基于学科核心素养的教学方式探究

刘飞 王亚珍

摘  要 培养学生的核心素养已成为世界各国教育改革的目标和热点。以人教版《化学1（必修）》“富集在海水中的元素——氯”第1课时的教学实践为例，探析在实际教学中如何落实核心素养。

关键词 核心素养;高中化学;氯气;实验

中图分类号：G633.8    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）05-0078-04

1 前言

2014年4月，教育部印发的《关于全面深化课程改革，落实立德树人根本任务的意见》中首次提出“研究制订学生发展核心素养体系和学业质量标准”，明确学生应具备的适应终身发展和社会需要的必备品格和关键能力。2014年12月，教育部全面启动普通高中课程标准修订工作，提出“凝练核心素养，推动落实‘立德树人的根本任务”。2018年1月16日，教育部发布《普通高中课程方案和语文等学科课程标准（2017年版）》，课程标准中特别提到“重视开展素养为本的教学”：倡导真实问题情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，重视教学内容的结构设计，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新能力和实践能力[1]。

基于此，笔者以人教版《化学1（必修）》“富集在海水中的元素——氯”第1课时的教学实践为例，谈谈落实化学教学中素养为本、科学育人的心得体会。

2 什么是学生的核心素养

中国学生发展核心素养  核心素养是学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品质与重要能力。发展核心素养是一个可持续发展、与时俱进的伴随终生的动态优化过程。它的产生将引领课程改革和育人模式变革[2]。中国学生发展核心素养以培养“全面发展的人”为核心，可划分为六大素养：科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新、人文底蕴。各素养之间相互联系、互相补充、相互促进，在不同情境中整体发挥作用。未来基础教育的顶层理念就是强化学生的核心素养。

化学核心素养及其内涵  化学核心素养是学习者经过化学学习后所养成的比较稳定的心理品格。这一素养影响个人的终身发展，更影响个体对社会、时代发展的适应能力[3]。高中化学学科核心素养是形成和发展中学生核心素养的重要组成部分，是高中生综合素质的具体体现，反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求，全面展现了学生通过化学课程学习形成的关键能力和必备品格。化学学科核心素养包括“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”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”五个维度。

3 化学核心素养的培养

化学课堂是促进学生化学核心素养形成和发展的重要平台，对于科学文化的传承和科技人才的培养具有不可替代的作用。因此，在新课程理念引领下，在教学中确立崭新的教育观念，加强科学知识、科学方法、科学思维、科学精神的教育，以此来从各个方面落实学生的核心素養。

“宏观辨识与微观探析”素养的落实

教学片段1：认识氯原子的结构。

[教师]为什么氯在自然界中以化合态存在？

[引导]从原子结构角度进行分析。

[学生]氯原子半径小，最外层电子数为7，极易得到1个电子;氯元素非金属性很强，在自然界中以化合态存在。

[引导]这一点和我们前面学过的哪个金属元素很像？

[学生]这与我们前面学的金属元素钠很相似，钠原子最外层只有1个电子，极易失去电子;钠元素金属性很强，在自然界中也以化合态存在。

【设计意图】宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题是化学学习的主要特征，学生从微观角度认识原子的结构，从而理解氯元素非金属性强及氯气化学性质活泼的宏观表征。让学生从微观的角度思考问题，形成“结构决定性质”的观念。

“变化观念与平衡思想”素养的落实

教学片段2：认识新制氯水与久置氯水。

[教师]展示两瓶溶液，浅黄绿色的溶液为新制氯水，无色透明的溶液为久置氯水，为什么氯水久置后会变为无色？

[学生1]因为氯气从溶液中逸出。

[学生2]因为氯气和某些物质反应了。

[引导]如果氯气从溶液中逸出，那久置氯水就是水;如果氯气和某些物质反应了，那么久置氯水就不是仅仅只有水了。那我们设计一个简单的实验，验证久置氯水是不是水。

[实验证明]用pH计测量久置氯水的pH，测得其pH为0.21。

[结论]久置氯水不是水，而是某种酸性溶液。

[讲解]氯气溶于水时，部分氯气与水发生反应：Cl2+H2OHCl+HClO。由于次氯酸不稳定，在光照时容易分解，使上述可逆反应不断向右进行，从而溶液中氯气越来越少，盐酸越来越多，久置后就变成盐酸。

[拓展]如何保存氯水？原理是什么？

[学生]新制氯水保存在棕色试剂瓶中，并置于避光阴凉处，因为这样可以避免次氯酸的分解。

[拓展]为了增大氯水中次氯酸的浓度，通常向其中加入一些NaHCO3晶体，你觉得原理可能是什么？

[学生]可能是NaHCO3只与HCl反应，而不与HClO反应，所以使上述可逆反应不断向右进行，HClO浓度越来越大。

【设计意图】高一新生并没有学习化学反应速率和化学反应限度的知识，而且该节内容课本上也未将该反应表示为可逆反应，但是通过客观事实及分析，可以得出氯气与水反应是有限度的;而且通过问题拓展，学生能感觉到条件的变化可以调控反应，初步形成化学反应限度的思想。

教学片段3：认识漂白液、漂白粉的漂白原理。

[引导]漂白液、漂白粉的有效成分分别为NaClO和Ca（ClO）2，而起漂白及消毒杀菌作用的是HClO，请从离子反应角度思考如何将两种盐转化为酸？

[学生]可以加入H+。

[引导]我们在使用84消毒液或漂白粉的时候并未直接向其中加入酸，那么是谁提供了H+呢？

[学生]水中溶有CO2，可以形成碳酸，碳酸提供了H+。

[引导]因为水中的碳酸浓度小，为了加快漂白效果，向其中加入少量醋酸，原理是什么？

[学生]因为醋酸比碳酸酸性强，溶液中所含H+浓度大，所以加快了反应。

[新闻材料]有报道称，某酒店洗手间因清洁工混合使用84消毒液和洁厕灵（主要成分为HCl），结果产生大量刺激性气味的气体，使该清洁工中毒休克。请大家猜想是什么原因？

[学生]两者混合肯定生成了Cl2，应该是HClO具有强氧化性，将HCl氧化生成了氯气。

[结论]因为次氯酸不稳定，不易保存，所以我们通常将其转化为盐（NaClO和Ca（ClO）2）的形式，在酸性条件下可以转化为次氯酸，同时增大H+浓度可以加快漂白、消毒杀菌的效果，但是不能将次氯酸盐与盐酸混合。

【设计意图】利用次氯酸盐转化为次氯酸条件的改变，让学生初步形成可以通过外界条件来控制化学反应进行得快慢的观念，从而在不同场合选择不同的反应条件。同时体会到物质化学性质的一般性和特殊性，只有全面认识事物，才能充分掌握其性质特点。

“证据推理与模型认知”素养的落实

教学片段4：氯水成分的探究。

[教师]氯气溶于水后的水溶液呈浅黄绿色，说明氯水中一定含什么微粒（分子和离子）？

[学生]肯定含有氯气分子和水分子。

[引导]还含有哪些离子呢？为什么？

[学生]还含有水分子电离出的H+和OH-。

[引导]如果只含有这些微粒，那么氯水应该呈中性，我们可以来测一下氯水的pH。

[实验证明]用pH计测量氯水的pH，测得其pH为2.12。

[结论]氯水呈酸性，有大量H+存在，此H+并非水分子电离出来的，那么应该是谁电离出来的呢？

[学生]应该是某种酸，根据元素守恒，有可能是HCl分子电离出来的。

[引导]为了证实猜想是否正确，准备表1所示实验试剂及用品，请大家来自己动手验证自己的猜想。

[引导]为了减少污染和节约药品，我们采用的是玻璃片微型实验，实验操作如图1所示。

[引导]大家观察到了怎样的实验现象和结论呢？

[学生1]我观察到硝酸酸化的AgNO3溶液变浑浊，有白色沉淀生成，说明氯水中有Cl-。

[学生2]我观察到蓝色石蕊试纸和pH试纸变红了，但是等我做完其他实验再观察时，发现红色都褪去了。试纸变红是因为氯水中含有大量H+，但我不知道为什么红色会褪去？

[引导]能不能从氧化还原反应角度进一步说说你的猜想？

[学生]说明Cl2与H2O反应后，Cl元素化合价降低，我觉得O元素或者Cl元素化合价有可能升高。

[引导]如果是O元素化合价升高，你觉得氧化产物可能是什么？

[学生]O元素可能会从-2价升高到-1价或者0价，如果是0价，就意味着生成了O2。但是在前面Cl2溶于水的过程中未看到有气泡产生，我觉得应该升高到-1价。

[引导]O元素对应-1价的物质是什么呢？

[学生]我觉得应该是H2O2，而且H2O2与Na2O2一样具有强氧化性，能漂白有机物。

[结论]氯水中有Cl2、H2O等分子，以及H+、OH-、Cl-等离子，还有一种能褪色的物质（可能是Cl2或者H2O2或者Cl元素化合价升高后对应的物质）。

【设计意图】很多教师在处理氯水成分时，会直接或者通过实验结论简单推理后，告诉学生氯水中含有“三分”（Cl2、H2O、HClO）、“四离”（H+、OH-、Cl-、ClO-），从而使刚进入高一的新生失去一次很好的欣赏化学演绎之美的过程，失去一次很好的化学头脑风暴的过程。本片段中让学生通过简单的实验现象，结合基本化学理论推理出不简单的结论，然后加以证实或证伪，建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，让其知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，从而提高学生的科学精神和素养。

“实验探究与创新意识”素养的落实

教学片段5：Cl2是否具有漂白性的实验设计。

[引导]前面我们推断出氯水中能使物质褪色的可能是Cl2，那么请大家利用现有的一瓶氯气设计一个简单的实验来验证Cl2是否具有漂白性。

[分组实验]学生分小组实验。

[分组交流]大家是如何操作的？结论如何？

[小组甲]将红色纸条放入瓶中。

[小组乙]将红色纸条下半截润湿，小心放入瓶中（如图2所示）。

[引导]为了增强实验效果，采用对比实验的小组设计更优。

[结论]氯气没有漂白性，是氯气和水反应的产物具有漂白性。

教学片段6：氯气水溶性的实验设计。

[实验]将约200 mL水加入装有氯气的550 mL的矿泉水瓶中，拧紧瓶盖，充分振荡，观察现象（如圖3所示）。

[现象]矿泉水瓶发生明显形变被挤瘪，溶液变为浅黄绿色，但瓶中上部分仍然有黄绿色氯气剩余。

[结论]氯气在水中溶解度不大，常温下1体积水可溶解约2体积氯气。

[引导]在刚才的操作中因为要打开瓶盖向瓶中加入蒸馏水，导致部分氯气逸出污染空气，大家想想这个实验应如何改进？

[学生]可以改变加水方式，采用注射器向其中注水，这样可以避免氯气逸出。

【设计意图】化学是一门以实验为基础的学科，实验则离不开探究，那么为什么要探究？怎样去探究？探究的结果是什么？结果中还有没值得探究的方面？高一新生虽然化学实验素养不高，但是要培养他们掌握探究的程序，在探究中进行合作，通过观察思考，敢于对异常现象提出自己的假想。

“科学精神与社会责任”素养的落实

教学片段7：氯气泄漏事故现场如何开展自救和他救？

[引导]氯气在生活生产中用途非常广泛，如可以制取农药、合成塑料、冶金、制取漂白剂、制取盐酸等，还可以对自来水消毒杀菌;但是氯气有毒，第一次世界大战中德国就使用氯气制造毒气弹。如果运输氯气的槽罐车发生事故，引起氯气泄漏，我们在现场该如何自救？如果我们是救灾小组负责人，又该如何组织施救？

[展示]氯气泄漏现场图片。

[学生1]如果我在现场，我会往地势高的地方跑。

[学生2]如果我在现场，我会将衣服用水润湿，然后捂住口鼻。

[引導]大家都利用氯气的相关性质进行了自救，不过别忘了在保证自己安全的前提下要帮助其他的群众。那如果你是救灾小组负责人，该如何组织施救呢？

[学生]首先将伤员转移至安全地方，疏散附近群众，同时对槽罐喷洒水雾来吸收氯气。

[引导]对于已破损有泄漏的槽罐，我们可以将其放入石灰池中进行处理。

【设计意图】安全生产每年都在强调，但是重大安全责任事故还是年年频出，学生以后可能是平凡的劳动者，也可能是城市的管理者，强化他们的安全意识和培养他们的社会责任感，是教师不可推卸的责任。

4 反思与启示

反思  本节课课堂上采用两线齐发来完成学生素养的培养。如图4所示，表层线是师生活动线，通过讲授与聆听、设问与对答等活动展开。活动主体可以是教师，也可以是学生，比如让学生讲授、教师聆听，又比如学生提问、学生回答，等等，让学生在潜移默化中完成内层线——学生的思维发展线。只有学生的思维活了，课堂才是活跃的课堂。教师在其中要做好引导和启发，要让学生的思维活而不乱，如此才能让学生的素养有目的、有效果地达成。

启示  学科核心素养的提出改变了以往以知识为导向的教学：重化学理论，轻化学实践探究;重化学知识的纵向拓展，轻化学知识跨学科的横向综合，结果使知识本位强于能力本位。提出高中化学核心素养的目的，就是促进教育模式的转型，由重视教学“化学知识体系的科学性和系统性”，转向重视“学生化学核心能力和化学素养的生成”;由重视学生“化学知识结构”，轻“学生能力”培养，转向促进“学生化学能力提升和全面发展”。把学科核心素养的培养有机地融入自己的学科教学实践之中，这既是义务教育阶段教师的教育教学任务，也是高中阶段教师培育学生学科核心素养的基础。

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版）[M].北京：人民教育出版社，2018：11-13.

[2]中国学生发展核心素养研究课题组负责人答记者问[DB/OL].[2016-09-14].http：//www.jyb.cn/china/gnxw/201609/t20160914_673092.html.

[3]林肃浩，李思慧.思考深层教学价值培养化学核心素养：以“氯气及其化合物的应用”（第2课时）为例[J].中学化学教学参考，2016（11）：19-22.