发展初中生化学核心素养的实践与思考

史育萌

根据《中国学生发展核心素养》和《义务教育化学课程标准（2011年版）》，初中化学核心素养具体应包括“变化守恒”“宏微结合”“实验与探究”“绿色应用”“表征符号”“科学精神和社会责任”等方面，概括为化学基本观念、“三重表征”思维、实验探究能力三个基本要素。如何在学科教学中发展学生化学核心素养，是我们化学教育工作者积极思考与实践的热点问题。下面以人教版“酸、碱、盐”教学为例，呈现笔者对这一问题的认识。

一、建构化学基本观念

新课程标准强调，义务教育阶段的化学教育“要引导学生认识物质世界的变化规律，形成化学基本观念”。化学基本观念既不是化学知识，也不是化学知识的简单组合，但化学基本观念又不是凭空产生的，它根植于化学知识和化学知识的学习过程之中。具体知识是化学基本观念形成的载体，化学观念是对具体知识的提炼和升华，教学中要以化学基本观念为线索，从“知识为本的教学”转向“观念建构的教学”。

1.概念形成的过程，培养微粒观、分类观

【情景1】酸、碱、盐概念的形成过程。

师：演示盐酸、硫酸，氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液，氯化钠溶液、硝酸钾溶液、氯化钠固体、无水酒精、蒸馏水的导电性实验。

生：讨论酸、碱、盐溶液能导电的原因。

师：带电微粒的定向移动形成电流。请从金属导电推测溶液导电的原因。

师：展示物质离解的微观过程，如图1。

【问题1】为什么氯化钠固体、无水酒精、蒸馏水不导电？

生：氯化钠固体中Na+和Cl-相互吸引不能自由移动，无水酒精中酒精分子不带电，水的导电性很弱。

【问题2】酸、碱、盐电离后一般形成几部分？通过比较，你能归纳概括出酸碱盐的概念吗？

生：酸电离后形成H+和酸根离子两部分，且阳离子全部是H+；碱电离后形成金属离子和OH-两部分，且阴离子全部是OH-；盐一般电离成金属离子和酸根离子。

【情景2】探究酸、碱、盐的分类和溶解性。

师：KCl、K2SO4、KNO3构成中有共同的K+，可以统称为钾盐；Na2SO4、K2SO4、CuSO4构成中有共同的SO42-，称为硫酸盐。

【问题3】你能从中感悟出盐的分类标准吗？

生：按照盐电离出的阳离子，盐可以分为钠盐、铵盐、钾盐等；按照盐电离出的阴离子，盐可以分为硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐等。

师：观察附录Ⅰ酸、碱、盐溶解表，根据物质是否溶于水，盐还可以怎么分类？碱呢？……

由于在探究酸、碱、盐反应规律时要考虑物质的分类和常见酸、碱、盐的溶解性，因此需要把教材重组，提前学习物质的分类，特别是酸、碱、盐的分类，让学生能从酸、碱、盐的组成特征来区分物质类别，认识部分酸、碱、盐的溶解性表，引导学生根据物质的化学式的微观构成并依据概念辨认酸、碱、盐。

2.类比、归纳物质的性质规律，培养结构、性质关联观

【情景3】分组实验如下。

分别向盛有2mL盐酸、硫酸、白醋、氢氧化钠溶液、澄清石灰水的试管中滴加几滴紫色石蕊液和无色酚酞溶液。

生：归纳出紫色石蕊遇酸溶液变红色，遇碱溶液变蓝色；无色酚酞遇酸溶液不变色，遇碱溶液变红色。

【问题4】为什么不同的酸或碱溶液能使相同的指示剂变色情况相同？

生：H2SO4（稀）=2H++SO42-

HCl（稀）=H++Cl-

NaOH=Na++OH-

Ca（OH）2=Ca2++2OH-

在不同的酸溶液中都含有H+，酸溶液能使紫色石蕊变红色；在不同的碱溶液中都含有OH-，碱溶液能使紫色石蕊变蓝色。

师：分别往碳酸钠溶液中滴加紫色石蕊和无色酚酞，观察现象。

生：碳酸钠性质呈现出碱溶液的性质，但结构与碱并不相似。

应用上述片段教学引导学生在观察实验现象的过程中，采用类比、归纳法自主发现现象的相似性，运用物质的结构决定性质的学科观念，通过分析物质相似的结构，预测出物质可能出现的相似的性质，培养了推理和论证的学科思维。例如，从实验探究中获取盐酸、硫酸的有关化学性质，通过类比、归纳，找出相似点和不同处，得出酸类物质的通性。同理，从氢氧化钠、氢氧化钙等常见碱的化学性质归纳碱类物质的通性，如图2所示。

3.自主形成物质间反应网络圖，培养转化观

【情景4】视频“溶洞的形成过程”。

师：溶洞形成的原理是什么？

生：①洞顶石灰岩的主要成分是碳酸钙，当遇到溶有二氧化碳的水时，会反应生成溶解性较大的碳酸氢钙：CaCO3+CO2+H2OCa（HCO3）2。②溶有碳酸氢钙的水遇热或当压强突然变小时，溶解在水里的碳酸氢钙就会分解，重新生成碳酸钙沉积下来，在地面形成石笋：Ca（HCO3）2 CaCO3↓+CO2↑+H2O。

【情景5】酸、碱、盐之间相互反应物质连线接龙游戏。形成酸、碱、盐知识网络图（如图3），培养转化观。

通过学生思考、讨论、交流、连线，逐渐形成酸、碱、盐物质之间反应的知识网络，以游戏接龙的形式展现学习效果，既增加学生学习兴趣，又减轻学生的负担，重要的是，在这个过程中学生获得了学习化学重要的学科方法，通过应用培养了物质反应和转化的学科观念。

二、深化“三重表征”思维

化学学科在漫长的发展过程中，积淀了化学家们认识物质、改造物质和应用物质的思想观点、学科方法、思维方式，它们是化学学科的精髓。从“宏观—微观—符号”三个水平上认识和理解化学知识，并建立三者之间的内在联系，以及在三者之间灵活自由地转化，是化学学习的实质，也是化学学科特有的思维方式，即“三重表征”思维。

【情景6】酸和碱混合会发生化学反应吗？

师生讨论交流，确定实验探究活动方案（如图4）。

师：请观察并描述实验现象。

生：溶液先由无色变为红色，最后又变为无色。

【问题5】现象产生的原因是什么？引导学生结合图5进行分析。

图5 盐酸和氢氧化钠反应示意图

生：氢氧化钠溶液中有Na+和OH-，酚酞遇到OH-变红色，而盐酸中有H+和Cl-，发生红色消失的现象，说明盐酸和氢氧化钠发生了反应。而盐酸和氢氧化钠反应示意图显示H+和OH-反应生成了H2O。

盐酸和氢氧化钠反应方程式：

NaOH+HCl=NaCl+H2O

反应的微观过程：Na++OH-+H++Cl-=Na++Cl-+H2O

反应实质：H++OH- =H2O

师：简易灭火器的原理是碳酸钠和稀盐酸反应产生大量的CO2气体，写出反应的化学方程式，并分析该反应的实质是什么。

生：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑

【情景7】表演情景剧—碳酸钠和稀盐酸反应，认识反应实质，帮助正确书写化学方程式。

生：扮演H+的男生和扮演Cl-的女生构成一对双人舞伴HCl，扮演Na+的男生和扮演CO32-的女生构成另一对双人舞伴Na2CO3，拉着双手在跳舞，随着教师发布指令交换舞伴，H+和CO32-结合形成H2CO3，Na+和Cl-结合生成NaCl。

师：碳酸钠和稀盐酸反应的实质是什么？

生：观察物质构成的微观示意图，发现碳酸钠和稀盐酸反应的实质是2H++CO32-=H2CO3，H2CO3=H2O+CO2↑，即2H++CO32-=H2O+CO2↑，而NaCl在水分子的作用下，依然以Na+和Cl-形式存在，并没有参加反应，它们是旁观者。

【问题6】碱和盐能反应吗？盐和盐能反应吗？

师：将下列各组物质两两混合，认真观察实验现象。①NaOH溶液和FeCl3溶液；②Ca（OH）2溶液和CuCO3；③BaCl2溶液和Na2SO4溶液；④NaCl溶液和KNO3溶液。

生：分组合作实验……

利用实验引导学生展开由中和反应到其他复分解反应的探究，从宏观现象上观察、描述，从微观结构上解释，以及用化学符号表征，交流物质的性质和变化，通过训练让学生抓住复分解反应的微观本质分析问题，深化“三重表征”思维，实现认识的科学化和规范化，帮助学生顺利突破复分解反应及其条件教学难点。

三、关注实验探究

实验探究不仅是化学学习的重要内容，更是一种学习方式，是促进学生化学核心素养发展的重要途径。酸、碱、盐的学习中教材安排了11个演示实验、8个实验与探究，充分显示出实验在学习这部分内容中的重要性。

1.应用对比实验方法，寻找物质共性和特性

【情景8】展示浓盐酸和浓硫酸各一瓶，观察颜色状态，打开瓶盖，闻气味。比较浓盐酸和浓硫酸的物理性质。

【情景9】演示实验如下。

分别用小木棍蘸少量浓硫酸和浓盐酸；分别把等量浓硫酸和浓盐酸倒入盛等量水的试管中，用手触摸试管壁。

【情景10】学生分组合作实验。各展示一瓶NaOH和Ca（OH）2，观察颜色状态；分别取少量NaOH和Ca（OH）2放置在表面皿上，观察现象；分别把等量氢氧化钠和氢氧化钙倒入盛等量水的试管中，观察溶解情况并用手触摸试管壁。

对比是把两个相反、相对的事物或同一事物相反、相对的两个方面放在一起，用比较的方法加以描述或说明，是科学研究中常用的方法。教学中采用对比实验方法有利于用来辨别异同、区分物质的特性和共性。

2.设计情景问题组，螺旋提升探究能力

【情景11】展示一瓶实验室久置的氢氧化钠溶液，师生共同走向探究之旅。

【问题7】如何检验它是否变质？

生：NaOH溶液与空气中的CO2反应生成Na2CO3，检验它是否变质，实质是检验CO32-是否存在。而CO32-可以和酸中的H+反应产生CO2气体，与Ca（OH）2溶液或Ba（OH）2溶液中的Ca2+、Ba2+溶液反应生成CaCO3、BaCO3沉淀，或与可溶性的钙盐、钡盐中的Ca2+、Ba2+溶液反应生成CaCO3、BaCO3沉淀。实验方案如图6所示。

【问题8】对这瓶氢氧化钠变质程度做出猜想，并设计验证方案。

生：猜想甲：可能部分变质，固体是NaOH和Na2CO3的混合物；猜想乙：可能全部变质，固体是Na2CO3。

师：两种猜想共同之处是固体中都含Na2CO3，应从不同之处入手鉴别，即检验固体中是否有NaOH存在，其实就是检验OH-的存在问题。那么如何检验OH-的存在？

生：取样于试管中，滴加无色酚酞溶液，若变红色，说明OH-存在，猜想甲正确。

生：不能用无色酚酞溶液，因为Na2CO3也显碱性，也能使无色酚酞变红色。

師：可见CO32-干扰了OH-的检验，所以应先加入试剂除去Na2CO3 。

生：讨论实验方案（如右上表所示）并验证。

师：上述方案中BaCl2溶液可用什么物质替代？能否用Ca（OH）2溶液或Ba（OH）2溶液替代BaCl2溶液？无色酚酞溶液可用什么物质替代？……

【问题9】如何除去这瓶已变质的NaOH溶液中的杂质Na2CO3？

生：要除去杂质Na2CO3，其实是除去CO32-，加入Ca（OH）2溶液或Ba（OH）2溶液，产生CaCO3或BaCO3沉淀，过滤，得到NaOH溶液，变废为宝。

师：刚才的“物质除杂”环节带来什么启示？

师生共同归纳：除杂时所加试剂不能和被提纯的物质反应，反应后不能产生新的杂质，在保证除去杂质的同时，最好能增加被提纯的物质，杂质最好转变成气体或沉淀，这样易于物质的分离。

上述探究活动中，教师结合课标要求和学生实际认知水平，充分挖掘实验素材，将化学学科价值、化学基本观念、化学三重表征、化学实验探究进行有机整合，适时在学生的最近发展区创设几个环环相扣、步步深入且带有挑战性的问题，适当设置悬念，引导学生顺着思维的脉络推进教学，从变化、检验、除杂、实验设计等角度，多侧面渗透“系统、组合、有序”的化学学习方法，培养学生深度思考的习惯，让学生在知识和情感两条主线的相互作用下深度学习。学生通过参与演示实验或分组合作等具体的实践活动，体验科学探究的各个环节，逐渐内化成自身的探究能力。