基于观念形成的初中化学课堂教学设计——以“水的化学性质”为例

◎ 沈 健

一、基于观念形成的初中化学课堂教学背景

立足发展学生核心素养的立场，不仅仅要关注学科知识的学习与掌握，还要重点关注学生从化学视角认识物质及变化的思维方式，形成化学观念以解决实际问题的能力，更要关注培养学生的批判性思维、创造力、爱国主义情怀等共通性素养，充分彰显化学学科的育人功能。

“化学观念”作为初中化学核心素养之一，在《义务教育化学课程标准（2022 年版）》（以下简称《2022 版课标》）中具体阐述为“人类探索物质的组成、结构、性质、用途、变化及其规律所形成的基本观念，是化学概念、原理和规律的提炼和升华，也是解决实际问题的基础”，包含分类观、物质观、元素观、微粒观、变化观、能量观等。［1］学生只有树立了正确的化学观念，才能有效提升化学知识迁移运用的能力。

由于刚刚接触和学习化学，学生知识储备尚不丰富，主要依靠生活经验，学习表现为对概念、原理的机械记忆，容易割裂且孤立地看待细碎的知识点，对现象的解释往往浮于表面，未能追本溯源，无法调用所学知识解决真实情境中的问题，欠缺系统的认识思路和方法。只有引导学生深刻感悟所学知识的应用价值，有意识地将学生的理解系统化、结构化地纳入观念形成的框架内，逐步形成化学基本观念，才能在核心观念统摄下提升化学学习的效率。

在化学教育的启蒙阶段，教师由表及里地揭示化学观念，帮助学生逐步形成物质及其变化的认识思路和视角是至关重要的。以沪教版《化学》九年级第一学期第三单元“水的化学性质”这一课题为例，以“探究雪碧成分”“揭秘自热火锅”“鉴别无水酒精”三项贴近学生生活的任务情境为主线，分别与水和二氧化碳、氧化钙、硫酸铜反应的原理依次对应，激发学生的探究欲望和学习动力，引导学生认识化学与生活、生产之间的联系，体会科学利用物质的性质对提高人们的生活品质具有重要意义，树立性质决定用途、制备条件、检验方法、保存方式的化学观念。

二、基于观念形成的初中化学课堂教学分析

（一）学情分析

在学习本节课的内容前，学生通过氧气性质的学习已经初步了解研究物质性质的视角和一般思路：已有事实→猜想假设→实验验证→得出结论→解释应用，即结合生活经验和实验验证的方法研究物质的组成、性质、变化、用途等。但是初中化学涉及的物质性质、化学反应的知识相对分散，仅仅依靠实验是难以建立系统结构和认识方式的。因此，规划教学过程时，教师要围绕化学基本观念的形成，对教学内容和素材进行整合处理；要设计多样化的实验，为学生提供利于主动思维、积极应用的平台，促进化学观念的形成；要注重讨论归纳学习一类物质的思想方法，引导学生基于化学观念将知识点串联起来，形成结构化、系统性的知识。

（二）目标设定

基于学情分析，“水的化学性质”一课的教学目标设定如下。

（1）准确书写水和二氧化碳、氧化钙、硫酸铜反应的化学方程式；描述现象，解释相关的实际问题，体会水在生活中的重要作用，形成科学的物质观和转化观。

（2）能运用对照实验的方法设计实验证明二氧化碳与水的反应；依据资料，从微观视角分析二氧化碳与水的反应，进一步巩固微粒观。

（3）通过观察生石灰和水的反应现象，感受化学变化中伴随的能量变化；能依据氢氧化钙的化学性质验证生成物是否为氢氧化钙，形成合理利用化学变化为人类服务的化学观念。

（4）通过对久置生石灰粉末、硫酸铜粉末“异常现象”的分析，感悟药品密封保存的重要性，养成良好的实验习惯，形成合理使用化学品的学科观念。

（三）目标解析

为了使教学目标更加明确、更易观察检测、充分保证学生的主体性，目标的设定依据课标要求，细化采用准确书写、描述、解释、观察、感受、设计等一系列指向学生的行为动词，保障教学的有效性，以免刻意拔高低要求水平的知识，增加学生的负担。

由于知识技能、思维方法、情感价值三个层面的教学目标之间相互作用、联系、交融，最终统一并促进人的发展和成长，因此教学目标的制定不再从三维目标的三个方面分别列举，而是对知识的多重价值进行挖掘，将三维目标整合化、功能化，整体规划为素养立意的教学目标。以知识为载体，将化学观念内化、凝练为学生自身的素养，转化为问题解决的关键能力和社会发展需要的必备品格，将以化学知识为本的教学转向真正以人为本的化学教育。

三、基于观念形成的初中化学课堂教学实践

（一）课堂导入：回顾旧知，引出观念

导入新课作为课堂教学的第一环节，至关重要。利用温故知新的方法，教师通过回顾已学的旧知识，引起学生对新知识的认知需求，既符合学生的认知规律，又能激发求知欲望。在学习“水的化学性质”一课时，新课导入从展示红糖水的配制过程入手，让学生思考讨论变化类型及水的用途，引导学生形成初步的物质的性质决定用途的化学观念，探新再连旧，就很自然地导入了新课。

（二）核心环节：聚焦性质，提炼观念

基于学生对已有化学知识的认识，依据教材和“水的化学性质”一课的学习要求，从观念形成的视角确定了如下教学任务。

1.任务一：探究雪碧成分

选择学生熟悉且喜爱的雪碧作为切入点，创设了一定的生活情境。从情境中抽提出本环节的核心任务：引导学生利用产物碳酸的性质，设计实验验证二氧化碳和水生成酸性物质这一无明显现象的化学反应，进一步巩固化学变化的本质是有新物质生成这一变化观念。

完成初步验证后，进一步引导学生关注教材内容提到的关键词——“少量”碳酸。通过资料卡2 补充说明后，分析出溶液中的微粒（见图1）。教师提供相应的药品和仪器作为支架，学生设计实验排除二氧化碳分子和水分子的干扰（见图2）。历经整个实验探究过程，学生切身感受到研究化学反应必须考虑到试剂的量，充分体现了实验论证的严密性和严谨性，树立了求真务实的科学态度，同时进一步巩固了“分子是保持物质化学性质的一种微粒”这一微粒观。

图1 二氧化碳气体通入水中形成溶液的微粒

图2 对照实验排除二氧化碳分子的干扰

为了契合新课标将STSE［科学（Science）、技术（Technology）、社会（Society）、环境（Environment）的英文缩写］理念贯穿到底的教学理念，将雪碧这一素材所承载的化学知识——影响气体溶解性的外界因素、碳酸受热易分解，进行深入挖掘；与碳酸饮料的制备条件以及雪碧中的气泡、打嗝等生活中习以为常的相关现象相结合，并亲自动手实践检验，有利于促进学生的思维品质，发展证据推理及预测物质性质的思维能力，树立物质的性质决定用途、检验方法、制备方式等方面的化学观念，提升解决实际问题和知识迁移的能力，感受化学在解决生活生产问题、推动社会发展方面的独特贡献。

2.任务二：揭秘自热火锅

本环节以趣味性问题“水能否用于煮熟食物”为切口调动学生的积极性。部分学生很快联想到了自热火锅，接着教师展示发热包的配料成分，顺势引导学生回忆教材第一章的体验化学变化的实验中生石灰与水的反应原理及现象，借助温度传感器这一现代信息化技术赋能，直观感受化学变化中伴随的能量变化（能量观），深刻体会到信息技术对促进化学研究证据支持的便利性，同时依据无色酚酞变红这一鲜明现象进一步深化物质性质决定检验方法的化学观念（见图3）。

图3 探究生石灰和水的反应

“虎门销烟”这一素材不仅渗透了爱国主义情怀的熏陶，还有利于促进学生积极思考，自主构建物质性质与用途之间的关系，即放出的热量可以使鸦片中的吗啡在高温条件下溶于水，无法通过空气进入人们的呼吸道而失效；同时生成的氢氧化钙溶液显强碱性，有利于破坏鸦片膏中的纤维素，使鸦片膏彻底被摧毁。运用该素材将性质与用途有机融合，深化了学生对物质观内涵的理解。

3.任务三：鉴别无水酒精

本环节以贴近生活的真实问题“鉴别无水酒精”激发学生的探究欲望，抓住学生的好奇心，并提供支持方案，鼓励学生现学现用、当场实践（见图4），充分发挥了实验的“实证性”功能，提升证据意识，极大地赋予了学生积极的情绪体验。鲜明直观的实验现象更有助于学生感受用硫酸铜粉末检验水的合理性和简约性，进一步巩固了物质的性质决定检验方法的化学观念。

图4 鉴别无水酒精

同时，教师以《本草纲目》《天工开物》两本典籍为资源库，节选内容展示了对“胆矾”这一俗称的描述，彰显了中华文明的博大精深，源远流长。在化学课堂的教学环节采用资料卡展示中华优秀传统文化相关内容，旨在渗透中华优秀传统文化的精神内涵，增强学生对中华优秀传统文化的自信心和民族自豪感的同时，深化对俗称的理解和记忆。关于胆矾受热分解的反应原理教师并未直接告诉学生，而是引导学生通过亲自实践，将实验现象中的白色固体、无色液滴与生成物硫酸铜、水建立对应联系，进一步巩固和发展学生证据推理及预测物质性质的思维能力。

4.任务四：解析异常现象

承接任务三的情境，以久置硫酸铜粉末显淡蓝色作为铺垫引发学生的思考，学生很快联想到空气中水蒸气是导致这一现象的原因；再抛出久置生石灰粉末遇水不放热的问题，学生就有了思考的角度和抓手。贴近实际情境的设置，层层深入，使“学科综合知识”和“学科育人价值”两条主线有机融合，既提升了学生知识迁移和科学思维能力，更引导他们形成学以致用的思想，强化学科价值认识，树立性质决定保存方式的学科观念，养成严谨求实、合理保存使用化学品的科学态度与责任，充分彰显了化学学科的育人功能。［2］

（三）课堂小结：回顾性质，总结观念

带领学生回顾板书（见图5），主板书脉络清晰地呈现出本节课的核心知识——水的三条化学性质，而副板书部分则将本节课的核心观念在任务的解决过程中逐步渗透和巩固。

图5 主板书和副板书

四、基于观念形成的初中化学课堂教学亮点

（一）精选情境素材，夯实观念建构

“水的化学性质”一课以“探究雪碧成分”“揭秘自热火锅”“鉴别无水酒精”三项真实的生活情境贯穿始终，无时无刻不在渗透实验观。通过对“二氧化碳通入水中形成溶液”的成分分析，利用对比思想证实是碳酸分子而非二氧化碳分子使紫色石蕊变红等相关知识的同时，强化学生的微粒观和定量观。在对产物碳酸、氢氧化钙进行验证时，提炼定性到定量等多角度认识化学变化的方法，实现元素观、分类观、变化观的形成。从微粒的角度追溯化学变化的本质，感悟化学在提升生活品质、推动社会发展等方面的实用价值和意义，无形之间建构学生的化学价值观。

（二）重组教材顺序，推进观念整合

“水的化学性质”属于第三单元“溶液”3.1节的内容。为了充分挖掘水和二氧化碳反应这条化学性质的价值，让学生树立性质决定物质制备条件的化学观念，将3.2 节溶液所涉及影响气体物质溶解性的外界因素融合到对水的性质的认识，结合拧开瓶盖后“雪碧瓶中冒出大量气泡”、喝下雪碧“打嗝”两种现象，得出高压和低温条件有利于二氧化碳气体的溶解。对于两条化学性质中涉及的新物质碳酸和氢氧化钙，则利用3.3 节溶液的酸碱性涉及的酸碱指示剂石蕊和酚酞进行检验。

从核心素养培育的视角重新审视和重组教材，这样的处理方式将碎片化的知识进行了高效整合，通过引导学生对事实性知识背后的化学学科方法和观念进行思考、分析、讨论等活动，加强学生对化学学科知识的整体性理解，体会事实性知识背后的化学学科观念。

（三）挖掘性质内涵，升华观念形成

本节课隶属于新课标“物质的性质与应用”主题，该主题充分体现化学的应用价值，可以从中了解到元素化合物知识在生活生产、科技发展等领域有着广泛的应用。《2022 版课标》将“物质性质的广泛应用及化学品的合理使用”作为其下的模块提出，主要有三个原因：第一，突出物质的性质与应用的关系，使学生体会科学利用物质性质对人类生活品质的促进作用；第二，强调合理安全使用并保存药品的重要意义；第三，通过对氧气、水等知识内容的学习，帮助学生认识资源的宝贵，将科学态度与责任显性化。［3］本节课引导学生将水的性质放在科学、技术、社会、环境等领域下综合认知，升华性质决定用途、制备条件、检验方法、保存方式等化学观念。

（四）拓展教材文本，促进观念延伸

“资料卡片”是初中化学教材的重要栏目之一，具有较强的知识性、科普性和拓展性，是培育学生获取和处理信息能力这一化学素养不可多得的教学资源。本节课合理应用资料卡片，设计有趣味性的化学探究活动，增强化学和生活实际的联系，锻炼学生研读资料、互动讨论、总结归纳等学习能力，从而促进学生对化学知识的深度探究。例如，在介绍“酸碱指示剂中紫色石蕊的来源”时，让学生感受化学家从自然界提取资源的智慧；通过“碳酸饮料的制备条件”的讲解，树立学生“物质性质决定制备条件”的化学观念；阅读《本草纲目》《天工开物》等典籍，既是对民族精神的回溯，也是对中华传统文化的感悟。资料卡2 对教材中“少量”碳酸中的“少量”一词做了具体的展开，明确了具体的占比，有助于学生从微粒的视角全面看待二氧化碳通入水中形成的溶液，进一步巩固微粒观。教师引导学生经历自主阅读、分析、提炼价值信息解决实际问题，严密论证出使紫色石蕊变红的原因，感悟“分子是保持物质化学性质的微粒之一”这一学科观念。