基于逻辑思维构建的化学核心素养发展

钟捷

【摘 要】 “物质性质和变化的探究”是《普通高中教科书·化学（必修1上册）》（苏教版）——专题2“研究物质的基本方法”中第一单元“研究物质的实验方法”的内容。笔者在工作中发现，很多高中教师在教学此部分时，往往把重点依然放在物质分离提纯、离子检验等传统内容的讲解上，而对该部分仅作简单介绍甚至一带而过。该部分内容虽然不与前面的物质分离提纯及检验直接相关，但是作为研究物质的实验方法的扩展环节，可见教材编写者对于高中阶段化学实验探究以及科学过程逻辑思维构建的重视，因此笔者结合关键能力与核心素养的培育，针对该部分的教学进行了整体设计与思考。

【关键词】 逻辑思维  核心素养  化学

一、基于关键能力建立的教材分析

“物质性质和变化的探究”这一部分的内容可扩展性强，教材的出发点是让学生了解开展科学探究的一般步骤，使学生认识到“从问题和假设出发确定研究目的、依据研究目的设计方案、基于证据进行分析和推理”这种逻辑思维的建立，对于化学乃至科学研究的重要意义。本部分内容的学习放在“物质的分离提纯”“物质的检验”之后，因此能够培养学生的“证据推理与模型认知”这一化学学科素养，并对高中化学的理论及实验学习起到承上启下的作用。

根据普通高中化学课程标准（2017年版，2020年修订），在化学科学与实验探究过程中，学生应当能够认识科学探究的核心意义，即进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动。通过对科学探究过程的了解，构建严密的思维逻辑：提出问题——设计方法——实施实验——获取证据——建构模型——评价结论。

二、基于探究教学现状的学情分析

在学习“物质性质和变化的探究”這一阶段的内容之前，高一学生已完成物质的分离提纯的基本课程学习，初步掌握了物质的分离提纯方法。同时也已完成物质的检验实验课程，对利用化学反应来检验溶液所含的某些离子有了一定的理论与实验认识。

值得注意的是，现阶段高中化学的实验探究部分多以教材提供的实验为主，学生仍停留在重复实验并确认课堂所学的实验现象阶段，缺乏对科学实验过程的自主性认识。学生对实验现象好奇心强，但是抽象——具象思维能力与推理能力不足，理论概念与实验分析关联意识薄弱。

因此针对本环节，学生学情的以下两个方面是值得去重视并加以改变的：一是要改变课堂以教师教学为主的教学方法，将学生处理知识的地位提升到更为主动的层次;二是对于课程所涉及的实验，不采用预设结果的传统实验形式，而是更注重学生实验设计及操作能力的提高。

三、基于逻辑思维构建的课程设计

针对以上课程内容及学情现状的讨论，课堂教学设计的核心思路为学习开展化学研究的基本方法，重点在实验探究过程的逻辑思维构建。本课程的核心思路包含以下几个环节：

第一环节：物质性质变化基本知识的回顾。

首先给学生演示通入二氧化碳后的红色石蕊花的实验视频，让学生总结二氧化碳的性质及变化，引导学生回顾性质及变化的宏观、微观描述，巩固变化观念，并在此基础上从理论引入本课时的实验。

第二环节：金属的性质和变化研究。

从学生相对熟悉的铁的金属物理化学性质入手进行讨论，同学生一起回顾现阶段掌握的关于铁的相关性质。接着结合铁与铝都是金属这一共同点，让学生尝试分析铝的物理性质和化学性质。在此基础上，展开分组实验，指导学生熟悉基于现有模型认知预测未知物质的方法，让学生实践验证对铝的物理性质和化学性质推测的正确性。

第三环节：双氧水分解速率的条件实验研究。

学生在初中阶段已经接触过用双氧水制备氧气的实验，能够定性认识双氧水分解的速率与反应是否使用催化剂有关。为了解双氧水分解速率是否与其他因素有关，例如温度、浓度等能否影响双氧水的分解快慢，可以通过实验探究得出结论。基于以上思路，和学生共同探讨双氧水分解速率影响因素的实验设计，并展开分组实验。试验结束后，让学生总结实验结果，并结合实验结果以典型的单一变量原则为例进行介绍，让学生注意科学研究的细节。

第四环节：逻辑体系总结，课外知识扩展。

对实验相关结果及结论进行逻辑思路整理，让学生明确本课时的内容。基于双氧水分解进行课外拓展，展示科研文献资料，提升学生的科学素养，养成良好科学态度。

四、基于核心素养发展的教学反思

本课时内容具有较高的发散性，但是教学时不应过度展开，仍然要紧扣课本核心知识点。应当更多地引入现实生活情境，引导学生在生活中学习并应用课堂上掌握的研究方法及思想。可以安排课后对学生提出自主研究的要求，选择合适的课题开展探索并在适当的事件之后反馈结论。不论是现实情境引入还是课后自主探究，必须让学生牢牢把握从实际应用到科学理论这一联系过程的逻辑思维构建，从而实现核心素养的提升。

综上所述，化学学科作为一门连接实验与理论的学科，在微观颗粒上进行的探索与分析往往不能直接观测，对规律的解释也比较抽象。实验教学通常较为重视微观规律在宏观现象上的展示，但是却相对忽略了规律模型的建立过程，尤其是规律探索过程的逻辑体系，正是化学家甚至一般科学研究思考能力的一种体现。通过逻辑思维的构建过程，能够让学生从一般性的层面理解科学研究的含义与内涵，并据此设计实验和有效探索，进而展开证据推理和知识建构。因此，通过合理开展化学研究中的逻辑思维教学，能够为学生的高中阶段学习提供可靠的思维发展方向，使学生的学科核心素养实现持续进步。

参考文献

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[2] 谭霞.探究高中化学教学中学生化学核心素养的培养对策[J].科学咨询，2019（022）：130-131.

[3] 闫福春.在高中化学课堂教学中如何贯彻化学核心素养[J].信息周刊，2019（046）：1-2.