与食醋可制取二氧化碳，食醋与铁钉（或铝钉）可制取氢气……学生通过生活化的实验，可加深对化学知识的理解。

3.树立实验生活化理念。要把实验生活化，让化学实验不再神秘，可以把生活中的一些变化“搬进”实验室。如家里厨房用的抽油烟机和化学实验室用的通风橱就是同一个装置，这是化学来源于生活且应用于生活的一个很好的例证。

（五）化学计算能力

学生在解答化学题目时往往离不开计算，化学计算能力同样是一种关键能力。通过计算，学生可以从量上理解和掌握化学基本知识和概念，认识物质变化的基本规律，提高分析和解决问题的能力。化学计算在初中化学学习中越来越重要，对学生计算能力的要求也越来越高，教师与学生都应予以重视，并应积极探索提高学生化学计算能力的方法。

1.培养有关化学式变形的计算能力。化学式是化学学科语言，有的化学式计算要运用化学学科的专业知识来进行巧妙变形才能进行计算。例如，已知某乙醇溶液中氧元素的质量分数为64%，求乙醇的质量分数。从乙醇的化学式C2H5OH和水的化学式H2O中可知，两种物质都含有氧元素，而乙醇中含有三种元素，仅仅靠数学方法无法算出结果，此时教师可以引导学生通过化学式的巧妙变形，将乙醇化学式写成C2H4·H2O，乙醇溶液就可以看成化学式是C2H4·xH2O，这样就可以很快算出C2H4的质量分数为28%，再转化成乙醇的质量分数就是46%。

2.培养有关配平化学方程式的计算能力。初中所学化学方程式的配平多数是用观察法来配平，但一些复杂的化学方程式运用观察法很难配平，而初中生又没有学过利用氧化还原反应来配平化学方程式，教师可以培养学生利用数学知识，通过列方程来配平化学方程式。例如，有两种反应物，设简单反应物的计量数为1，复杂反应物的计量数为x，然后再根据参加反应的各元素（氧除外）原子个数守恒来确定生成物的计量数，最后根据氧原子个数守恒来列方程，解出x的值，将x的值代入到化学方程式即可（如图1）。

3.培养应用化学方程式进行计算的能力。化学方程式是用化学式表示化学反应的式子，它既包括了反应物和生成物，又体现了物质在量的方面的变化关系。教师可引导学生准确理解化学方程式的意义，指导学生应用化学方程式进行计算。例如，随着化学反应的不断进行，反应物的浓度改变，化学性质也随着改变，就会有不同的生成物出现，这就要利用不同的化学方程式进行计算。再如反应物的质量发生变化，生成不同的产物，也要利用不同的化学方程式进行计算（如图2）。

通过化學方程式的一些变形和计算，运用数学知识解决化学学科问题，不仅可以培养学生的化学计算能力，还可以培养学生严谨的科学态度。

（六）化学思维能力

对化学学科核心观念如微粒观、分类观、变化观、平衡观等观念的理解和应用，就是化学思维。通过上述五种能力的培养，学生可初步形成化学学科思维，于是对一些物质和理论的理解，就可以用化学学科的思维方式来思考。利用化学思维来解释生活中的一些实例，可以让学生加深对知识的理解，激发学习兴趣。在教学中，通过强化化学知识与生活的联系，促进化学知识的多维运用，可有效培养学生的化学思维能力，发展学生的化学核心素养。

1.培养知识迁移的思想。例如，在学习《燃烧与灭火》这一节内容时，要达到燃烧的三个条件，即要有可燃物、有氧气参与、温度达到可燃物的着火点，这样可燃物才能燃烧起来。而灭火只要破坏燃烧的三个条件中的一个就可以达到灭火的目的。此时，教师可指导学生进行知识迁移，联系现在的新冠病毒防疫政策，即针对传染病传播的三个条件采取相关的预防措施，包括隔离传染源、切断传播途径、保护易感人群，只要破坏其中任何一个条件，均可阻断传染病的发生与流行。这样学生就更容易理解国家的防疫政策，自觉遵守防疫的一些规则，也会自觉地加强体育锻炼，增强自身的免疫能力。

2.培养应用化学知识服务于生活的思想。化学知识来源于生活，最终服务于生活。例如，一件漂亮的衣服，一旦沾上了污渍，便很不美观，运用一些简单的化学知识，就能轻易洗去这些恼人的污渍；热水瓶用久后，瓶胆内壁常附着一层水垢（主要成分有碳酸钙、氢氧化镁、碳酸镁等），而家庭厨房中常见的食醋很容易清洗瓶内的水垢……化學与生活息息相关，我们的衣食住行都离不开化学。

（七）化学创新能力

要努力开拓学生的视野，注重培养学生的创新精神和创造性思维。化学对于初中生而言，是一门新奇的学科，一开始学生满怀激情，时间长了便逐渐失去兴趣，一方面是因为学习难度加深，需要记忆和理解的知识增多，另一方面是因为学生缺乏创造性运用知识的能力。

1.培养实验创新能力。实验是化学学科的生命，化学实验是催生学生创新意识和培养学生创新能力的重要手段。例如，“二氧化碳溶于水”的学生分组实验可改为“探究二氧化碳溶于水的主要成分”的探究实验。教师要求学生课前自主设计实验方案，然后让学生在课堂上交流、分析和筛选实验方案，确定最佳实验方案，最后进实验操作得出结论。在这一过程中，学生实现了由已知信息加工、变异出新颖信息及对某一事物寻求多种可能的尝试，进一步发展了学生的实验创新能力。

2.培养化学想象力。初中化学有不少知识学生难以理解和记忆，如果教师能够对其中的一些原理和定义基于实验过程的描述，引导学生发挥化学想象力，便可有效促进学生对相关知识的理解。例如，在如何讲清化学方程式中“↑”“↓”“＝”这几个符号的教学中，教师可以这样来讲解：化学反应一般在溶液中进行，如果有气体产生，我们就能看见有向上的气泡产生，故而在生成的气体后面加上“↑”，但如果反应物有气体，且在反应过程中一直有气泡，则生成物的气体后面就不能加上“↑”。化学反应中如果有沉淀产生，我们就能看见有沉淀物下沉，故而在生成的沉淀物后面加上“↓”，但如果反应物中原本就有固体，且在反应过程观察不到有沉淀物下沉，则生成的沉淀物后面就不能加上“↓”。同样在讲解化学方程式中“＝”，可以联系质量守恒定律并从数学角度加以分析，强化学生的化学想象力。

3.培养创造性运用化学知识的能力。化学知识还可以用于其他学科范畴或理解一些社会问题。例如，在学习“金属活动性顺序”时，排在前面的金属可以把排在后面的金属离子从盐溶液中置换出来，是因为排在前面的金属更加活泼。教师引导学生创造性地运用化学知识“金属活动性顺序”去理解我们的强国政策，只有我们的国家强大了，才能耸立于世界之林，从而培养学生的爱国主义情怀，增强学生的社会责任感。

参考文献

［1］中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］周冬冬，王磊.初中生化学学科核心素养和关键能力的追踪评价研究［J］.中国考试，2018（12）：25-32.

［3］张晓静.基于模型认知的初中化学深度学习教学实践研究［D］.合肥：合肥师范学院，2021：5-14.

［4］孙丹.初中生化学实验探究能力现状及其培养策略研究［D］.成都：四川师范大学，2017：25-27.

作者简介：廖小正（1967— ），广西全州人，高级教师，研究方向为中学化学教育教学。

（责编 韦榕峰）