基于核心素养导向的元素化合物深度教学策略

王欢 杜华

在中学教育阶段培养学生所必需的化学学科核心素养是化学课程改革的核心任务，教师在教学实践中需要加深对化学学科的深度理解，进一步提升自身教学专业化水平，形成指向学生深度学习的教学行为方式。对新课程理念从全面理解到探索执行，需要转变原有教学观念，关注的要点从“知识本位”转向“素养本位”。核心素养的达成是深度学习的目标和方向，而深度教学是落实核心素养的途径和方法，从深度学习走向深度教学是教、学、评一体化的必然要求，因此，研究核心素养导向的深度教学策略对改进课堂教学，推动教师教学方式变革，促进学生学习方式的转变有着重要的实践价值，本文以元素化合物的深度教学为例，探讨了核心素养导向下教师课堂教学实践各环节的相应策略。

一、深度教学的内涵

从学校教学的现实来看，深度学习与深度教学是两个相互关联的重要方面，有学生的深度学习就应当有教师的深度教学。胡久华等提出指向深度学习的化学教学实践改进对策;郭元祥指出深度教学是“基于知识的内在结构，通过对知识完整深刻的处理，引导学生从符号学习走向学科思想和意义系统的理解和掌握，并导向学科素养的教学”。由此可见，深度教学是一种能够提升课堂教学品质、发展学生关键能力、落实学生核心素养的教育理念。

就笔者对深度教学的体会，将化学学科的深度教学界定为：教师以发展学生核心素养为目的，调控课堂教学实施的各环节，促进学生化学学科知识体系结构化，引发学生用宏微结合、证据推理和变化平衡的观念思考问题，用模型建构和创新探究能力解决问题，用科学态度和社会责任决策问题的高阶思维，在教与学共同体中实现核心素养均衡发展的教学。

二、核心素养视角下元素化合物知识深度教学的特点

“元素化合物”知识作为高中化学课程的主干知识，是发展学生学科核心素养的重要载体，引导学生从宏微结合的角度探索物质性质，结合事实证据和探究实验进行分析推理，建立元素观、变化观和平衡观等学科观念，并在此过程中发展学生的科学态度和创新意识。但元素化合物知识内容繁杂，可延伸的知识琐碎，学习时若缺乏恰当方法引导，学生极易陷入注重记忆背诵的机械学习;反之，若教师采用深度教学策略，有意识地强化学生对元素化合物知识的深度理解，促进学生各元素知识体系结构化，将助力学生建构认识元素化合物“位、构、性”的认知模型，帮助学生形成正确化学核心观念。概括起来，元素化合物主题模块实施深度教学有以下三个特点。

1.知识内容体系层面

教材中选取的元素化合物知识内容结构性强、逻辑清晰，并且各个金属与非金属元素均具有典型性和代表性，与生活生产实际联系紧密，这为学生学习化学反应基本原理与规律提供了必备的感性材料，使孤立抽象的知识点能够在学生认知结构中进行具象化表征，为教师设置情境脉络、组织学习和练习活动创造条件。

2.关键能力层面

元素化合物知识的学习往往是以大量学生实验为基础而展开的，教师可以利用步步推进的设问引导学生开展探究活动，通过以动手实验为主的研究性学习活动，使学生主动感受物质的转化路径，加强知识点之间的联系，发展学生构建知识网络和建构结构化认知模型的能力。通过实践探究活动对科学推论和猜想进行证实或证伪，加强了学生思维的批判性和创造性，提升学生关键能力。

3.观念素养层面

学生通过元素化合物的学习形成了“结构决定性质”“性质决定用途”等统摄性的化学观念，在社会生活实践中能够应用这些化学知识经验和观念。完整的化学观念的形成过程也包含教与学共同体的反馈评价，师生、生生之间思维碰撞帮助学生对涉及化学知识的社会热点问题作出科学、正确的判断，促进学生科学观念和素养水平的发展。

三、核心素养视角下落实元素化合物深度教学策略

1.設计“问题链”策略，引发学习活动

由于深度教学的问题解决机制体现化学高阶思维，而高阶思维的引发需要相应匹配度的学习活动，教师采用递进式提问的“问题链”为线索引发学习活动，设置围绕元素化合物知识内容体系的情境脉络，通过实践与实验相结合的方式，在综合复杂的情境中启发学生逐步思考，审清问题链中的关键细节，解析驱动性问题链任务。

例如，在“氯及其化合物”的教学过程中，为引发深度学习活动，教师可以围绕“含氯漂白粉”创设问题情境，通过相互关联的“问题链”线索形成情境脉络（见表1），引发学生的高阶思维活动。

教师通过真实的情境脉络，启发学生联想“漂白粉”中的有效成分为含氯化合物，从物质类别、价态及原子结构角度，结合氧化还原反应规律，找到解决该问题的思维要点，再通过后续思考探索这一类问题的突破口。面对“结块”的宏观现象，学生必须运用微观假设，结合元素守恒思想——物质中的元素既不会凭空出现也不会无故消失，若预测变质后漂白粉中的杂质有CaCO3，那么可以推断碳元素是来自空气中的CO2，可设计实验进行验证，这一思维路径体现了学生宏观辨识与微观探析素养的发展。

从宏观到微观，学生已初步掌握从元素价态角度认识物质及其变化的方法，并能够借助符号表征的形式分析物质变化的实质。教师以问题链为线索，随着问题层层深入，逐步培养学生依据变化原理，预测物质化学性质和变化的思维方式，引导学生设计实验进行验证、分析和解释有关实验现象，并尝试说明物质的转化路径。这不仅锻炼了学生设计实验的能力，也发展了学生的创新思维，形成化学科学特有的高阶思维模式，促进学生科学探究与创新意识素养水平的发展。

2.教材整合策略，促进学生学科知识体系结构化

深度教学的知识目标是促进学科知识体系结构化，可通过教材整合策略实现。只有充分理解教材内容结构与学科能力之间的关系，才能提高课程实施和教学评价能力，打破教材单元对知识内容人为分割的局限，将知识串联起来，注重元素化合物知识的整体性，恰当处理教材结构，帮助学生用头脑中已有知识的功能性，建立元素周期表前、后元素化合物知识之间的联系，发展学生建构认知模型和优化认知模型的关键能力。例如，通过元素化合物中“钠、氯和铁元素及其化合物”即“表前元素”的学习，使学生在认知结构中扩大典型金属元素“钠”、典型非金属元素“氯”，以及应用最广泛的过渡元素“铁”的关键特征，由元素类别通性归纳构建出从原子结构为起点学习典型元素性质的认知模型。

基于典型元素性质探究的认知模型，借助元素周期表工具和“表前元素”及其化合物提供的感性材料和理论前提，引出元素周期律这一核心概念，促进学生认知内容的正向迁移，加强了新旧知识之间的联系，使学生能从对个别元素性质的知觉水平，提升到对一般元素抽象概括的思维水平，为“表后元素”的学习做铺垫。“表后元素”的教学则是从同周期、同主族元素相似性和递变性角度重新构建探究元素化合物性质“位、构、性”的认知模型。优化认知模型的过程，使学生领悟元素周期律前后衔接、承前启后的功能价值，感受研究元素化合物性质模型的本质，丰富学生的认知结构，并对后续其他元素性质及应用的学习提供指导。

这里的教材整合策略是学生第一次建立认知模型后，教师利用教材结构引导学生修正原有认知模型，进行二次建模，完成元素化合物知识“位、构、性”认知模型优化的过程。

3.组织深度练习策略，落实教、学、评一体化

组织深度练习是学生整合知识，内化技能和升华素养的过程，也是教师获取反馈信息的重要方式，为判断学生是否形成科学完整的化学观念提供依据。在组织深度练习过程中教师创设适合学生素养发展的学习环境，控制学习活动和练习任务的难度，教师通过观察、测试、提问和谈话等方式使学生不断提供反馈信息，再结合课前制定的输入性学习目标和表现性学习目标进行持续性评价。对学生而言，深度练习有助于学生加深化学基本概念、原理和观念的理解，并通过迁移训练在头脑中组成思维层次结构，在复杂问题的推理过程中，能够快速克服思维无序的阻碍。对教师而言，在组织深度练习策略过程中，与练习结果相比，这些“新问题、新思考”价值更大，通过分析学生的疑问点，教师能够获得更多的有用信息，提高教学评价的有效性。

例如，学习“氯及其化合物”这节课的过程中，教师提问：我们生活中常见的具有杀菌、灭菌和消毒功能的物质有很多，请同学们深入分析为什么84消毒液能够起到杀菌消毒的作用呢？学生很容易抓住教师问题中的关键语句，“84消毒液”“生活中常见”“杀菌消毒”“具有该功能的物质很多”，若要运用化学规律和原理解决这一问题，首先要对该问题进行解构，并提出自己的猜想和推论。某学生针对此问题的思维展开的过程见表2。

学生迁移运用认知结构中的相应知识，逐步拓展思考的深广度，解决问题的同时也引发了新思考、产生了新问题，教师据此可获得更多信息，针对反馈信息教师评价见表3。

经过“学生深度练习—提供反馈信息—教师分析评价”的过程，可以帮助学生进一步加深对元素观和变化观的理解，有助于学生科学素养的形成。

4.推进合作学习策略，构建教与学共同体

开展元素化合物知识学习的实践和实验活动，从研究性问题的提出、假设、到验证的每一动态阶段，都需要师生及组内成员的深入讨论、交流，这样才能产生思维碰撞的火花，引发范围更广的、群体性的深度学习，在合作学习活动中将化学学科核心素养内化为学生个人的科学素养，实现深度教学的育人目标。

例如，教师开展以“探究漂白精、氢氧化铁胶体和SO2三种物质的褪色作用原理并评价其优劣性”为课题的小组合作研究性学习实验。

实验开始之前，组内需充分讨论以确定实验方案，讨论的核心问题是运用学过的知识对这三种物质的褪色作用原理提出猜想和验证。漂白精是因强氧化性能够漂白的，氢氧化铁胶体因物理吸附作用能够使物质颜色褪去，而SO2的漂白原理相

对较复杂，需要学生设计若干个实验方案，验证SO2使不同物质褪色的原因，实验设计方案见表4。

实验进行过程中，小组成员运用“化学实验观察五感法”（看到什么实验现象、是否闻到气味、听到什么声响、动手进行操作和动脑分析原理）有序分工、通力合作，记录实验现象，分析实验原理并得出最终结论。

实验完成之后，首先组间交流实验过程、实验结果和感想体验，这里的小组讨论交流不能流于形式，成员间存在争议的部分要在实验报告中一一阐明，用文字表述出该小组排除其他实验猜想作出最终结论的过程，并以实验报告的形式提交给教师。教师要将评价结果反馈给各个小组，并组织实验成果展览。

物质及其变化对社会发展有重要价值，每种漂白产品都有其最适用的范围，对漂白精、氢氧化铁胶体和SO2三种具有漂白功能化学物质的优劣性评价，侧重学生情感价值观念的培养，促进学生科学态度与社会责任素养的发展。针对该问题需要教与学共同体各抒己见，这不仅锻炼了学生参与问题决策的能力，也落实了科学探究与创新意识素养的发展。

教师的教学行为推动着学生的深度学习行为的发生，课堂上教师需要创设适于深度学习的环境，激发学生进行深度学习的动机，把握深度学习的过程，并评价深度学习的结果。化学教师应该搭建恰当的适合学生进行深度学习的平台，以问题链引发学生学习活动，充分发掘教材章节内容知识之间的前后联系，促进学生知识体系结构化，师生围绕具有挑战性的真實问题开展研究性学习，并组织引导学生进行深度练习，展现深度教学理念的功能价值，在学习活动中促进学生化学学科核心素养水平的发展。

（收稿日期：2021-09-18）