立足课堂教学，发展核心素养

陈书生

摘 要：《普通高中化学课程标准》中指出：“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、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任”等五个维度构成的化学学科核心素养，将原来的三维目标有机整合并提升至学科哲学层面，凸顯了化学学科在育人方面的教育价值。核心素养的这五个维度涵盖了化学意识、化学观念、化学能力、化学价值等各个层面，与化学平衡课堂教学契合度很高。因此，如何把核心素养有效地落实到化学平衡课堂教学行为，如何培养学生各方面的品格与能力，是高中一线化学教师当前的重要任务。

关键词：化学平衡;课堂教学;核心素养

一、核心素养的提出

1997年12月，国际组织首次提出了“核心素养”概念，各国各地区便掀起了“研制核心素养课程标准”的教育改革热潮。而我国实行素质教育以来，成效显著，但基于应试教育观念的根深蒂固，很多家长、学校、老师还是片面追求升学率，使教学德智失衡，素质教育尚未取得如期成效。随着社会的进步，信息化、全球化时代对人才的需求越来越高，为了突破我国教育发展的瓶颈，顺应当今社会不断发展与进步的要求，2014年4月教育部印发了《关于全面深化课程改革，落实立德树人根本任务的意见》（以下简称《意见》）。《意见》中提出：“教育部将组织研究提出各学段学生发展核心素养体系，明确学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。”《意见》明确提出将“发展核心素养”作为推进课程改革、深化发展的关键环节，以此来推动教育发展。

二、化学学科核心素养的构成

化学学科核心素养，区别于化学专业素养，是所有非化学专业人员所具备的化学意识、化学观念、化学能力、化学价值等。简单来说，就是人在平时的日常生产生活和学习中遇到与化学相关的问题时，带着化学的眼光、用化学的思维、化学的手段看待和处理化学问题的能力。《普通高中化学课程标准》中指出：化学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、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任五个维度。这五个维度涵盖了化学意识、化学观念、化学能力、化学价值的各个层面，更深刻地诠释了化学学科核心素养。

化学学科核心素养要求教师整合三维目标，提升对教材中知识载体的教育价值的认识，将核心素养的培养落到实处。化学课堂是学生获取化学知识、提高化学能力的主阵地，因此如何在课堂教学中培养学生的学科核心素养，使核心素养五要素在化学课堂生根落地也成了化学教育的核心任务。

三、化学平衡课堂教学中培养学科核心素养的途径

化学平衡是高中化学的重点与难点，也是高考的热点。该内容揭示的化学微观现象、变化观念与平衡思想、证据推理与模型构建等规律囊括了化学核心素养的五个维度，契合度很高。因此，在化学平衡课堂教学中综合利用多种资源、采取多种手段把核心素养有效地落实到化学平衡课堂教学的各个环节，把核心素养的五大维度落实到具体的教学行为中，全方位、多角度地培养学生各方面的品格与能力，是一线教师的重要任务。

1.模拟动画，感知宏观辨识与微观探析

地球上所有物质都是由分子、原子、离子等微观粒子构成的。化学的其中一大任务是通过观察、辨识一定条件下物质的形态及变化等宏观现象，并透过宏观现象从物质的微观层面揭示物质的组成、结构、性质、变化的本质及其相关联系。因此，学习化学，必须树立微观概念，善于把宏观与微观联系起来，学会从宏观和微观角度分析问题和解决问题。

化学平衡研究的对象是可逆反应，可逆反应的三大特点是双同性、双向性和共存性，即相同条件下，正逆反应同时进行，反应物与生成物共存于同一体系中。为了帮助学生更直观地理解可逆反应的这三大特点，教师可以把可逆反应的反应过程制作成模拟动画展示给学生看，让学生感受微观粒子反应的整个过程。以二氧化硫合成三氧化硫为例，动画过程如图1所示：

通过模拟动画，把二氧化硫合成三氧化硫的可逆反应的微观过程直观地展示给学生：分子碰撞过程，部分二氧化硫与氧气分子断键成为硫原子与氧原子，硫原子与氧原子重新结合成三氧化硫分子，反应结束后反应物与生成物共存于同一体系中。学生不需要凭空想象，而是根据动画，直观地感知可逆反应的双向性、双同性和共存性，很轻松地掌握了可逆反应的特点。通过动画，把肉眼看不见的微观粒子以宏观的形式展示出来，更具体、更形象，减轻了学生凭空想象的负担，让学生的理解更深刻，也为后面化学平衡的学习奠定了基础。学生思维里有了微观意识，再看其他一些宏观的化学反应时，也能从微观的角度进行分析与探究了。

2.演示实验，强化变化观念与平衡思想

通过化学平衡知识的学习，可以让学生认识到物质间是不断变化的、物质变化是有条件的，化学变化是有限度的，即化学变化中存在动态平衡的过程。课堂教学中，鉴于课时的限制，教师无法总是以学生动手实验的形式让学生感受变化与平衡的过程，此时可以进行演示实验，让学生直观地感受真实的化学变化和平衡过程。如：在学习化学平衡的影响因素时，教师可进行演示实验：先取5 mL 0.005 mol/L的FeCl3溶液于试管中，再向其中滴加5 mL

0.01 mol/L的硫氰化钾无色溶液，此时溶液变成了血红色。（学生分析原因，书写离子方程式：Fe3++SCN-=Fe（SCN）3）继续向溶液中滴入硫氰化钾溶液，溶液血红色加深。（学生猜想原因和结论，生成了更多的Fe（SCN）3，说明平衡正向移动。）接着再向溶液中滴入0.01 mol/LNaOH的溶液，学生观察到产生红褐色沉淀。（学生猜想原因和结论：生成了Fe（OH）3沉淀，说明平衡逆向移动。）综合上述实验现象的变化，学生很快便可得出结论：当其他条件不变时，增大反应物浓度，平衡向正方向移动，减小反应物浓度，平衡向逆方向移动。通过实验演示，引导学生观察实验，探究实验原理，从而加强学生对化学学习的热情。从鲜明的实验现象中，学生能很直观地感受到改变条件使化学反应发生的变化，能更深刻地体会到化学平衡的逆、动、变等特点。学生通过感受直观的实验现象认识到条件改变会使化学平衡发生移动，也可将这一特点延伸到其他的化学平衡过程，能用发展变化和动态平衡的观点分析化学反应，预测在一定条件下某种物质可能发生的变化。学生具备了变化和平衡的意识，便能从内因和外因、量变和质变等方面较全面地分析物质的化学变化，从不同视角对纷繁复杂的化学变化进行辩证分析，揭示化学变化的特征和规律。通过情景的创设，加深化学的理论知识和生活实例的联系，加强学生对化学知识的理解，学生也能通过化学原理中的相关现象解释生活中的化学事实，体现从生活走进化学，从化学走向生活的学科理念。

3.思维建模，加强证据推理与模型认识

化学平衡对学生来说是一个抽象的内容，在解决一些具体的问题上，学生会陷入一种困境，无法做到条理清晰。相关题目如：对反应2NH3？葑N2+3H2，氨气分解达到平衡后，向恒容容器中充入與起始量等物质的量的氨气，平衡向哪个方向移动？氨气的体积分数如何变化？学生根据外界条件对化学平衡的影响规律分析：充入氨气，反应物浓度增大，平衡向正方向移动，氨气的体积分数减小。但恒容条件下，充入氨气，会使压强增大，平衡会向气体体积减小的方向即向逆方向移动，导致氨气的体积分数增大。两种因素引起平衡移动的方向不一致，导致的结果不一样，学生此时就无法确定具体的移动方向了。此时，教师可以借助建模思想进行证据推理，帮助学生理解这一矛盾的过程。建模及推理过程如图2：

根据上述建模过程进行证据推理：假设在VL的甲容器中充入2 mol NH3，达到平衡时氨气的体积分数为a%，此时再充入

2 mol NH3，相当于在起始时充入了4 mol NH3，若此时4 mol NH3是在2VL的乙容器中，则甲容器和乙容器中反应物浓度相等，压强相等，反应速率相等，能达到相同的平衡状态，即为等效平衡，则两容器此时氨气的体积分数均为a%，但题目给定条件是“恒容”，则需对乙容器进行压缩使体积变成VL。对乙容器，压强增大，平衡向逆方向移动，使氨气的体积分数增大，故此时氨气的体积分数大于a%。

通过上述建模和推理过程，学生条理清晰，能快速地判断化学平衡移动的方向和结果。推理与建模是获得化学结论、构建化学知识体系的重要方式。通过寻找相关关系及变化特点进行思维模型的构建，引导学生进行证据推理的过程，使学生有了证据推理意识，当学生在遇到有认知冲突的问题时能够辩证地分析问题，快速地找到解决问题的切入点，很好地提高了学生解决问题和分析问题的能力。在论证与推理及思维建模核心素养的形成过程中，学生能够掌握推理与建模的基本形式并能举一反三，以此类推，表述推理论证的过程，找出物质变化及联系，建构知识框架，形成有理有据、合乎逻辑的思维品质，提高化学学科思维能力。

4.实验探究，培养探究精神与创新意识

实验是化学的灵魂，也是获得化学知识的重要手段。高中化学《选修4》教材里关于“化学平衡的影响因素”一节里，浓度、温度对化学平衡移动的影响均设置了探究实验，帮助学生通过实验现象理解外界因素对平衡的影响，从而更直观地分析外界条件对化学平衡的影响。但对压强对化学平衡的影响，没有设置相关实验，不利于学生形成直观的思维。教师可在课堂教学时设置一个实验探究的环节。先抛出问题“压强对化学平衡有何影响”，接着提出实验的目的：根据给定的仪器与药品通过实验探究压强对化学平衡的影响。PPT展示实验目的和实验可选仪器及药品：50 mL的注射器、50 mL的NO2与N2O4的混合气体、冷水、热水。由于仪器和药品的限定性以及压强变化引起体积变化这一特点，学生很快便设计出实验方案。接着，学生根据实验方案操作实验。学生在注射器里吸入部分混合气体，当把注射器往里压时，学生会发现溶液颜色先变深后逐渐变浅，而往外拉伸注射器时，颜色先变浅后逐渐加深。这样的现象变化出乎学生的意料，此时学生讨论开来：为什么变深？后又变浅？变浅后又变深？学生热情高涨，带着疑问一起讨论查找原因，很快便得出结论：颜色加深，是因为往里压注射器时压强增大，体积减小，浓度增大，颜色则加深。随后颜色又逐渐变浅，说明平衡向着生成N2O4的方向移动。学生也由此总结出压强对化学平衡的影响规律：压强增大，平衡向气体体积缩小的方向移动。

通过上述探究实验，学生更直观地感受了压强对化学平衡的影响规律。鲜明的实验现象，吸引了学生的注意力，使课堂更生动形象。对实验现象的解释，勾起了学生的求知欲，激发了学生的学习热情，使学生更自主地汲取知识。探究实验的过程，让全体学生参与其中，给学生提供了动手动脑的机会，提升了学生的实验思维，提高了学生动手实验的能力，培养了学生的探究精神与创新精神。学生在探究中体验创新，在交流中提高了解决问题的能力。

5.化学史教学，培养科学精神和社会责任

化学平衡课堂涉及的内容较为枯燥，学生听起来容易疲惫，教师可以把一些化学人物史或化学事件穿插其中，激发学生的兴趣，引起学生的听课欲望。如：在引入化学平衡概念时，可利用教材里的“炼铁高炉尾气之谜”这一科学史话。先抛出炼铁技术中的科学悬念：“炼制1t生铁所需焦炭的实际用量远远高于按照化学方程式计算所需的量，为什么？”再让学生根据这一问题讨论作出假设：有学生认为高炉不够高，CO气体跑出去了;也有学生认为是物质混合不均匀，不能充分反应。教师再结合化学史，展示科学家在研究过程的一些无实效方案（如高炉加高方案），接着引入法国科学家勒夏特列的研究成果——可逆反应的存在，为学生揭开谜底。又如：教师在讲授勒夏特列原理时，也可以引入勒夏特列的生前事迹，让学生感受科学家为了科研事业坚持不懈的顽强拼搏精神。在这些特定的教学情景下，教师引领学生发现问题和研究问题，让学生对新事物保持一种兴奋感，将所学的化学知识当作珍贵的礼物来接受它，这样既使化学课堂教学不仅仅局限于科学知识本身，又可以追溯它的来源以及动态演变的过程，从而揭示出在认识过程中产生的科学精神和科学态度，让学生能够体验科学家进行科学探究活动的过程，进而培养主动求知的精神。透过化学史实，学生可以了解到科学技术发生的重大变化和飞速发展，也能让学生了解到化学对科学、技术、社会、健康、环境等方面作出的贡献，逐步使学生形成正确的世界观、人生观、价值观，增强学生的社会责任感，提高科学素养。

四、结束语

在日常的化学教学中，教师只要认真研读课程标准，深入钻研教材，精心设计课堂教学，充分利用现有的教学资源和教学手段，把核心素养的培养当成丈量课堂教学的尺度，有意识地在教学过程中渗透和培养学生的各方面能力，必能助力学生逐步形成终身发展和社会发展需要的必备品质与关键能力。

参考文献：

[1]林小驹，李跃，沈晓红.高中化学学科核心素养体系的构成和特点[J].教育导刊，2015（5）.

[2]陈超.历史学科核心素养的构成与培养[J].福建教育学院学报，2016（1）：111.

[3]邱建群.将化学史知识融入高中课堂教学[J].牡丹江师范学院学报，2009（4）：78.

编辑 温雪莲