基于化学核心素养的高三化学复习课设计——以“平衡常数复习”为例

黄华文（永安市第一中学，福建永安366000）

基于化学核心素养的高三化学复习课设计
——以“平衡常数复习”为例

黄华文
（永安市第一中学，福建永安366000）

化学核心素养是考试目标及课堂教学目标的灵魂，理解化学核心素养的内涵，领会化学核心素养、考试目标、课堂教学目标三者的关系，才能在高三复习课设计中以促进学生化学核心素养发展为根本展开教学。以“平衡常数复习”设计为例，阐述从单元课程内容视角构建“化学基本观念”，从模型构建实现“化学过程”，从化学的价值意义产生正确的“化学态度”。通过以上三个维度实现化学核心素养在高三化学复习课中的渗透培养。

化学核心素养；高三复习课；平衡常数

国家教育部提出发展核心素养的育人终级目标。然而，当前高三复习课更多关注考试目标，教学中注重再现知识、完善知识体系，忽视学生在知识遗忘后留下的对化学的“感觉”，这种“感觉”即为“化学核心素养”。在高三复习过程中如何继续促进学生化学核心素养的形成？在复习过程中关注化学核心素养培养是否会弱化考试目标达成？实现考试目标一定需要关注化学核心素养培养？化学核心素养与考试目标、课堂教学目标之间有何关系？下面笔者以“平衡常数复习”为例来谈谈。

一、化学核心素养的内涵及与考试目标、课堂教学目标的关系

1.化学核心素养的内涵

化学核心素养是人在化学领域所具有的内在特征，体现人在处理和分析问题的视角和方式，由“化学基本观念、化学过程、化学在生活中应用、对化学的态度”4个维度构成，这4个维度搭建一个核心素养立体的结构模型（见图1），其体积大小决定核心素养内涵的容量。［1］“化学基本观念”是指学生在学习和理解化学知识的基础上逐步建立的化学核心观念和化学思想，表现为学科知识和学科思想两部分内容；“化学过程”是指在活动过程中养成的化学独有学科研究方法、思维方式、行为习惯等学习和研究的能力，在今后发展中，能运用化学学科内在的“发现规律的逻辑”去分析生活实际问题和研究科学问题，表现为学科表征技能、实验技能、逻辑思维、探究能力等；“化学在生活中的应用”和“对化学的态度”体现获取信息、沟通协作、处理现实问题的能力，及对化学学科应用价值的认识，由此而生的对化学兴趣和主动学习化学的热情。［2］

2.化学核心素养、考试目标、课堂教学目标三者关系

形成化学核心素养是对化学教学提出的育人目标，是学生外在和内涵两个方面的综合要求，宏观调控考试目标和课堂教学目标；考试目标是依据化学核心素养的要求，针对各阶段教学结果进行评价作出的要求，主要包括知识、技能、能力3个方面；课堂教学目标是一节课短期目标，可根据所处的环境进行调整，具有时效性，是化学核心素养和考试目标落实于课堂的细化要求。［3］其三者的关系如图2。由此可见，化学核心素养在教学中，课堂教学目标是基础，学生只有在储备一定知识与技能的基础上，才能形成化学核心素养中“化学基本观念”，为学生思维迁移提供依据和蓝本；只有参与“过程和方法”创设的活动中，才能生成能力，养成从化学角度看待和分析问题的习惯，实现“化学过程”，达到考试大纲能力要求；只有带领学生领略化学奥妙、神奇、伟大，感受化学带来的正面“情感”，才能产生正确“对化学的态度”。

二、基于化学核心素养的复习课设计策略

1.从单元课程内容视角构建“化学基本观念”

单元课程内容的设定是为了达到新的教学目标，从一些特定角度，如提取信息能力、识图能力、模块知识、实验技能等，借助一定的规律或主线将一些相关的内容放在一起，重组后构建出新的单元。［4］复习教学对象的知识、能力水平高于新课，站在学科系统和育人高度，从单元课程视角整合复习内容，有利于形成化学观念。如为了提高学生书写方程式的能力，将陌生情境方程式、离子、电极反应式书写作为一个单元，从方法聚类角度突破方程式书写难点；如从概念聚类的角度将教材中相同定义的5个平衡常数（Ka或b、Ksp、Kw、Kh、K）组合为一个单元，建立一个定量衡量化学反应限度的统一概念。

2.从思维建模实现“化学过程”

思维建模是将学习者内在的思维过程显现化、模式化，这一过程就是摒弃众多干扰因素，经过筛选，理清主线并简化为具有广泛意义的思维模型。在复习过程中，为了达到考试目标，通过构建高考高频考点和稳定题型的解题模型，可提升分析和解决问题的能力，培养提取规律的推理演绎素养。如抓住基本概念构建平衡常数计算、新型电化学等问题的解题思维模型，培养学生抽象思维建模的能力；抓住元素走向、能量的转换、物质的去向等分析工业流程问题，培养学生系统思考解决问题的能力；抓住图像分析方法构建平衡、物质转化等图像问题的解题模型，掌握分析问题的基本方法等。

3.从化学的社会价值产生正确的“化学态度”

教师复习时往往忽略掌握科学知识的意义，才使学习素然无味。复习课如果将揭示化学知识背后的故事和价值作为设计主线，充分运用化学在生活中应用的例子，感受化学知识改善人们生活的意义，认识化学带给社会的正能量，由此产生热爱这个学科的情感，和终身学习、研究这个学科的兴趣，就能将学生对化学的认识提升到化学学科精神和社会责任感层次上。如通过选择生活中存在的平衡问题“水垢的成分是什么”“候氏制碱法成功之处，原理是什么”“龋齿应如何防治”等问题，联系生活让学生体验化学的价值，产生正确的化学价值观。

三、基于化学核心素养的“平衡常数复习”案例分析

笔者在“平衡常数复习”课中体现化学核心素养的内涵，设计3个教学环节均以学生的生活世界为起点，立足于生活问题，从特殊到一般建立概念模型、解题模型，通过分析数据，用数据说话揭示反应规律的本质，达到考试目标和核心素养培养的目标。

环节一：对比建模，提炼本质

“对比建模”环节首先从生活中开水瓶内胆入手，通过几个小问题横向对比学生熟悉的Ka、Ksp、Kw、Kh的异同点，领会不同的平衡常数蕴含的相同的平衡特征，学会发现和提取规律，建立平衡常数概念模型。这种建模方式有利于学生整理知识，从大量相似信息中提取出共性的东西，有利于在今后科学研究和生活中透过现象发现规律。

［问题1］工业上用葡萄糖与银氨溶液反应在开水瓶内胆镀银，讨论回答下列问题。

①银氨溶液中存在平衡：Ag+(aq)+2NH3(aq)[Ag (NH3)2+](aq)，该反应平衡常数表达式K稳=。

②AgCl可溶于氨水中，反应为：AgCl(s)+2NH3(aq)[ Ag(NH3)2+](aq)+Cl-(aq)

已知Ksp[AgCl]=1.45×10-10、K稳[Ag(NH3)2+]=1.10× 107，则上述反应K=。

学生运用K的表达式书写规则，解答①小题后，回归基础，提出“K稳[Ag(NH3)2+]有何含义？增大c(Ag+)，K稳如何变化？书写陌生的K表达式要注意什么”，从K的定义进一步理清各平衡常数的共性及关系，追问“电离常数K与其酸根（或阳离子）的Kh、K（水电离）与Kw之间数量上有什么关系”，通过分析对比K的表达式，揭示各平衡常数之间量的关系，建立一个统一的概念，同时为突破学生难点“方程式叠加与各反应K的关系”，解决第②小题做准备。在分析反应的各K分与K总的关系，对比方程式叠加的加减与K的乘除关系，领会方程式“加减或翻倍或减半”对应K的变化是“乘除或乘方或开方”关系，在观察对比中提炼本质、突破难点。

环节二：思维建模，回归本质

“思维建模”环节通过解决“工业磷的化合物的制备条件控制”引导学生观察图像，分析溶液中微粒的守恒关系，从图像中提取有效数据信息，构建“K的计算”解题模型，让学生学会将复杂问题分解成几个小问题，回到起点思考，回归本质解决问题。

［问题2］磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4，可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得，图3是溶液中含磷各物质所占百分含量与溶液中pH的关系。工业中为了获得NaH2PO4产品，将pH调控在a1～b1之间，请计算说明原由。

首先引导学生通过观察图像，揭示图中蕴含的化学信息，弄清图中曲线表示的是各含磷微粒的量随pH的变化，曲线交点是两种微粒含量相等时的pH，接着引导学生写出H3PO4一级电离常数Ka1={[H+]·[H2PO4-]}/[H3PO4]，因无其他信息，只能在图中找到[H2PO4-]=[H3PO4]关系的交点A，即可化简K的表达式，求出lg K1=pHA=a1，又因在任何时刻都有等式lg Ka1=pH1+lg{[H2PO4-]/[H3PO4]}，依据工业生产主产物为NaH2PO4，需[H2PO4-]〉[H3PO4]，则lg{[H2PO4-]/[H3PO4]}〉0，得pH1〉lg Ka1=a1；同理让学生从B点粒子数量的关系列出H3PO4二级电离常数Ka2，可得pH2〈lg Ka2=b2，进而解释原因。为了让学生拓展学生思维，提出问题3。

［问题3］图4中b点是“25°C 1.0 L w mol·L-1弱酸HA和0.1mol NaOH固体充分混合反应后的混合液”，图4曲线是向该混合液中加入HCl气体或NaOH固体，溶液的pH变化，求25°C时，HA的电离常数K。

若依据题2的模式，无法找到交点，引导学生写出酸HA的K表达式，从溶液中微粒守恒关系突破各量，找到图中有效点a(0.1，1.8)和c(0.1，7)，依据c点微粒的电荷守恒、物料守恒关系可知粒子数量关系“[A-]=[Na+]=0.2mol·L-1、[HA]=( w-0.2)mol·L-1”，即可求出K={0.2/(w-0.2)}×10-7，同理依据a点也能求出K。

通过K表达式的变形，构建出“K的计算”解题模型，写出表达式→找寻数据（图中点或守恒关系）→求得K→解释现象。提升图表信息转化为化学含义的能力。

环节三：分析数据，体验本质

“分析数据”环节围绕K的含义，设计了一组问题，逐层递进，从定量角度揭示复分解反应规律，将电离与水解两个内容关联起来，突破盐与酸反应产物、多组分的微粒浓度大小等疑难问题，让学生运用化学反应中强弱观点、主次观点、优先观点分析问题。

［问题4］运用提供的数据分析下列问题。

表1 部分酸的K、盐的Ksp

①漂白精主要成分为NaClO，向NaClO溶液中通入过量CO2，产物为何物？

②判断NaHS溶液中c(S2-)、c(HS-)、c(H2S)的大小。

学生从“强酸制取弱酸”的规律，遗漏考虑H2CO3的二级电离，容易错判①中产物为Na2CO3，为了给学生思维提供直观的依据，先按K从大到小排序（即酸性强弱）：H2CO3〉HClO〉HCO3-，由此可知HCO3-酸性比HClO弱，HCO3-无法进一步与NaClO反应，即H2CO3只能提供一个H+与NaClO反应，只能生成NaHCO3。接着追问“有毒的H2S气体可用CuSO4溶液检验，反应为‘H2S+ CuSO4=CuS↓+H2SO4’，该反应违反‘强酸制弱酸’原则，怎样解释”。学生普遍认为该反应是个例外，为了揭示“例外”的反应实质，假设不考虑其他因素，H2S通入溶液后达到饱和，忽略H2S二级电离消耗的n(HS-)，该溶液的[S2-]={Ka2（氢硫酸）·[HS-]}/[H+]≈Ka2（氢硫酸）=1.1× 10-12mol·L-1，在该溶液中要产生CuS沉淀，须满足c(Cu2+)〉Ksp(CuS)/c(S2-)=1.27×10-36mol2·L-2/1.1×10-12mol·L-1≈1.27×10-24mol·L-1〈〈1.0×10-5mol·L-1，数据表明要产生CuS，溶液中所需的c(Cu2+)非常小，即达到已完全沉淀的量仍能产生沉淀，该反应发生原因是Cu2+与S2-生成CuS沉淀，导致溶液中c(S2-)减小，促进H2S电离，反应实质是“难溶强弱”规律，而不是“酸性强弱”规律。从定量角度揭示“强弱”规律背后的实质，帮助学生建立经验规律是建立在实验数据的前提。在溶液中存在多个平衡时，学生容易出现混乱，为了传递追根溯源和主次观念设计问题②，从c(HS-)、c(S2-)、c(H2S)的来源分析，三种离子分别来自NaHS完全电离、HS-的水解和微弱电离，从电离程度看完全电离产生离子最多，HS-的Kh=Kw/Ka1(硫化氢)〉Ka2，则溶液中HS-的两个平衡起主导地位的是的HS-水解，所以c(HS-)〉c(H2S)〉c(S2-)。通过分析数据，挖掘数据背后隐藏的本质，提高数据分析能力，增强采用数据解释一些生活现象的意识；抓住主要因素、摒弃次要因素分析复杂问题，让思路明朗化。

［1］刘前树.试论化学核心素养的结构［J］.化学教育，2016（21）.

［2］杨梓生.研究学科核心素养内涵特性应有的三种基本视角［J］.福建基础教育研究，2016（8）.

［3］王云生.课堂转型与学科核心素养培养［M］.上海：上海教育出版社，2016.

［4］陈益.高中化学单元教学设计的关键、核心和重点［J］.化学教学，2011（2）.

（责任编辑：张贤金）

福建省教育科学“十二五”规划课题“化学课堂中教师行为有效性的观察与研究”（项目编号：FJJK15-423）。