基于核心素养的高中化学思维能力提升策略分析

文 /黄云鹏

引 言

高中化学是以实验为基础的学科，本身具有探究性和实践性特点。基于此特点，《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》对学科核心素养做了五点具体要求，以此帮助学生形成适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。

一、创设有趣的问题情境，激发学生的探究潜能

“自主、合作、探究”是当下的教育理念之一。化学是以实验为基础的学科，其知识的诞生多源于实验。因此，引导学生自主探究，能够使其体验化学知识的产生过程，不但为知识的内化做好铺垫，而且为思维能力发展营造了良好的环境。在课堂教学开始时，教师可以创设有趣的问题情境，引入学生感兴趣的化学现象，培养学生积极求索的科学态度，为学生思维能力的发展夯实基础。笔者发现，以构建开放性学习情境作为课堂导入的线索，不但体现了以生为本，而且拓展了学生的思维，为全面培养学生的化学学科核心素养创造了有利条件[1]。

例如，在进行“氯、溴、碘及其化合物”单元中氯气性质的内容授课时，为了探究氯气具有漂白性这一点，笔者创设了这样的导入情境。

演示实验：取一支试管加入适量的氢氧化钠溶液，再加两滴酚酞，溶液变红色；将制备的氯气通入该红色溶液中，可以观察到溶液的红色逐渐褪去。

问题情境：“你能确定氯气具有漂白性吗？请设计相应的实验证明你的观点。”

通过实验演示，一部分学生判断氯气具有漂白性，与酚酞发生了反应，溶液的红色褪去了；而另一部分学生结合前面所学的电解饱和食盐水的氯气吸收化学知识来解释这一现象。有了观点对立，探究问题的热情就会油然而生。这时，教师可引导学生自主设计实验方案证明观点，并将实验结果进行总结，进而加深学生对氯气性质的了解。在这一过程中，学生要进行必要的猜想与探究。

学生猜想：（1）氯气具有漂白性，与酚酞发生了反应；（2）氯气与NaOH发生了反应，中和了酚酞溶液的碱性而褪色。

学生探究：（1）氯气与酚酞发生了反应，缺少的是酚酞，可以滴加酚酞溶液，观察原试管中的溶液是否再次变红色；（2）氯气与NaOH发生了反应，缺少的是NaOH，可以滴加足量的NaOH溶液，观察原试管中的溶液是否再次变红。

创设目的：学生在没有学习新知识之前应该树立问题意识。红色溶液是氢氧化钠和酚酞两种物质共存产生的结果，缺一不可，因此，氯气只要与氢氧化钠或酚酞二者之一反应，即会出现溶液红色褪去的现象。这种逻辑思维就是观察变化现象进行宏观辨识与微观探析，是课堂教学帮助学生构建学科素养的有效方法。

二、创设交流的对话情境，帮助学生树立化学思想

在传统的课堂上，学生总是按照教师布置的任务被动学习，学生的化学思维能力提升不尽如人意。虽然这种做法能突出学生的主体性，但在被动的学习氛围下，学生只能成为被动接受知识的主体，不能成为探究的主体。教学实践表明，创设交流的对话情境，通过良好的双边互动，可以让学生变被动为主动。在交流的对话情境中，教师可以借助交流，促进学生化学思想的形成，为提升学生的化学思维能力营造适宜的课堂氛围[2]。

例如，在开展“食品中的有机化合物”糖类的课堂教学时，笔者预设了这样的教学过程。

师：同学们都吃过糖，想一想糖有哪些特点和用途？

生1：甜，溶于水。常见的糖都是晶体状。

生2：能补充体能，如葡萄糖注射液。

生3：能作为食品的添加剂，做甜点。

师：其实糖类的范围很广泛，大家指出的性质“甜、溶于水、晶体状”并不是所有糖类都有的特征，如淀粉和纤维素也属于糖类。

教师用电子白板展示教材中的糖类化合物的组成（见表1）。

表1

师：为什么糖尿病患者不能食用过多的含糖食品、饮料等？目前市场上的“无糖食品”屡见不鲜，如无糖糕点、无糖奶粉、无糖八宝粥等。你知道无糖食品是什么吗？所有的糖是不是都有甜味？根据展示的信息，分析其组成特点，说一说为什么人们将这些糖类化合物称为“碳水化合物”？

学生认知：（1）糕点、八宝粥等食品的主要成分是淀粉，淀粉属于糖类，不能说是“无糖食品”。（2）根据糖类化合物的组成和化学式变形（见表2），自然推断出糖类化合物称为“碳水化合物”。

表2

师：“碳水化合物”可以写成Cn(H2O)m的形式，满足Cn(H2O)m的形式一定是糖类吗？

生：我们学过的生活中的两种常见有机物之一CH3COOH可以写成C2(H2O)2的形式，不属于糖类。

师：人们提到的“碳水化合物”是特指糖类物质，因此CH3COOH不能说是“碳水化合物”。

预设目的：一方面，通过师生双边的对话交流引导学生逐步理解化学知识在生活中的实际运用，从化学的角度科学解读市场上“无糖食品”的含义，从糖类化合物的组成认知其共性。另一方面，通过让学生自主探究糖类的“碳水化合物”特征，明确“碳水化合物”是糖类化合物的代名词，但不是满足Cn(H2O)m的形式就一定是糖类，逐步帮助学生构建“证据推理与模型认知”的化学观念。

三、提供团队合作交流的平台，拓展学生创新思维

传统合作学习多为分组实验，往往注重完成任务的形式，没有明确的方案设计、小组分工，不能突出合作的价值。为了改变这一现状，教师必须让学生成为团队合作交流中的设计者、过程的管理者。笔者在教学实践中发现，只有鼓励学生大胆创新，挖掘教材甚至是高考试题中的有用信息，才能让学生敢于发言、敢于探究、敢于交流。

例如，在教学“中和滴定实验”时，笔者将2020年全国理科综合能力测试III卷的化学实验题进行了改编，让学生进行分组实验。

实验内容：苯甲酸的制备、提取和纯度测定。

在实验室中可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应原理如图1、表3所示。

图1

表3

实验步骤：

（1）苯甲酸的制备：在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g(约0.03 mol)高锰酸钾，慢慢开启搅拌器，并加热回流至回流液不再出现油珠。

请学生选择适当的仪器组装实验装置。

（2）产品的提取：①停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液(除去过量的高锰酸钾)，并将反应混合物趁热过滤，用少量热水洗涤滤渣。②合并滤液和洗涤液，于冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化至苯甲酸完全析出。③将析出的苯甲酸过滤，用少量冷水洗涤，放在沸水浴上干燥。④称量粗产品质量，让学生选择适当的仪器进行实验并做好记录。

（3）产品的纯度测定：用电子台秤称取0.122 g粗产品，配成乙醇溶液，于100 mL容量瓶中定容。每次移取25 mL溶液，用0.01 mol·L-1的KOH标准溶液滴定。请学生绘制测定苯甲酸纯度的实验记录表。

学生探究：选择仪器组装反应装置，实验室中可选择的仪器如图2所示。

图2

师：三种漏斗和两种冷凝管如何选择？说明理由。

生：（小组讨论后）三种漏斗选择分液漏斗，可以盛放液体并控制液体慢慢滴加；两种冷凝管选择球形冷凝管，球形冷凝管的冷凝效果比直形冷凝管更好。

师：组装反应装置时，三颈烧瓶口①②③应分别插入什么仪器？为什么要这样做？

生：(小组研讨后)①③口插入分液漏斗、球形冷凝管；②口插入搅拌器。搅拌器插入②口方便上下移动和搅拌溶液，不损坏三颈烧瓶。

学生进行实验。实验过程中，教师巡视并指导小组探究，在学生有偏差时及时进行纠正。

创设目的：将高考试题改编为学生的分组实验情境，更能激发学生对酸碱中和滴定的探究兴趣，提升学生获取新知识的能力，从而在团队合作交流中实现“科学探究与创新意识”的化学学科素养的培养。在学生动手实验之前，笔者结合学生的学情特点合理分组，通过小组内合作讨论该实验操作的三个阶段具体的实验事项，包括目的、过程和数据记录，以团队协作的方式合理分配操作任务。方案设计、过程操作、数据处理、建模反思的合作探究过程，不但能够激发学生科学探究的兴趣，而且能够让学生在思维能力的互补中得到发展与提升。

结 语

总之，教师应在高中化学课堂教学中创设有趣的问题情境，并通过一系列具体问题作为核心活动，激发学生的探究潜能，实现课堂结构化；创设交流的对话情境，让学生进行独立思考，树立化学观念；提供团队合作交流的平台，借助学生间的紧密合作、师生间的深入追问，拓展学生的创新思维。上述方法有助于学生在面对陌生情境、陌生问题时进行情境关联，利用已学化学知识和认识方法解决问题，有效提高学生基于核心素养的高中化学思维能力。