学科核心素养下的化学概念教学设计

周业虹

摘要： 化学学科核心素养的形成与发展依赖化学课程，而概念知识在化学课程中举足轻重，尤其对于元素化合物知识的学习具有指导作用。化学概念具有抽象、难懂的特点，结合具体的教学案例详细论述了： 如何利用学生的前概念设计探究活动，引导学生理解概念的特征；如何将抽象内容可视化，并创设情境进行教学设计，达到落实学科核心素养的目的。

关键词： 学科核心素养； 化学概念； 教学设计

文章编号： 10056629（2018）9003705 中图分类号： G633.8 文献标识码： B

《普通高中化学课程标准（2017年版）》中指出： 学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。高中化学学科核心素养是高中学生发展核心素养的重要组成部分，是学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，全面展现了化学课程学习对学生未来发展的重要价值。化学学科核心素养的形成与发展依赖于化学课程，而概念知识在中学化学课程中有着举足轻重的地位，它既是中学阶段化学学习的结果，又是学生实现可持续发展的基础。在概念的学习中，学生不但增加了认识世界的新视角，更体验了概念建立的严谨的科学认识过程和方法策略。无论是对学习新知识还是对今后解决实际问题都具有认识论和方法论的作用，对中学生科学素养的发展和中学阶段后续课程的学习具有积极的推动作用和指导作用。如何充分发挥概念教学在落实并发展学生核心素养中的功能与价值呢？

1 关于化学概念

概念是思维的基本形式之一，反映客观事物的一般的、本质的特征。人类在认识过程中，把所感觉到的事物的共同特点抽出来，加以概括，就成为概念[1]。化学概念是在化学科学发展过程中建立起来的，是化学现象和化学事实的概括化和抽象化的思维形式，能反映同类事物的化学运动规律和本质属性[2]。掌握化学概念是学生理解并获得化学知识和技能的重要途径，是发展学生核心素养的途径之一。概念教学始终是中学化学教学中的重点和难点。

化学概念的特点是抽象、难理解，教师普遍感觉教学难度较大。因此实际教学中，往往是教师直接引入概念，学生在被动接受教师的讲授后，背诵记忆相关概念；之后教师将课堂上的绝大部分时间用于概念辨析，进行例题讲解以及针对性训练。看似学生掌握了概念，实际上学生只是明白了化学概念的字面含义，这样的教学不仅枯燥无味，而且容易使概念与实践脱节。学生也只是被动地接受教师的讲授，造成了“一学就懂、一做题就晕”的结果[3]，更谈不上化学学科核心素养的落实。

如何使概念的教学更加贴近学生，在学生理解和掌握概念的同时，达到以概念教学为载体，落实并发展学生核心素养的目的呢？

2 化学概念对元素化合物学习的指导作用

在课程标准中，必修课程的化学概念往往与元素化合物知识穿插安排，可以让学生在理解概念、建构概念的基础上，应用概念学习元素化合物知识，充分发挥概念对元素化合物学习的指导作用，同时在应用概念的过程中，可以进一步加深对概念的理解。

例如，必修课程“主题2常见的无机物及其应用”中包含的概念知识及其指导作用如表1所示。

认识到这些概念对元素化合物教学的指导作用后，我们在学习胶体、电解质这些概念时，就不会只把它们当作一种物质进行教学，而是站在物质分类的视角下认识胶体、电解质；同样，在进行氧化还原反应、离子反应的教学时，也不会仅仅把它们当作两类化学反应进行介绍，而是站在反应分类的视角下学习它们，丰富了对化学反应的认识，使这些化学反应类型真正成为预测并深入学习元素化合物的重要工具。在这当中，可以达到落實“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”等具有化学学科特质的核心素养，帮助学生形成化学学科的思想方法。

3 化学概念的教学设计

3.1 分析并利用学生的前概念，学习新的概念

学生已经掌握的前概念知识会影响到新的概念的形成过程，因此，在教学设计时，教师必须注意对学生前概念知识的挖掘，分析学生在学习此概念前已经具备的与此概念相关的知识基础，它们将对此新概念的学习产生何种影响。以此为新概念学习的切入点，会大大降低概念学习的难度。

分析氧化还原反应中化合价的变化情况，与四种基本反应类型进行比较，建立四种基本反应类型与氧化还原反应的关系，丰富学生对于化学反应分类的认识。

在这个教学活动中，教师充分挖掘了学生的前概念，有效地运用了他们的前概念，实现了对化学反应的两次分类，第一次分类让学生意识到四种基本反应类型的局限性，第二次分类让学生认识到氧化反应和还原反应不能分割，同时发生在一个化学反应中，在此基础上进行了第三次分类，即从化合价变化的角度重新认识氧化还原反应，为后面引导学生认识氧化还原反应的微观本质，即电子转移打下基础。这样的设计，突出了“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”等化学学科核心素养。

3.2 设计有效活动，从宏观和微观两个层面认识概念

化学概念的特征可以从宏观和微观两个层面进行理解，宏观层面指的是外显的、表面的特征，而微观层面则指的是隐性的、本质的特征。必修课程主题2中的概念，其宏观层面和微观层面的特征如表2所示。

教学中可设计相应的教学活动，让学生从宏观和微观两个层面理解概念。

案例2 胶体[5]

学习分散系内容的目的是引领学生认识物质分类的方法。初中阶段学生接触更多的是纯净物的分类方法，混合物的分类对学生而言是一个较为陌生的领域，但却是学生应用分类思想研究物质、观察物质的一个新的切入点。依据这一思路，教学中可以设计为：

[问题1]按照分散质和分散剂的状态，可以将分散系分成几种类型？是否可以根据分散质粒子直径大小对分散系进行分类？

引导学生关注可以依据不同的分类标准对物质进行分类。

[活动1]将氯化钠、泥土分别放入水中，比较所得分散系的差别，并提出问题： 氯化钠和泥土分别与水混合，为什么会形成不同的分散系？

引导学生关注分散系的宏观特征，为引出新的分类依据，即依据分散质粒子直径的大小进行分类奠定基础。

[活动2]画一个数轴，在数轴上选取1nm和100nm两个点。

[讲解]溶液中分散质粒子直径小于1nm，而浊液中分散质粒子直径大于100nm。

从微观、定量角度认识浊液和溶液这两种分散系的差别，同时通过数轴建构一种研究模型，引导学生关注1～100nm之间的分散系，引发学生探究的兴趣： 它属于哪种类型的分散系？有何特征？

[活动3]制备一种新的分散系： 将1mL饱和氯化铁溶液滴入到25mL沸水中，加热至出现红褐色为止。观察这种分散系。

引导学生关注这种新的分散系的宏观特征，了解它与溶液、浊液外观上的差异。

[活动4]分别用胶头滴管向两层滤纸上滴1滴氯化铁溶液、1滴泥沙和水的混合物（事先搅拌一下）、1滴新制备的红褐色分散系。然后掀开上层滤纸，观察下层滤纸，对应的现象分别是棕黄色、无色水印、红褐色，说明溶液、新制备的分散系可以透过滤纸，而浊液无法透过。

引导学生关注三种分散系中分散质粒子直径的差异，通过实验获取证据，得出胶体粒子的一个微观特征，即分散质粒子直径小于100nm。

[活动5]将盛有氯化铁溶液和新制备的分散系的混合物半透膜悬挂于盛有蒸馏水的烧杯中，过一段时间，取出半透膜内液体及烧杯中的液体分别进行检测，发现半透膜内液体有丁达尔效应，而烧杯内液体无此现象。

引导学生关注溶液和新制备的分散系中分散质粒子直径的差异，通过实验获取证据，得出胶体粒子的另一个微观特征，即分散质粒子直径大于1nm。

[结论]分散质粒子直径在1～100nm之间的分散系是胶体。

从这个教学活动中可以看出，胶体概念的形成不是教师直接讲给学生的，而是通过精心设计的探究活动让学生自己理解胶体的宏观特征和微观本质，很自然地建构了胶体这一概念，丰富了对三种分散系的认识。这中间突出了“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”这些化学学科核心素养。

3.3 将思维过程可视化，帮助学生理解概念

化学概念抽象，学生难理解。如果教学中能将动画、图像、模型等手段运用到概念的学习和理解中，通过这些感性材料将原本看不见摸不着的内容形象生动地展现在学生面前，做到“微观过程可视化”，让学生结合这些可视化材料理解概念，可以大大降低学习的难度，也没有了枯燥感和乏味感。

案例3 离子反应[6]

在离子反应的教学中，应在帮助学生建构离子反应概念的同时，通过概念的形成过程引导学生关注宏观物质间的反应和微观离子间的反应的联系，透过宏观现象解释化学反应的本质，丰富对化学反应分类的认识。而正是由于离子反应探讨的是微观离子间的反应，无法直接观察，对其没有直观的感受，学生能做到的就是在头脑中自由地想象，给学习带来了很大困难。为此，可以采用测定溶液电导率变化的方法帮助学生理解溶液中的离子反应，即测定在向一定体积、一定浓度的Ba（OH）2溶液滴加H2SO4溶液的过程中，电导率的变化，计算机呈现的曲线如图1所示。

本图像参考了北京二中温立权老师“离子反应”课例。

由曲线可以清晰地看到电导率的变化，直观地显示溶液中自由移动的离子浓度的变化，因而得出在氢氧化钡与硫酸反应的过程中，自由移动的离子浓度在降低，之后由于氢氧化钡反应完毕，硫酸滴入过程中导电离子的数目又在增多，与恰好完全反应时相比，浓度又相对变大，所以电导率又开始增大。

这条曲线将溶液中离子浓度的变化清晰地展现在学生面前，实现了离子反应的可视化，使学生“看到了”离子反应的微观本质，对于学生理解离子反应的概念起到了重要的作用，也突出了“宏观辨识与微观探析”这一核心素养的落实。

3.4 创设情境，在实际应用中理解概念

化学概念的教学可分为以下几个阶段（图2）：

在学生建构并理解化学概念之后，应用概念解决来自生产、生活、科技中的實际问题是必不可少的环节。为此我们要创设真实的情境，让学生在应用概念的过程中进一步加深对概念的理解。

案例4 离子反应[7]的应用

离子反应的教学内容是对初中所学的酸、碱、盐知识的再认识和深化，是化学反应的一种重要的分类方法，微粒观、离子反应的知识及其应用将贯穿整个高中化学的学习，可以使学生对溶液中物质间反应的认识从宏观层面深入到微观层面，对于发展学生的学科素养具有重要的作用。同时，电解质的相关知识在人类的生产、生活中有着广泛的应用，与人类的生命活动密切相关，因此，学生学好离子反应的概念，可以更好地解释实际问题，一方面突出化学概念的应用价值，另一方面体现了化学知识的社会价值，增强了社会责任感。

[问题1]氢氧化铝常用作治疗胃酸过多的药物，从离子反应角度解释这么做的原因？胃壁糜烂患者治疗胃酸过多，能否使用小苏打？用离子方程式解释。

[问题2]家庭用的水壶往往会沉积一层水垢。水垢的主要化学成分是CaCO3、 Mg（OH）2。调查市场上售卖的除垢剂的品种，阅读其成分配料表。请用离子方程式表示酸性除垢剂的除垢原理。

这些问题的设计，素材来自于生活实际，要求学生用离子反应的知识进行解决。不但可以巩固学生对离子反应概念的理解，进一步训练学生用符号表征离子反应的技能，同时还可引导学生关注生活中的化学问题，落实“科学态度与社会责任”这一核心素养。

4 结束语

化学概念比较抽象，但是它对元素化合物知识的学习起到积极的指导作用，因此在教学中要引导学生学好概念知识，并将其正确地应用于问题解决。为此，在教学活动中，要充分关注学生已有的知识基础，创设情境唤醒学生的前概念；通过各种富有效率意义的探究活动，将抽象内容可视化，引领学生理解概念，透过概念的宏观表现分析其微观本质，落实并发展“宏观辨识与微观探析”核心素养；同时，将概念应用于实际问题的解决，既帮助学生深刻理解概念，又可以有效落实“科学态度与社会责任”的化学学科核心素养。

参考文献：

[1]现代汉语词典（第6版）[K]. 北京： 商务印书馆， 2015： 418.

[2]吴庆生. 中学化学核心概念关键特征的建构策略[J].化学教育， 2016，（1）： 34～38.

[3]肖彬清. 新课程高中化学“概念教学”的有效策略[J]. 中学化学教学参考， 2014，（9）： 14～15.

[4][5][6][7]宋心琦主编. 普通高中课程标准实验教科书·化学1[M]. 北京： 人民教育出版社， 2007.