促进学生核心概念理解的化学教学研究——以《富集在海水中的元素——氯》教学为例

吴殿更 赵建宏

（北京市大兴区第七中学 北京师范大学大兴附属中学）

一、研究目的及意义

化学是一门以实验为基础的学科。学生开始学习化学的热情比较高涨，就是由于对化学实验的兴趣所致，但随着学习过程的逐步深入，尤其是在接触到一些抽象概念和烦琐的知识后，相当一部分同学开始出现畏难情绪。若遇到思想传统的教师教学中采用讲授式、满堂灌的教学方式，强调学生死记硬背、题海战术，往往致使学生晕头转向、不能真正理解概念知识，逐渐失去了学习化学的兴趣，给后续的化学学习造成严重的障碍。

在中学化学教学中，核心概念的教学是学生学好化学的基础和关键。美国课程专家H.林恩·艾里克森（H.Lynn Erickon）经过多年的研究和实践，提出了“概念为本的课程与教学”。她认为：“学科核心概念就是那些居于学科中心，具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法。”我国初、高中新的《化学课程标准》也将化学学科核心概念的教学作为中学化学教育的重要目标；新的课程标准的课程理念以提高学生的科学素养为主旨，使学生通过中学化学知识的学习，掌握适应现代生活及未来社会所必需的化学知识、技能和方法。在新课改的背景下，我国许多化学研究专家、学者都对以核心概念为统领的教学给予了许多关注，如全国知名学者宋心琦教授（清华大学）、吴国庆教授（北京师范大学）、毕华林教授（山东师范大学）、周玉芝教授与何彩霞教授（北京教育学院）等专家都对化学核心知识、核心概念教学进行了大量的理论研究与实践，给广大中学化学教师在中学化学教学过程中进行核心概念的教学实践起了较大的促进和引领作用。

元素化合物内容属于化学事实性知识教学，是学生需掌握的中学化学知识构成的基础， 密切联系化学基本概念及基础理论，是认识化学物质、利用化学知识解决实际化学问题的关键。因此，元素化合物知识在中学化学教学体系中处于非常重要的地位，把握好元素化合物的知识教学，对于学生全面学好中学化学有着非常重要的意义。在传统的元素化合物知识教学中，教师上课偏向于罗列化学反应实事， 学生多局限于死记硬背化学方程式，对所学基本知识的来龙去脉不能真正理解、了然于胸，结果往往会使学生感到元素化合物知识繁乱与琐碎，不但学习花费的时间长，而且学习效率低、学习效果差。若教师对元素及其化合物相关知识进行梳理，以核心概念为统领进行化学教学设计，并采取一些针对性教学措施，尝试从教和学两方面改变传统教学的现状，不但能够切实减轻学生记忆负担、促进学生有效学习，还能进一步提升学生对于关键知识内容的理解力，以期达到课堂的有效教学，同时影响学生学习方式的转变，引导学生自我建构学科核心概念，掌握科学的学习方法，形成主动探究的意识，提高自学能力、合作交流的能力，以适应时代发展的要求。

二、元素及其化合物知识核心概念的梳理

学生对元素及其化合物知识的学习，金属及其化合物集中在人教版必修I第三章，非金属及其化合物集中在人教版必修I第四章，若能对元素及其化合物知识的核心概念进行梳理研究，并以核心概念为统领进行相应的教学设计，采取针对性教学措施进行有效教学，在促进教学效率、学生学习能力提升等方面一定会起到重要的作用。见图1，对金属、非金属元素及其化合物知识单元核心概念进行梳理：

三、促进中学生化学核心概念理解的《富集在海水中的元素——氯》教学设计

1．课标要求

课程标准对本节教学内容的要求是“通过实验了解氯及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。”强调合理利用学习资源，在掌握离子反应、氧化还原反应等原理性知识的基础上，通过相关氯气的化学实验强化学习氯气的性质。同时，通过对典型非金属单质氯气的学习，使学生初步掌握学习、研究非金属类物质的思路和方法。

2．教材分析

本节知识内容为人民教育出版社出版的全日制普通高中课程标准实验教科书《 化学1（必修）》第四章第二节《富集在海水中的元素——氯》的第一课时教学。由于氯是学生在中学化学学习过程中所遇到的一种非常典型、重要的非金属元素，学生对氯气的物理、化学性质及用途等知识内容进行较为全面的学习，可以使学生在了解典型非金属及其化合物性质的同时，帮助其全面认识化学元素，特别是学习其他非金属及其化合物的性质时，利于形成正确的元素知识框架，促进掌握科学的化学学习方法。

3．学情分析

学生通过初中化学的学习，知道了一种非金属单质氧气的物理和化学性质，对氯元素的原子结构示意图及一些含氯的物质（NaCl等）也有些了解，但对海水资源的知识及氯气的性质还几乎不知。在本节课知识学习以前，学生已经初步掌握了化学实验的基本操作及方法、常见物质的分类方法、氧化还原反应、离子反应和常见金属（Mg、Al、Fe等）单质及其化合物的知识。初步具备了基本的实验操作能力、基本的实验设计能力和一定的综合分析问题的能力。学习本课内容的可能障碍：

学生比较难以理解的是氯原子结构决定性质的核心概念。学生经常出现的错误与误解是：在实验探究过程中，观察还不够有序、不够全面，记录不够规范，归纳小结时表达不够清晰明了。对氯气反应时的产物判断及电子转移情况易出现错误。

4．教学目标

知识与技能：了解氯气是一种非常活泼的非金属；初步掌握氯气的物理性质和化学性质。

过程与方法：以现实实例激发学生学习兴趣；通过演示实验和分组实验，培养学生观察、归纳、总结能力，引导学生学习知识的同时把握其核心概念。

情感态度与价值观：通过氯气的性质实验探究学习，培养学生思考问题、分析问题的能力及自主、合作、探究精神，促进学生科学态度和科学思维方法的养成。

5．重点和难点

教学重点：氯气与金属、非金属的反应；观察实验和记录现象、整理分析得出结论、归纳总结核心概念。

教学难点：从物质分类和原子结构的角度整体认识氯气的化学性质；本节核心概念的总结归纳。

6．本节教学的核心概念及表述

通过对氯气相关性质的学习，学生在掌握氯气的强氧化性、氯离子的弱还原性及氯原子结构等基本概念的基础上，总结出“氯元素原子最外层含有7个电子，决定了其单质具有较强的氧化性”的核心概念，继而深刻体会“结构决定性质、性质决定用途”的核心概念。具体参见图2：氯气的基本概念和核心概念。

图2 氯气的基本概念和核心概念

7．教学活动设计与分析

在本节课堂教学过程中，教师主要通过阅读观察法、实验探究法、分组讨论法、梳理归纳总结，使学生学会运用观察现象、查阅资料、研讨交流、共享成果等多种方式、方法获取有效的信息，并实时运用分类、归纳、概括、总结、提升等方法对其进行整合。强化培养学生自主学习、合作探究能力，促进学生归纳总结能力及实验探究能力的进一步提升。具体教学过程如下：

情景导入，提高学习兴趣。播放大海场景视频，投影图片展示海水资源组成及氯的应用实例，引导由于氯气应用广泛，氯气泄漏也有可能发生在身边，如何应对事故？引出课题。

创设情境，培养学习能力。展示新闻图片，使学生了解氯气泄漏事故的应急处理方法，引导学生总结氯气的物理性质。

实验探究，掌握事实知识。以播放实验录像和教师学生配合共同进行演示实验等方式，引导学生观察实验现象、分析原理，逐步掌握氯气的基本化学性质。

问题研讨，激发学生求知欲。提出问题“通过氯气与金属和非金属的性质实验，你对燃烧的条件及其本质有什么新的认识”“从氧化还原反应的角度，分析总结氯气的性质特点”“从化合价变化的角度分析总结氯气及其高价化合物的性质特点”和“从原子结构的角度解释氯气具有的典型化学性质”，引导学生多角度逐步分析总结解释氯气具有的典型化学性质，为核心概念的总结做铺垫。

总结归纳，掌握核心概念。通过对氯气性质的多角度分析，你能用一句话概括你对氯原子结构与氯气、次氯酸、二氧化氯、氯酸钾等物质的性质关系的理解吗？引导学生归纳构建完整的氯元素核心概念。

练习反馈，巩固提高。通过练习比较氯气与硫的性质，用原子结构理论解释溴（Br）与氯同属“卤族”元素，其核电荷数为35，你能根据氯的性质对溴的性质进行预测吗？引导学生利用核心概念推论验证，达到巩固提高的目的。

回顾导入，提升问题解决能力。回顾导入氯气泄漏事件情境，演示氯气与水、氢氧化钠溶液的反应，总结化学处理方法。

8．教学过程设计

教学过程设计具体见图3：教学流程图

图3 教学流程图

四、教学反思

在传统的元素及其化合物的教学中，学生记住的是基本物质的性质、用途，形成的是平面的知识网络图，只能解决一些简单的与其相关的习题。而促进中学生化学核心概念理解的教学设计，则是以核心概念为统领设计教学。纵观整个教学过程，学生通过氯气与金属、非金属的反应事实，在掌握元素及其化合物的基本性质的基础上，引导学生逐步从氧化还原反应的角度、从化合价变化的角度及从原子结构的角度分析总结解释所具有的典型化学性质，议论研讨、归纳总结与教师精讲点拨结合，逐步梳理掌握相关的概念，从而归纳其核心概念：氯元素原子结构（最外层7个电子），决定了其在反应中易得电子，趋向于形成-1价化合物，呈现强的氧化性。提高了学生观察、思考、多角度分析、提炼、归纳、总结的能力，并为促进后续的学习及灵活应用其所掌握的核心概念奠定良好的基础。本节教学课后反思改进为，可把实验录像省略，全部进行演示实验而进一步提升课堂的时效性，并进行实验改进降低污染，强化绿色化学理念。

（备注：本文为北京市教育科学“十二五”规划校本研究专项课题《提升教师教学领导力的校本培训策略研究》和北京教育学院市级学科带头人及骨干教师培训―化学学科项目周玉芝工作室阶段成果之一。）