应用信息技术将化学核心素养融入课堂的实践与思考

摘 要：化学核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分，以“难溶物质的沉淀溶解平衡”为例，采用知识迁移的学习方式，应用不同的信息技术，将化学核心素养有效地融入化学课堂，从而达到新课程标准中所要求的学生终身发展、可持续发展的教学目标。

关键词：化学核心素养;沉淀溶解平衡;信息技术;知识迁移

化学核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分。化学核心素养是指从化学学科的角度促进学生的终身发展，以化学知识、化学思维、化学观念等为基础而形成的具有化学学科特征的素养[1]。将核心素养融入化学课堂，不仅是达成课程标准的课程目标，也将促进学生未来的发展。将化学核心素养融入课堂，是一线化学教师的责任和义务。

在信息技术高速发展的今天，信息技术是一种为一线教学服务的技术。信息技术的使用不仅仅是为了使用而使用，更是为了服务于教学、提高课堂效率。笔者以“难溶物质的沉淀溶解平衡”为例，知识迁移的教学方式，探讨应用信息技术将核心素养融入化学课堂的实践。

一、对照课程标准，提出问题

2003年课程标准中对“沉淀溶解平衡”教学内容的要求是：能描述沉淀溶解平衡。老师上课就从实验入手，通过实验让学生了解不溶的物质还是有部分物质溶解水中，从而引出介绍物质的溶解性和沉淀溶解平衡;接着就建立沉淀溶解平衡;建立平衡后提出用平衡的研究方法也适用于研究沉淀溶解平衡。这种课的模式让学生直观感受到了沉淀溶解平衡的存在，但是由于课堂条件的限制，碘化铅溶于水中之后，静止一段提取上层的澄清液，在没有离心机的帮助下，要花费比较多的时间才能得到相对澄清的溶液，因此很多老师为了赶时间，不做该实验，学生就失去了一次直观了解难溶物质溶解过程的机会，学生被动接受知识，不仅很难达成核心素养，还影响了学生对于核心知识的掌握。同时，平衡的建立过程也仅是通过方程式和v-t图表明建立沉淀溶解平衡，至于微观如何建立，学生很难达成统一的认知[2]。沉淀溶解平衡也是化学平衡的一种，如何实现原有化学平衡的知识向沉淀溶解平衡知识的迁移，也是教学的重难点。

2017年的课程标准中对“沉淀溶解平衡”教学内容新做了修订：认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡;了解沉淀的生成、溶解和转化。新增加的内容就要求学生在学习过程中更加注意过程性的学习。那么，如何将化学核心素养有机融入课堂，帮助学生有效落实“变化观念和平衡思想”的核心素养，深入了解“宏观辨识和微观探析”的核心素养？成为这节课要思考的问题。笔者通过教学实践得到应用信息技术，将化学核心素养融于课堂，做到核心素养的有效落实，并让学生对难溶物质的沉淀溶解平衡建立思维模型，实现从化学平衡到沉淀溶解平衡的知识迁移[3]。

二、参照课程标准，明确教学目标

参照2017年的课程标准，确定了“难溶物质的沉淀溶解平衡”的教学目标，从目标实现核心素养和教学内容的相融合。化学核心素养包括五个方面，笔者根据核心素养制订了本节课的教学目标。

（一）宏观辨识与微观探析：通过信息技术给的信息中了解沉淀溶解平衡的微观实质和宏观表象。

（二）变化观念与平衡思想：认识难溶电解质的溶解平衡是有一个限度。多角度、动态地分析难溶物质的溶解平衡。

（三）证据推理与模型认知：通过收集实验数据，构建认知模型，并学会应用模型。

（四）科学探究与创新意识：应用信息技术，设计实验方案并探究影响沉淀溶解平衡的因素。

（五）科学态度与社会责任：通过实验探究体会科学探究的艰辛和通过溶洞形成原理体会社会责任感。

在教学过程中，利用信息技术，将化学核心素养融入到课堂中，以期达到教学目标的同时让学生可以发展性地学习化学。

三、应用信息技术，精心组织教学

为了落实教学目标，有效地在化学课堂中实现化学核心素养，笔者精心组织教学，设计了复习回顾→新课引入→新旧知识迁移→建构解题模型教学环节。

环节一：复习回顾

课前5分钟播放微课“化学平衡移动和弱电解质的电离平衡”。重点内容1.影响化学平衡的因素2.平衡常数的计算及影响因素3.溶液中离子反应的各种平衡常数的归纳。通过旧知识的复习回忆，在后续学习中对新知识产生迁移。

设计意图：知识的回顾对新内容的知识学习有知识迁移的作用，但是这部分内容不宜占用课堂过多的时间，因此这个环节可以借助信息技术制作微课，课前让学生看微课，通过微课复习，節约了课堂时间，并且提高了课堂效率。并且微课制作中，教师不仅更容易控制时间，对复习的内容也具有针对性，重点内容更加突出。

环节二：引入新课

用“工业生产中因为水质不行引起锅炉水垢过多，最后导致生产事故”的新闻和锅炉水垢的图片，提出问题：锅炉的水垢的主要成分碳酸钙、氢氧化镁和硫酸钙，可以用酸除去碳酸钙和氢氧化镁，硫酸钙怎么除去呢？引出本节的课题，并激发学生的学习兴趣。随后播放工业生产上除水垢的视频，通过视频学生了解难溶物质不少完全不溶解于水中，难溶物质在水中存在沉淀溶解平衡。

设计意图：问题的提出吸引学生提高听课注意力，在课中渗透入了社会责任感的化学核心素养。

环节三：新旧知识迁移

（一）建立沉淀溶解平衡观念。再难溶解的物质都具有一定的溶解度。

旧知识回顾：回顾初中知识点溶解度和溶解性的关系，对难溶物质的概念进行界定，也是对这节课要研究的对象进行界定。

新知识的构建：难溶物质在水中存在沉淀溶解平衡，让学生构建起沉淀溶解平衡的概念。为了加深知识构建过程，深入“宏观辨识与微观探析”的核心素养的融入，用希沃制作沉淀溶解过程的动画，通过动画让学生直观形象地认识到平衡的建立过程。同时用希沃画图工具画出“沉淀溶解曲线”。动画和现场画图实现了从微观到宏观的过程。

设计意图：动画的应用让学生从看到宏观存在的平衡切换到微观看到晶体表面的离子在水分子的作用下开始进入水中，水中的离子在引力作用下也逐渐吸引到晶体表面。当溶解速率和沉淀速率达到相等的时候，就建立了沉淀溶解平衡状态。从动画中，学生从微观的探析中了解宏观的现象，在教学过程中渗透核心素养。

新知识巩固：应用智慧课堂让学生当场书写硫酸钙、氯化银和氢氧化铁的沉淀溶解平衡方程式。随机选择学生的练习教师拍照上传、投屏，全班进行评价。评价过程也可借助优化大师进行随机抽人回答问题。

设计意图：通过学生随堂练习进一步建立“证据推理与模型认知”的核心素养。应用智慧课堂和优化大师等信息技术，在课堂上对学生的评价更为客观和直观。

（二）影响沉淀溶解平衡的因素

把原有影响化学平衡移动因素是知识点迁移到沉淀溶解平衡上。沉淀溶解平衡也是化学平衡的一种，所有影响化学平衡的因素都直接影响到沉淀溶解平衡。但是沉淀溶解平衡是在溶液进行的平衡，压强不能影响平衡移动;沉淀溶解过程中没有必要使用催化剂，因此在考虑影响因素的时候也不需要考虑催化剂。

探究实验一：趁热过滤碘化铅悬浊液。（碘化铅为黄色固体物质）

实验中发现，不仅在漏斗上留有黄色的碘化铅固体，过滤后铁架台上的大烧杯得到的不是澄清溶液，而是黄色的悬浊液。

继续探究：加热过滤后大烧杯中的悬浊液，发现液体变澄清。得出结论：升高温度，碘化铅的悬浊液变澄清，说明升高温度，沉淀溶解平衡朝溶解方向移动;温度再次降到常温，澄清的溶液中出现浑浊，说明沉淀溶解平衡朝沉淀方向移动。过滤过程温度下降，平衡朝析出沉淀方向移动，所以过滤过程，大烧杯中得到的是浑浊的液体。

设计意图：实验直观重现了温度对沉淀溶解平衡的影响。通过把课堂使用原有实验进行改造和重新实验设计和探究，培养学生的科学探究精神和创新意识。

探究实验二：配置饱和氯化银溶液，在氯化银溶液中分别加入氯化钠溶液、硝酸银溶液和碘化钾溶液、氯化银固体。观察实验现象。发现分别产生白色沉淀、白色沉淀和黄色沉淀，说明氯化银的沉淀溶解平衡向溶解方向移动生成银离子，银离子与其他离子反应，生成沉淀。加入氯化银固体的溶液没有浑浊，说明平衡不移动。

设计意图：通过实验，学生进一步认识到氯化银的沉淀溶解平衡体系，学生直观感受到溶液中存在着离子，离子在外加离子的作用下，浓度发生变化，从微观和宏观的角度感受平衡体系，促进了“变化观念与平衡思想”核心素养的养成。

环节四：建构解题模型

（一）用已掌握的新知识来解决日常中遇到的问题

解释应用：溶洞的形成。

先播放溶洞形成的视频，教师再用化学方程式从反应原理的角度进行解析。溶洞形成于石灰岩地区，地下水长期侵蚀形成的。石灰岩主要成分是碳酸钙，碳酸钙是难溶于水的电解质，碳酸钙电离出钙离子和碳酸根离子，建立沉淀溶解平衡。当石灰岩地区的水流中二氧化碳浓度增大时，二氧化碳和水与碳酸根子发生反应，生成碳酸氢根离子，碳酸钙的沉淀溶解平衡朝碳酸鈣溶解的方向移动，碳酸钙生成可溶于水的碳酸氢钙，随水流带走，侵蚀出洞穴;当二氧化碳浓度减小或者温度升高时，碳酸氢根离子反应平衡朝生成碳酸根离子方向移动，碳酸钙的平衡朝着碳酸钙沉淀的方向移动，碳酸钙被堆积，生成钟乳石或者石笋，这样就形成了溶洞。

设计意图：应用化学理论解释日常中的问题，让化学回归于生活，学以致用才是学习的最终目标，不仅激发了学习化学的兴趣，还赋予了化学生活化的气息，从而达到强化学生社会责任感的教育目标。

知识迁移：难溶电解质的沉淀溶解平衡用平衡常数来描述，平衡常数称为溶度积常数，简称溶度积。

解决实际问题：已知：Ksp（CaCO3）=1×10-10          Ksp（CaSO4）=9.0×10-6

往饱和硫酸钙溶液中加入0.1mol/L的碳酸钠溶液，硫酸钙的沉淀溶解平衡会发生移动吗？

已有知识迁移：判别化学平衡移动的方向可以借助于浓度商和平衡常数的关系。一般来说，浓度商和溶度积相等，沉淀溶解平衡;浓度商大于溶度积，沉淀溶解平衡生成沉淀;浓度商小于溶度积，沉淀溶解。

在硫酸钙的溶度商为9.0×10-6的硫酸钙饱和溶液中，钙离子的浓度为3×10-3mol/L，往饱和硫酸钙溶液中加入0.1mol/L的碳酸钠溶液后，溶液中溶度商Qc=c（Ca2+）.c（CO32-）=3×10-3mol/L×0.1mol/L=3×10-4，大于1×10-10，浓度商大于溶度积，平衡往生成沉淀的方向移动，生成沉淀。

对于碳酸钙的沉淀溶解平衡体系，平衡往沉淀方向移动。移动过程中钙离子的浓度下降，导致了硫酸钙的沉淀溶解平衡往溶解方向移动。这就解释了水垢中的硫酸钙，只能先浸泡在饱和碳酸钠溶液中，转化成碳酸钙后，再用酸处理。

设计意图：利用建构的模型来解释课一开始就提出的问题，教会学生用化学理论模型解决生活或者生产中的问题，进一步落实“科学精神和社会责任”“变化观念与平衡思想”的学科素养。让学生体会科学研究的艰辛，培养学生探究精神和正确对待问题的态度。

四、反思

本节课目的在落实2017年课程标准中对于沉淀溶解平衡的内容要求，并实现核心素养

融入教学课堂，最后达到学生终身发展、可持续发展的目标。

（一）利用信息技术，优化课堂结构，发展核心素养

信息技术是高效的教学辅助手段，尤其是遇到抽象，或者微观问题的时候，信息技术的使用无疑是对课堂结构起到优化作用。让学生更好地理解宏观和微观之间的关系，体会变化与发展的学科素养。

（二）依托课堂实验，突出学科特点，发展核心素养

化学实验是化学课堂的一大特色，化学实验的操作，让学生最直观地认识到化学变化的本质。实验中的定性和定量分析，也培养了学生从不同的角度观察事物，学会从不同的角度收集证据，分析证据，从而达到证据推理素养的发展。

（三）再现真实情境，解决实际问题，发展核心素养

学习的目的就是为了能发展解决问题的思维，最终应用于生产和生活实际中去。真实情境的再现，不仅有代入感，更是在解决问题的过程中增加了科学态度和社会责任感的核心素养的养成。

（四）构建知识模型，引导认知过程，发展核心素养

构建知识模型，学会发现问题，从而分析问题，最后解决问题是对事物的认识过程，也是学生探究精神和模型认知的核心素养形成的过程。

结束语

总之，在课堂教学中落实化学核心素养是必要的，在课堂中有机融入核心素养需要不断地实践和反思。

参考文献

[1]黄远洪.高中化学核心素养中科学精神与社会责任的培养探究[J].广西教育，2018（6）：74-75.

[2]徐光伟.谈“科学精神与社会责任”化学科学核心素养的培养[J].中学教学参考，2019（3）.

[3]王爱丽.基于化学学科核心素养培养的教学实践与反思：以“化学平衡的移动”教学为例[J].福建基础教育研究，2020（1）.

作者简介：黄中怡（1977— ），女，汉族，福建福州人，福建省福州铜盘中学，中学一级，教育硕士。研究方向：高中化学教学。

本文系福州市2020年教育信息研究课题：新高考背景下应用信息技术精准理化分层教学的研究。（立项编号：FZDJ2020A18）。