基于提升学科核心素养的“化学方程式”学习进阶的思考

朱水娟

摘要：为提高初中化学方程式教学的针对性和有效性，分析了化学方程式知识的学习进阶，结合学科核心素养和学科能力培养要求，探讨化学方程式进阶学习中各阶段教学设计，以养成学生对化学方程式内涵理解和外部运用的能力。

关键词：化学学科核心素养;化学方程式;学习进阶;教学思考

文章编号：1008-0546（2021）03-0034-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.007

发展学生的化学学科核心素养和关键能力是我们化学教育教学的根本目标，也是我们当下化学教学中面临的巨大挑战。如何在平时的教学中落实好这个目标是我们一直要思考和追求的。专家倡导围绕“少而精”的学科核心概念设计学习进阶，培养学生的学科核心素养[1]。化学方程式是化学学习中一个典型的学科核心概念，是用来表示物质变化规律的一种符号语言，对整个中学阶段的化学学习有着巨大的统摄力，具有核心概念的四条标准：中心性原则、工具性原则、终身性原则、进阶性原则[2]。对刚接触化学启蒙的初中生来讲，正确认识化学方程式有一个较长的认知渐进过程，教师要对教学实践中学生出现的问题进行分析反思，查找学生出问题的根源，并对化学方程式进行学习进阶研究，帮助学生养成对化学方程式内涵理解和外部运用的能力。

一、化学方程式知识的特点及学生学习实践存在的问题

1.化学方程式知识的特点

（1）分阶段学习：

初中2012年人教版九年级化学上册第五单元课题1中对化学方程式的定义是：用化学式来表示化学反应的式子，叫做化学方程式。从定义中我们可以看出要正确书写某一个化学方程式必须要有两个知识储备：物质的化学式及物质发生的化学反应。而正确书写物质化学式及判断能否发生的化学反应又要有其他的知识储备（见图1）。所以化学方程式其实是分阶段学习的，各部分知识联系紧密，内隐于课程教材知识体系中并随知识层次的推进而逐渐纵深发展，形散而神不散。

（2）化学方程式书写的复杂性：

一条正确的化学方程式既要符合客观事实又要遵守质量守恒定律。客观事实来源于对物质化学性质的掌握;遵守质量守恒定律进行配平则需要学生敏锐的观察力、对反应机理内在理解力及方法技能的娴熟，是一个很复杂的思维操作过程。

2.学生学习实践中存在的问题

与化学方程式所关联的化学基础知识广及物质化学性质的复杂性和具体问题情景中信息处理的思维难度，都导致学生学习化学方程式的难度。即使经过几轮的中考总复习，在中考中书写化学方程式仍常见以下错误：书写化学方程式不规范、不完整;缺反应条件或瞎写条件、缺配平、缺“↑”“↓”或多标瞎标、元素符号写错、化合价写错、原子团写错、化学式中的数字标错位置，这些错误其实都是因为对化学方程式的认知停留在表面，不能透过现象看本质而造成的。当然学生的问题也折射出教师在教学中的问题，说明我们对学生在化学方程式中化学核心素养的培养还不到位，学生对化学方程式还停留在偏重记忆、知识零碎的状态。现在中考更多的是考查学生根据实际情境信息书写化学方程式的能力，而不是考查死记硬背的化学方程式。即使考查书上出现过的化学方程式，也是为了解决某个实际问题的需要而表达。

二、基于化学方程式知识特点，明确进阶式教学的重要性

学习进阶是学生在一定时间跨度内学习和探究某一主题知识，依次进阶、逐级深化的思维方式的描述，在具体教学实践中已得到广泛应用[3]。从化学方程式概念的进阶看，涉及多个概念的要求，这些概念在课程标准中的要求如表1所示。

从表1可以看到物质的宏微观直接指向物质发生化学变化时的宏微实质;化学变化中元素的守恒观、质量守恒观与一定条件下物质的转化观则指向“变化观念与平衡思想”和“证据推理与模型认知”，研究物质发生化学变化的这三种化学学科思想和方法，以化学方程式表示化学反应式子的地位则都包含了。当然在研究物质化学变化时都会有化学实践，这就对学生的科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”提出了培养要求。通过学习进阶的教学设计安排，应能逐步有效实现化学方程式的进阶学习。

三、化学方程式学习进阶的分析与构建

人们在过往已经认识到学科知识和技能的形成、建立和深化是一个螺旋式的学习过程，学习进阶概念的提出更表明人们应该高度关注学生学习过程的方法、路径和阶段，以及每个学习阶段的预期水平[4]。初中化学方程式贯穿整个初中化学教学，每个阶段都有不同的预期目标，中考的选拨作用又为学生确定了最终的学习目标，而化学方程式在学习及教学中存在的问题，需要结合课程标准和学生的认知发展的情况，分析、梳理学生学习化学方程式知识的学习进阶，合理规划学生在各阶段的概念理解水平，为整体规划化学方程式知识的教学，设计分段教学。

1.化学方程式学段划分

初中化学方程式知识的学习大致可分7个阶段：

第1阶段：用文字表达化学反应的初级感悟阶段。教材第一单元讲授物质的化学变化是学习化学方程式的一颗“种子”，第二单元学习氧气的性质与制取方法则让化学方程式这颗种子开始“發芽”，用大家熟悉的文字表达化学反应。例：碳+氧气■二氧化碳。

第2阶段：学习用化学式来表示物质的知识储备阶段。这是学生学习最为困难的一个阶段，抽象的微观概念：分子、原子、离子;抽象的宏观概念：元素;抽象的元素性质：化合价，但只有掌握了才能正确书写物质的化学式，并从宏观上理解物质的组成及物质的微观构成，从而为后面化学方程式的学习打好基础。

第3阶段：用化学方程式来表示物质发生化学反应以及体会化学方程式量涵义的基础阶段。知道所有的化学反应都遵守质量守恒定律后，开始正式进入化学方程式书写、涵义、计算的学习。这里学生的学习难点是对质量守恒定律的理解是否深入、能否正确书写学过化学反应的化学方程式以及利用化学方程式定量分析物质发生的化学变化数据背后的化学原理。

第4阶段：结合物质化学性质理解化学反应，并利用化学方程式定量分析化学变化的提升阶段。第六单元以碳单质、一氧化碳、二氧化碳为载体，快速呈现和巩固一至五单元知识。本单元教学的一个重难点是能否根据C、CO、CO2的化学性质来书写化学反应方程式及利用化学方程式、质量守恒定律进行的计算：据物质的化学性质知道原子重新组合的规律，从而用正确的化学方程式来表达，并通过配平化学方程式体现所有化学反应都遵守的质量守恒定律，这是突破化学方程式书写难点的一个重要思维逻辑方法。

第5阶段：用金属为例按类理解所发生化学反应的跃进阶段。下册第八单元开始，我们初中学习物质的性质开始按类别了，同类物质发生化学反应既有共性又有个性，除了从性质上理解表达化学反应的化学方程式外，还要站在反应类别（置换反应）的角度、金属性质活泼性差异来感受化学方程式的书写内重点引导学生结合金属活动性顺序来理解金属的化学性质，并正确运用化学方程式进行表达，以及反应物或生成物含杂质的计算。

第6阶段：酸碱盐则引导学生从微粒角度理解化学反应实质的升华阶段。酸碱盐的化学反应更为复杂多变且量大，对学生来讲是更大的挑战。特别是对酸碱盐之间的复分解反应条件的理解，必须要站在微粒角度去理解。

例：H'+OH-=H2O，CO32-+2H+=H2O+CO2↑，HCO3-+H+=H2O+CO2↑ NH4++OH-=H2O+NH3↑，CO32-+Ca2+=CaCO3↓这部分也是与高中内容中的离子反应衔接的。

第7阶段：中考总复习的灵活书写化学方程式及运用的内化阶段。从江苏南通近三年的中考试卷来看，要求直接书写书本上的化学方程式几乎消失，绝大多数都是结合题目信息书写陌生的化学方程式，内容变化多端，思维强度大。但分值仍占总分接近1/6，60分的满分卷里占8～10分，对学生的挑战难度比较大。在中考总复习阶段，逐步引导学生形成书写化学方程式的内力。

2.化学方程式学习进阶的构建

不同的学习阶段，需要学生对化学方程式的理解层次不同，即有不同的预期水平。结合教学实际情况和中考的学习目标，拟出5个层次的预期水平（见表2），并举例说明对应的理解水平和相应的教学思路。水平1到水平5逐级递增。

总之，对于初中化学方程式的教学，按这种进阶学习的思想、逻辑来指导学生学习可让知识转化为能力，对提高学生的化学核心素养有很大帮助，学得活并会在具体的实际情境中来解决实际问题。初中化学新课结束进入总复习后，对于化学方程式重在内涵的运用上。工业流程、化学生活与社会发展、科学探究、物质间的相互转化、计算物质质量等方面，我们可以根据题目提供的背景知识灵活运用化学方程式来解决问题。以思维为主线、化学方程式为手段来分析问题、解决实际问题是学生的化学素养高低得到甄别的一种手段。

参考文献

[1]郑长龙.2017年版普通高中化学课程标准的重大变化及解析[J].化学教育，2018，39（9）：41-47

[2]蘆瑾，严文法，田婷娟.中学化学核心概念初步遴选研究[J].中学化学教学参考，2019（13）：9-13

[3]郭玉英，姚建欣基于核心素养学习进阶的科学教学设计[J].课程·教材.教法，2016（11）：64-70

[4]麦裕华.高中化学氧化还原反应方程式配平技能学习进阶的探讨[J].化学教育，2014，35（17）：20-23