浅谈核心素养发展视角下的高中化学概念教学
2021-12-09周淑真
摘 要：高中化学概念反映了化学知识本质，是化学知识学习的重难点。在新课程背景下，根据高一学生认知水平，从“问题创设”“实验探究”“概念关系图构建”“学习评价”等方面，探索以发展学生化学学科核心素养为教学目标，促使学生深入理解氧化还原反应概念的教学措施。
关键词：学科核心素养;概念教学;氧化还原反应
《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中指出，学科核心素养是学科育人的集中体现，是学生通过学科学习而形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。如何将化学学科核心素养贯穿教学过程，成为教师教学中重要的研究方向。“氧化还原反应”这一核心概念作为高中化学教学的重难点，涉及许多高中化学知识点，具有培养化学核心素养的重要作用。文章以高一“氧化还原反应”概念教学为例，探索高中化学概念教学的有效教学措施，进而达到发展学生核心素养的教学目的。
一、 依托真实情境的问题创设，获得化学概念
化学概念本身就相对抽象且枯燥，如果教师只是单一地进行知识和技能的教学，易使学生缺乏学习的兴趣和动力，阻碍学生素养的发展。新课标强调了创设真实且富有价值的问题情境的重要性。教师应积极创设真实情境的问题任务，以发展学生核心素养的教学目的，引导学生利用已有的化学知识进行知识的迁移和应用，使学生在化学问题解决中获得化学概念。
在2019版鲁科版必修第一册中，“氧化还原反应”是初中学生较为熟悉的H2与CuO的反应及Fe与CuSO4溶液的反应。对学生而言，这一知识点没有什么新鲜感，无法调动学生的学习兴趣。有些教师选取情境时流于形式，他们只是通过图片展示氧化还原反应在社会、生产等领域的存在或应用，这样无法与“氧化还原反应”概念的学习紧密结合。笔者认为情境不仅是课堂引入和激发学生兴趣的一种教学手段，同时也是整个化学知识学习内容的重要载体。因此化学概念的学习应依托真实情景的问题创设，将真实的教学情境转化为学习任务，通过“问题链”使学生深刻理解化学概念。
问题1：你能判断古代炼铜方法涉及的反应①～⑤所属的基本反应类型吗？反应③能否用四种基本反应类型判断该反应的类型？
问题2：请分析反应①～⑤中铜元素反应前后的变化。你认为还可以按什么标准对这些反应进行分类？
问题3：你知道什么是氧化还原反应吗？上述反应①～⑤哪些属于氧化还原反应？
问题4：请认真分析，这些反应除了铜元素化合价发生变化，还有没有其他元素化合价发生变化？如果有，分析这些元素化合价变化的特点。
问题5：你能判断反应②和⑤中的氧化剂和还原剂吗？它们具有什么性质？
通过上述真实情境，创设任务性的“问题链”，可以让学生在小组讨论中发现并不是所有方程式都能用初中已学的四种基本反应类型进行分类，让学生形成思维冲突引发学生学习兴趣。同时通过问题的引导让学生发现在这五个化学方程式中+2价的铜元素反应前后有些发生改变，而有些并没有发生变化，进而引出氧化还原反应的概念。最后，引导学生观察除铜元素之外，其他元素化合价是否发生变化。学生在对这几个化学方程式进行重新审视中，发现化合价有升必有降，从而引出氧化反应和还原反应的概念。
问题与真实情境相结合，不仅可以激发学生学习“氧化还原反应”的兴趣，又能与教材中铜元素有关的知识素材相呼应，避免学生对新情境问题产生陌生感，使学生在解决问题同时获得概念，发展学生的“宏观辨识”“变化观念”“证据推理”“社会责任”的化学学科核心素养。
二、 构建概念关系图，提升化学核心概念结构化水平
上述关系图可再结合“升失氧还原剂，降得还氧化剂”的口诀，使易混淆的概念结构化，提升了学生的氧化还原反应概念认识水平，同时发展了学生的“证据推理与模型认知”的化学核心素养。
三、 开展实验探究，促进化学概念的理解
氧化还原反应的实质是一个微观层面的知识，对刚步入高一的学生而言，“电子转移”是相对抽象、难理解的化学概念。因此教师在教学中可以通过充分利用鲁科版高一新教材中的实验进行分组探究活动。在实验探究中，学生可以清楚地看到电流计指针的偏转。教师可以引导学生思考：电流表指针发生偏转说明什么？电流是怎么产生的？哪种物质提供电子？哪种物质得到电子？在此教学环节中，让学生真实感受到反应中有电子发生了转移，进而增进学生在微观层面对概念的理解。
对于物质的“氧化性”和“还原性”这类核心概念进行讲解，如果只是根据物质所含元素化合价升高或降低的可能性，运用预测物质可能具有还原性或氧化性这一常规方法，学生往往会感觉知识枯燥无味。通过引导学生开展实验探究，利用实验事实证明物质所具有的性质，有助于学生对于“氧化性”和“还原性”有更为深刻的理解。例如，酸性KMnO4溶液和KI溶液分别是高一化学中重要的氧化剂与还原剂，如果只是单纯让学生进行记忆，学生很难进行知识迁移与应用。教师可引导学生从核心元素锰元素+7價为最高价态及碘元素-1价为最低价态，预测酸性KMnO4溶液具有氧化性和KI溶液具有还原性，再让学生在实验探究中观察两者反应前后的颜色变化，体会氧化还原反应的发生，并掌握预测陌生物质是否具有氧化性与还原性的方法。教师通过实验探究教学，达到发展学生“证据推理与模型认知”的学科核心素养的教学目标。
基于实验探究的化学概念教学能降低化学概念的难度，促进学生对化学概念的理解。教师应积极组织学生开展实验探究活动，学生在实验探究中可增加感性认识，从而让微观问题“宏观化”，让抽象、枯燥的化学概念“形象化”“生动化”，进而发展学生“宏观辨识与微观探析”和“科学探究与创新意识”的素养。
四、 重视堂课学习评价，提高化学概念教学的有效性
《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中指出，应积极倡导“教、学、评”一体化，使每个学生化学核心素养得到不同程度的发展。在氧化还原反应概念教学中，除了采用有效教学措施以促进学生核心素养的发展外，学习评价也是进一步提高学生化学核心概念学习能力的另一关键环节。教师对课堂提问进行优化设计并针对学生的回答情况进行及时的点评，是开展化学学习评价的重要环节。具有指导性的课堂评价能提高化学教学的有效性。例如，教师设计学习任务：画出氧化还原反应与四种基本类型的关系图，通过白板展示几位学生的典型作答情况，并让这些学生说说他们对氧化还原反应与四种基本反应类型关系的理解。该教学环节中，教师应侧重从“证据推理与模型认知”这个素养发展的角度进行引导和点评。这种课堂学习评价重在评价学生在课堂上对知识的理解与掌握程度，也是课堂激发学生学习积极性的一种途径，这样有助于提高化学概念教学有效性的目的。
另外，通过精心编制课堂练习题目，让学生在课堂上独立完成或進行小组讨论，同时教师进行适时的提问与必要的点评等方式，是提高学生学习化学概念质量和发展化学核心素养的一个有效措施。课堂练习应根据学生已掌握的知识水平进行分层设计，侧重考查在新情境背景下，学生利用已有知识解决实际问题的能力。
[课堂练习]：营养学专家告诫大家：不要同时大量食用海鲜（如虾、蟹、牡蛎等，其体内含有无毒的+5价砷（As）元素）和某些蔬菜水果（如西红柿、土豆等，其富含维生素C），否则它们之间容易发生反应，生成有剧毒的As2O3。
（1）As2O3中As元素的化合价为 ;
（2）含有无毒的+5价砷（As）元素的物质转化成剧毒的As2O3的过程中，发生砷（As）元素发生 反应，该过程体现含有+5价砷（As）元素的物质具有 性。
（3）产生As2O3的过程，体现维生素C具有 性。
上述课堂练习通过设计层层递进的问题，引导学生判断陌生物质的化学性质，同时评价学生对“氧化性”和“还原性”的掌握情况，从而达到提高化学概念教学有效性的目的。
在高一化学概念教学中，教师应兼顾高一学生认知水平，注意化学概念的广度与深度以及承上启下、螺旋上升的知识体系特点，切忌“一竿子插到底”。真正有效的教学措施不能只看到课堂的“热闹”，忽视学生起点和真正的困惑点，而应更多地关注学生收获多少及学科素养是否得到发展。曾经看到某教师让学生朗读化学概念，看起来似乎很“土”的教学方法却能引起学生对化学概念的关注和重视，这也是一种有效的教学措施。
总之，在新课程标准背景下，有效的化学概念教学应以发展学生的化学学科核心素养为主旨，注重真实情境的问题设计和解决，采用适合学生实际情况的有效教学措施，以促使学生深刻理解化学概念。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.
[2]周仁鸽.论化学概念的结构与教学组织[J].中学化学教与学，2015（2）：3-6.
[3]吴星，吕琳，刘金丽.发展学科核心素养的化学课堂教学变革[J].中学化学教学参考，2020（9）：1-4.
[4]曹满莉.中学化学“氧化还原反应”核心概念的提取与研究[J].中学化学教与学，2019（5）：42-46.
作者简介：
周淑真，福建省厦门市，厦门市国祺中学。
