基于化学核心素养下的教学设计的思考——以化学新人教版教材必修一第一章第二节《离子反应》为例

何亚龙

(蕲春县第一高级中学，湖北 蕲春 435300)

核心素养是个体在学习过程中将知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观进行有机融合而逐渐形成的，是每个人实现自我发展、自我价值，成为合格公民所必须的。2017年版《普通高中化学课程标准》(以下简称《课程标准》)中指出，培养学生核心素养就是将党的教育方针进行具体化和精细化。为了将核心素养与课程教学建立起紧密的内在联系，必须充分挖掘各学科课程教学育人价值，深入贯彻党的教育方针、坚决落实“立德树人”的根本任务。《课程标准》中进一步阐明了各学科要在基于学科本质的核心素养上，明确学生经过学习后所要具备的正确价值观念、必备品格以及关键能力。

很显然，作为课程之一的高中化学，在承担“立德树人”的根本任务和培养学生化学核心素养方面发挥着重要作用，并为学生的终身发展奠基。

基于学科特色，笔者将化学核心素养从五个维度进行阐述：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、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任。这些素养主要依赖于化学课程内容的“教”与“学”来实现和养成，如何在课堂教学设计中体现核心素养的培养就显得尤为重要(当然，并不是每节课都能完整体现化学核心素养的五个维度内容)，下面以化学新人教版教材必修一第一章第二节《离子反应》第1课时的教学设计为例来进行探讨。

1 研读教材内容，分析核心素养

核心素养不是直接写在课本上的，我们只有仔细研读《课程标准》和教材内容，才能解读出所蕴藏的核心素养。笔者经过思考和与他人的讨论，形成如下初步认识：

1.1 认真分析教材

1.1.1地位作用

通过九年级的化学学习，学生对溶液的导电性实验已有初步的接触和了解，为本节课的学习作了铺垫，使学生在知识和情感上都易于接受。通过本节课的学习，学生不仅在知识上对物质的认识、电离及表示方法、酸碱盐的本质等有了更深入的理解，而且也能逐渐培育学生学科核心素养，为第2课时的离子反应以及选修四电解质溶液的顺利学习打下坚实的基础，起到承上启下的作用。从研究方法看，它是在学习了物质的分类及转化之后的内容，是对物质分类的补充以及从本质上分析化学反应的必备技能。

1.1.2核心素养

根据教材的地位作用以及教材内容，结合课程标准，笔者认为本课时应培养学生如下化学学科核心素养：

①宏观辨识与微观探析：通过对不同物质的导电性进行分析，从宏观、微观和符号等方面逐步建立对电离概念的认识。

②证据推理与模型认知：通过对某些化合物的水溶液或熔融态的导电性的微观探析理解电解质的概念模型；根据电离模型书写常见酸、碱、盐的电离方程式；归纳不同物质的电离方程式认识酸、碱、盐的本质。

③科学态度与社会责任：了解模型的概念、功能、分类及发展历史；结合电解质溶液的导电问题，注意生活中的用电安全。

1.1.3重点难点

①通过对不同物质的导电性进行分析，理解电解质和电离的概念。

②在电离的基础上，能够书写常见物质的电离方程式。

③归纳不同物质的电离方程式，概括出酸、碱、盐的本质。

1.2 研讨教学方法

在九年级的化学学习中，学生知道氯化钠溶液能够导电，而蔗糖溶液不能导电，但对溶液导电的原因及本质不大清楚，对还有哪些物质能够导电也不太清楚。在本节课里教师可以充分利用学生的好奇心和求知欲，设置问题情境，精心设计实验，让学生先进行自主实验，再积极思考，在小组学习和讨论中发现问题、分析问题和解决问题。

1.2.1问题探究法

以设置的问题为切入点，探究物质在水分子和热作用下发生的变化，解释它们导电的原因。它能够很好地培养学生发现问题、提出问题和探究问题的能力。

1.2.2启发引导法

对于高一学生而言，知识储备和学习能力有限，采用启发引导，能充分调动学生的多种感官，为开展探究性学习创造必要的条件。

1.3 指导学习策略

1.3.1学情分析

刚进入高一的学生，尽管学习化学时间不长，基于化学学科以实验为基础的特点，学生有较强的学习兴趣，对未知事物好奇心较强，逻辑思维逐渐发展，学科核心素养正在形成，因此，在知识的学习和能力的提升上需要先借助感性材料再上升到理性思维。

1.3.2学法指导

①先让学生进行实验探究，加强感性认识，在此基础上让学生探究电解质导电的条件。

②通过多媒体动画模拟，指导学生逐步认真观察，引导学生从微观的角度认识电解质导电的本质原因。

通过认真分析教材、研讨教学方法和指导学习策略等方面的综合分析，充分研讨本课时所应完成的学科核心素养，为教案设计打好坚实的基础。

2 完善教案设计，渗透核心素养

教案设计应该在有针对性、实用性、可操作性、开放性和有梯度性的基础上，结合本课时的内容进行学科核心素养的有效渗透。如何有效渗透，可从以下几方面入手。

2.1 创设情境，激发学生主动参与

在教学过程中，如果教师能够激发学生主动参与，那么教学则成功了大半。如何让学生主动参与？精心创设问题情境很重要。一个好的问题情境应具有真实性、针对性和思考性，如此才有利于培养学生的积极情感，激发学生的思维活动。

教材第13页设置的问题是：湿手给电器通电容易发生触电事故，是什么原因？

这里设置的问题情境来源于日常生活，具有真实性、针对性和思考性。它要求学生关注日常生活细节，同时也告诫大家要注意用电安全，体现了科学态度和社会责任的核心素养。

2.2 基于问题，引导学生积极探究

基于问题的探究，要求教师要善于引导学生探究，而这个探究又是基于情境问题的。教师在引导学生探究时通常采取问题探究、方法探究、实践探究、实验探究和合作探究等方式。

承接上面的问题情境，教材设置[实验1-2]:在三个烧杯中分别加入干燥的NaCl固体、KNO3固体和蒸馏水，如图1所示连接装置，将石墨电极依次放入三个烧杯中，分别接通电源，观察并记录现象。

取上述烧杯中的NaCl固体、KNO3固体各少许，分别加入另外两个盛有蒸馏水的烧杯中，用玻璃棒搅拌，使固体完全溶解形成溶液。如图1所示，将石墨电极依次放入NaCl溶液、KNO3溶液中，分别接通电源，观察并记录现象。

对提出的问题，这里采用了实验探究的方法，而且对实验的材料运用了对比的方法，这是很重要的一种实验探究方法。为什么NaCl固体、KNO3固体和蒸馏水都不能导电(出于科学的严谨性，教材对蒸馏水的导电问题作了说明)，而NaCl溶液、KNO3溶液能够导电？这必然引发学生的思考：NaCl固体、KNO3固体在水的作用下发生了某些变化，这种变化是什么？它与物质类别有什么关系？

图1 试验物质的导电性

为此设置如下实验探究：

现有直流电源、烧杯、导线、小灯泡、开关和表1中的物品，请你设计实验来验证表1中物质的导电性，并将实验结果填写在表1中：

表1 物质类别与导电关系

很明显，这里的探究更广更深，包括设计实验、小组合作、实验记录、物质类别判断等内容。对于教材的挖掘，结合学生的实际情况，教师可以多做些这方面的尝试。

2.3 循序善诱，指导学生归纳总结

联系初中做过的物质导电性实验，指出如果将NaCl、KNO3、NaOH等固体分别加热至熔化，它们也都能导电。有条件可以借助多媒体，以视频的方式展示给学生看，这样感知就更全面，从而引出电解质的概念，并列举酸、碱、盐都是电解质。然后进一步解释湿手直接接触电源时容易发生触电事故的原因，这样就解决了导入时的情境问题。

对于电解质这一概念的理解与判断，既是这节课的重点又是难点，如何突破重难点？如果直接给出相关的一些条款，教师相对轻松，但学生难理解，如果死记硬背，会导致负担重且效果不佳，学科核心素养的培养也就成为空谈。为此，教师可作如下启发诱导，指导学生进行总结：

(1)铜片、石墨能导电，它们是电解质吗？

(2)盐酸能导电(HCl的水溶液俗称盐酸)，HCl与盐酸哪是电解质？

(3)已知非电解质是指在水溶液或熔化状态下都不能导电的化合物，那么一种物质不是电解质就一定是非电解质吗？

(6)BaSO4难溶于水，测不出(或难测)其水溶液的导电性，熔融态BaSO4能导电，BaSO4是电解质吗？

(7)常见的电解质有哪些？

(8)电解质与物质导电性有何关系？

在设问的过程中，对于学生目前还没有认知的内容，可以以素材的方式进行呈现，如上述问题的(2)～(6)均有涉及，在设置问题时注意梯度性，这样不仅降低了难度，不至于让学生思维受阻，同时也有利于学生归纳总结的深入。

2.4 深入思考，关注学生思维培养

在突破了电解质这一重难点和解决了情境问题后，基于实验证据提出新问题：

为什么NaCl、KNO3等电解质，在干燥时不导电，而溶于水或熔化后却能导电呢？

引导学生由宏观现象转变为微观探析，先从电流的形成出发，指出能导电的物质必须具有能自由移动的、带电荷的粒子，再推导出电解质的水溶液(或融化而成的液体)之所以能够导电，说明在这些水溶液(或液体)中，存在着能自由移动的、带电荷的粒子。

在NaCl固体中带正电荷的钠离子(Na+)和带负电荷的氯离子(Cl-)不能自由移动，因此干燥的NaCl固体不导电。在水分子作用下，形成能够自由移动的水合钠离子和水合氯离子，所以NaCl溶液能够导电。

引发思考：

(1)NaCl固体中Na+和Cl-为什么不能自由移动？

(2)NaCl固体中Na+和Cl-如何排列？

(3)如何用画图表示NaCl固体中Na+和Cl-？

(4)NaCl固体溶于水时，水分子破坏了Na+和Cl-的相互作用吗？

(5)如何用画图表示水合钠离子和水合氯离子？

这个建构的过程，对于学生既陌生又非常重要，今后的学习、科研会经常运用这种方法(可以阅读教材关于模型的方法导引)。因此对于熔融的NaCl能够导电的问题，教师可以让学生完成由证据推理(微观探析)到建立模型(电离)的过程。基于上面的分析，推导出电离的概念就水到渠成了。

引发思考：

(1)在电流作用下，带电粒子是如何定向移动的？

(2)热作用对NaCl固体，从微观上起到什么作用？

(3)所有液态电解质均可以导电吗？

(4)可以导电的液态电解质具有什么特点？

如何用符号表示电离的过程，引导电离方程式的书写(对于弱电解质的电离方程式的书写暂不作要求，不可给学生增加负担)。而从多种酸的电离方程式中进一步思考它们有何共同特点，由此归纳出酸的定义。以此类推，引导学生从多种碱和盐的电离方程式中归纳出碱和盐的定义。

这样通过对某些化合物的水溶液或熔融态的导电性的微观探析，理解电解质的概念模型，根据电离模型能够书写常见酸、碱、盐的电离方程式，并从归纳不同物质的电离方程式中认识酸、碱、盐的本质，这些都是学生必备的化学学科的核心素养。

2.5 设置练习，助力学生能力提升

为进一步将知识素养转化为能力，在由浅入深的学习过程中，教师可依据重点难点内容进行有目的地设置练习，以帮助学生能力的提升，学科素养的内化。

例如，在学习电解质概念时，在学生完成教材第18页的第1题、第2题的基础上再设置如下练习：

(1)下列对电解质这一概念的正确理解是

A.在水溶液或熔融状态下能够导电的物质就都是电解质

B.在水中能生成离子，从而能够导电的物质就都是电解质

C.氧化钠溶于水能生成钠离子和氢氧根离子，尽管氧化钠是化合物，其水溶液能导电，但由于水溶液中的氢氧根离子并非由氧化钠自身电离产生，因此氧化钠是非电解质

D.在水溶液或熔融状态下本身能够电离出阳离子和阴离子，从而能够导电的化合物就都是电解质

金属在熔融状态下也能导电，但不是化合物，故金属晶体不是电解质，A项错误；SO2、NH3不是电解质，但溶于水分别生成H2SO3和NH3·H2O，二者的水溶液能导电，B项错误；Na2O属于电解质,其在熔融状态下能电离出Na+和O2-，C项错误；而D项则对电解质概念作了比较详细的解读。

(2)有下列物质：①铜；②氯化钠固体；③液态氮；④硫酸；⑤碳棒；⑥酒精水溶液；⑦氢氧化钡水溶液；⑧熔融状态的硝酸钾；⑨液氨

其中属于电解质的物质是__________，属于非电解质的物质是__________，能够导电的物质是____________________。(填写序号)

这道题的难度较大，涉及的内容较多，能较好地考查学生的能力。这里需要注意的是硫酸表示的是纯净物，与硫酸溶液不同。属于电解质的是氯化钠固体、硫酸、熔融状态的硝酸钾；属于非电解质的是液氨；电解质和非电解质都是化合物，所以混合物和单质就既不是电解质也不是非电解质，它们是铜、液态氮、碳棒、酒精水溶液、氢氧化钡水溶液；能导电的是铜、碳棒、氢氧化钡水溶液、熔融状态的硝酸钾。因此答案依次为：②④⑧，⑨，①⑤⑦⑧。当然，教师还可以进一步改编为：能够导电的电解质有哪些？

通过有目的的设置练习，特别是有多年教学经验，根据学生情况或以集体备课进行商讨而设置的习题更有针对性，能够较好提升学生的学科能力和素养。

3 做好学案编写，内化核心素养

学案是教学设计不可缺少的部分，教师通过学案的编写，要凸显以学生为主体，以教师为主导，以内化核心素养为目的。根据本课时内容及课程标准要求，为简化学习内容，优化知识结构，给学生提供适当的学法指导，在学案的编写上作如下设计：

3.1 课前预习导读

让学生对教材进行预习，明确学习目标，带着问题自学，发现问题，提出困惑，进行思考探究，培养学生的自学能力。

【课题名称】电解质的电离

【学习目标】

(1)掌握电解质、非电解质和电离的概念。

(2)知道酸、碱、盐在溶液中的电离，并且能够书写常见物质的电离方程式。

(3)在归纳不同物质的电离方程式基础上，概括出酸、碱、盐的本质。

【重点难点】

(1)电解质、非电解质的概念及辨析和判断。

(2)电离的概念和常见物质电离方程式的书写。

【预习要点】

(1)概念：

①在____________________条件能导电的____________________，叫做电解质。

②在____________________条件下都不能导电的____________________，叫做非电解质。

③____________________，叫做电离。酸、碱、盐在水溶液中能导电，是因为它们在溶液中发生了__________，产生了__________。

④电离方程式是指____________________。

(2)写出下列各电解质的电离方程式：

①H2SO4____________________。

②Ba(OH)2____________________。

③Na2CO3____________________。

(3)从电离的角度理解酸、碱、盐：

酸是指____________________。

碱是指____________________。

盐是指____________________。

【疑惑记录】

通过自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表2中:

表2 疑惑点与疑惑内容

3.2 课堂探究导学

教师要指导学生从学情出发，引导学生自主学习，逐渐培养学生形成良好的学习习惯和学习品质，让学生由被动接受向主动探究转变，而积极的主动探究本身就是重要的学科素养。

【探究任务1】电解质的概念

问题1：现有直流电源、烧杯、导线、小灯泡、开关和下表中的物品，请你设计实验来验证下表中物质的导电性，并将实验结果填写在表3中：

表3 物质类别与导电关系

问题2：为什么铜、石墨不是电解质？

问题3：为什么NaCl溶液、KNO3溶液不是电解质？

问题4：为什么蔗糖不是电解质？

问题5：CO2、SO2、NH3溶于水能导电，为什么它们不是电解质？

问题6：Na2O、CaO溶于水能导电，为什么它们是电解质？

问题7：有些难溶于水的盐，例如CaCO3、BaSO4等，因它们溶解度很小，测不出(或很难测出)它们水溶液的导电性，这些物质属于电解质吗？

问题8：电解质与物质导电性有何关系？

学习小组进行合作学习，教师根据学生学习情况进行引导，最后由学生进行归纳整理：

(1)电解质和非电解质都属于化合物，因此，混合物和单质就既不是电解质也不是非电解质。

(2)酸、碱、盐、金属氧化物、水等是电解质，非金属氧化物、NH3、蔗糖、酒精等为非电解质。

(3)从实质上讲，电解质是在一定条件下自身能够电离出自由移动的阴离子和阳离子，从而能够导电的化合物。虽然有些化合物的水溶液能够导电，但是溶液中的自由移动的阴离子和阳离子不是它自身电离出来的，而是它与水反应后的生成物电离的，因此这些化合物不是电解质。例如CO2的水溶液能导电是因为CO2与H2O反应生成了H2CO3，H2CO3能够电离而非CO2本身电离。所以CO2不是电解质，是非电解质(如NH3、SO2)。H2CO3、H2SO3、NH3·H2O 是电解质。

(4)Na2O、CaO在熔融状态下，能电离出自由移动的离子，所以它们是电解质。

(5)由于CaCO3、BaSO4等盐难溶于水，溶液中的离子浓度很小，测不出(或难测)其水溶液的导电性，但由于它们溶解的部分是完全电离的，因此这些难溶于水的盐是电解质。

(6)化合物在水溶液中或受热熔化时本身能否发生电离是区别电解质与非电解质的理论依据，能否导电则是实验依据。能导电的物质不一定是电解质，如石墨、NaCl溶液等；电解质本身不一定能导电，如NaCl晶体等。

【探究任务2】电离及电离方程式

问题1：NaCl固体中Na+和Cl-为什么不能自由移动？

问题2：水分子或热作用对NaCl固体，从微观上起到什么作用？

问题3：电离发生的条件是什么？

问题4：如何用画图表示水合钠离子和水合氯离子？

问题5：书写电离方程式需要注意哪些问题？

【探究任务3】从电离的角度理解酸、碱、盐

问题1：写出下列物质的电离方程式，并归纳出酸、碱、盐的定义。

(1)H2SO4—____________________。

(2)HCl—____________________。

(3)HNO3—____________________。

(4)Ba(OH)2—____________________。

(5)NaOH—____________________。

(6)KOH—____________________。

(7)Al2(SO4)3—____________________。

(8)NaHSO4—____________________。

(9)Cu2(OH)2CO3— ________________。

问题2：能电离出H+的物质一定是酸吗？举例说明。

问题3：能电离出OH-的物质一定是碱吗？举例说明。

问题4：盐电离出的阳离子一定是金属离子吗？举例说明。

3.3 知识应用导练

设置的练习要结合学情、课程标准和教学内容，有梯度、分层次，要兼顾学生的差异性，要注意基础达标、能力提升和拓展探究等层次性内容的落实，难度不可太大，以考查知识的掌握运用和核心素养的形成为目的。

【基础达标】

(1)下列物质中导电能力最弱的是

A．熔融氯化钠 B．氢氧化钠固体

C．硝酸溶液 D．碳棒

(2)下列叙述正确的是

A．二氧化碳溶于水能部分电离，故二氧化碳属于电解质

B．溶于水后能电离出OH-的化合物一定是碱

C．氯化银难溶于水，但氯化银属于电解质

D．氯化钠溶液在电流作用下电离成自由移动的Na+和Cl-

(3)下列物质的电离方程式的书写，其中错误的是

【能力提升】

(4)向氢氧化钡溶液中逐滴滴入稀硫酸至过量，则溶液的导电能力的变化情况是

A．一定逐渐变小 B．一定逐渐增大

C．先变大后变小 D．先变小后变大

(5)已知X为一种固体化合物，它本身不导电，但在熔化状态下或溶于水中能够导电，则下列关于X的说法中，正确的是

A．X只能是盐类 B．X可以是任何化合物

C．X一定为电解质 D．X可能为非电解质

(6)下列电离方程式书写正确的是

【拓展探究】

(7)现有10种物质：①碳棒；②稀硝酸；③氯化氢；④空气；⑤氢氧化钠固体；⑥金属汞；⑦纯碱；⑧硫酸钡；⑨氨气；⑩氧气

Ⅰ．按照下表中提示的信息，把它们中符合左栏条件的物质的代号填入右栏相应的位置。

表4 符合的条件与物质的代号

Ⅱ．上述10种物质中，无法填入上表的是________________，原因是________________。

Ⅲ．酸、碱、盐三类物质的共同点是____________________。(填写字母)

A．都能溶于水 B．一定条件下都能电离

C．都含有氧元素 D．都是化合物

3.4 体系拓展导思

在学案的最后，教师要求学生从独立构建知识网络、体系，总结归纳方法、规律，反思学科核心素养的养成，梳理存在的疑惑问题等方面进行拓展导思。

(1)知识体系(见图2)

图2 知识体系框架图

(2)方法规律

①判断是否是电解质的要点：其一，该物质是化合物；其二，它在水溶液或熔融状态下；其三，在两种状态下的任一情况能导电。关键是水溶液或熔融状态下本身能电离出自由移动的离子。

②电离方程式的书写要点：正确书写电离出的阳离子和阴离子的符号；如果某物质含有原子团，电离时原子团作为整体，不能拆开写；在电离方程式等号右侧，表示阴、阳离子个数的数字写在离子符号的前面，不能写在右下角；阳离子和阴离子所带正电荷和负电荷的总数相等。

③酸、碱、盐的电离模型。

(3)核心素养(见表5)

(4)疑惑问题

①电解质溶液的导电能力的强弱与哪些因素有关？与电解质本身的性质有关吗？

②熔融状态(或液态)下哪些电解质可以导电，哪些不能导电，与物质类型有何关系？

③电解质在水溶液中的反应是怎样的反应，可不可以建构理论模型？

表5 核心素养

学生通过学习小组的合作学习、教师的积极引导和学生思考、探究、归纳、反思等方式完成学案，在这种学习方式下，学生逐渐变被动学习为主动探究，从而达到减负增效的目的，这样对学生能力和素质的培养与形成一定有着积极作用。

教书育人是教师的职责，学生核心素养的培养，最终要落在学科核心素养的培育上，因此基于化学核心素养的教学设计，就应该让化学课堂成为有效解决知识缺陷的阵地，成为思维交流和碰撞的场所，成为学生健康快乐成长的舞台。