化学学科核心素养的培养与实践
——以“海水资源的开发利用”为例

◎于斌

高中化学学科核心素养是学生核心素养的重要组成部分，是学生具有化学学科特质的关键能力和品格［1］.它是学生在面对现实生活情境时综合运用自主、合作和探究等学习方式形成和发展化学学科价值观念，化学思维模式、探究能力和创新意识，分析情境、提出问题、解决问题，结合交流应用过程中表现出来的综合性品质。在“海水资源的开发利用”教学中，我尝试着从以下几个方面对学生进行核心素养的培养与实践。

一、从海水中氯化钠的提取，培养学生宏观辨识与微观探析

海水中含有大量的盐，全球海水中含有盐类总质量约为5亿亿吨。而氯化钠又是含量最高的盐。氯化钠除了食用外，它还是海洋化学工业原料。如何从海水中提取氯化钠？海水是一种混合物，通过蒸发除去水，可以得到粗盐。粗盐中有哪些杂质？分为可溶性杂质和不溶性杂质。从宏观角度分析不溶性杂质是泥沙，可以通过溶解、过滤、蒸发，除去。而可溶性杂质呢、从微观角度分析就是SO42－、Mg2＋、Ca2＋，学生在学完复分解反应的内容之后就会想到通过沉淀的方法除去。这三种离子可通过加入Ba2＋OH－CO32－分别除去。除杂的要求是不能引入其它离子，又该选择什么具体物质？学生经过讨论认为BaCl2、NaOH、Na2CO3是最佳选择。除杂试剂选好，顺序如何？最后如何调节PH值？这些都是我们必须考虑的问题。随着问题的不断出现，学生求知的欲望越来越强。最后各小组经过激烈讨论并加以修改和完善。同学们得出以下完整的除杂流程图

宏微联系是化学学科区别于其它学科最具特征的思维活动方式，而化学符号（用语）是化学学科的通用语言，不但能从微观角度上解释物质的组成与变化也可以从宏观层面上描述物质的状态与其性质，是表征宏微关系的重要纽带。通过海水中氯化钠的提取，很好地培养了学生从宏观辨析与微观探析角度分析与解决实际问题。

二、通过从海带中碘离子的检验，培养学生科学探究与创新意识

习题1、海带中碘离子的检验

①灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；

②在滤纸中滴加稀硫酸及双氧水，然后加入几滴淀粉溶液；

③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中；

④海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌，煮沸，过滤

（1）合理的步骤是：

（2）证明含碘的步骤是_______：现象是_______：

（3）反应的离子方程式是_______：

（4）请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还有单质碘的简单方法。

此习题的设计是以必修2第四章的实验4－2为基础，着重来培养学生的实验探究能力。让学生建立起实验的操作、目的、结论之间的实质性练习。问题（1）要求学生能够对海带提碘的实验进行完整的复述，对相关实验仪器的正确使用也起到了复习的效果。问题（2）出现了滴入淀粉溶液变蓝的现象，证明了I2的存在。I2在海带中是不存在的，海带中只有I－，在酸性条件下，H2O2氧化I－得到了I2.同学经过讨论完成。问题（3）的离子方程式书写，教师要加以把关，巩固离子方程式书写的两个关键质量守恒和电荷守恒，最后得出正确结论2I－＋H2O2＋2H＋＝I2＋2H2O。教师还可以拓展提问除了用双氧水氧化I－，还可以选择哪些物质？选择氯气，酸性高锰酸钾，稀硝酸等等。综合考虑选择双氧水和氯气最为合适。问题（4）可以让学生课后去探究，拓展他们的实验能力。实验探究是化学学习的重要方式，教师在教学过程中应指导学生依据实验目的设计并优化实验方案，认真规范的完成实验操作，对获得的信息数据进行加工，尊重事实和证据，能够客观分析现象，培养他们敢于质疑和批判的创新精神。

三、从海水中提取溴，培养学生证据推理能力

地球上99%的溴以Br－的形式存在于海水中，整个海水中溴储量可达100万吨，所以人们也把溴称为“海洋元素”，但溴在海水中含量仅为6.5x10－3%，盐卤和海水是提取溴的主要来源，我国主要采用空气吹出法进行海水提溴。部分流程如下

（1）反应釜1中Cl2作用是什么？依据的反应原理？

（2）吹出塔中，用热空气将溴吹出，利用了Br2的什么性质？目的是什么？

（3）吸收塔为什么用碳酸钠溶液代替SO2水溶液吸收Br2？

（4）反应釜2中的离子方程式？

此习题是课堂教学原型的变式，侧重点放在工艺流程上，剖析其中的物质转化关系，Cl2氧化，碳酸钠溶液吸收，蒸馏塔蒸馏得到单质溴。目的是培养学生初步学会收集各种证据，发现背后的分离提纯与富集原理。对物质的性质及其变化提出可能的假设进行分析推理，确定形成科学结论所需要的证据，预测物质及其变化的可能结果，建立解决复杂化学问题的思维框架。

四、通过从海水中提取镁元素的到单质镁，培养学生科学态度和社会责任

镁主要以化合态的形式存在于地壳和海水中，海水中镁总储量约为1.8X1025t，目前世界上60%的镁是从海水中提取的，通常采用的方法如下

上述方法提取镁的成本很高，能耗巨大，生成1公斤的镁大致需要消耗10公斤的煤。同时还会产生不少的CO2的排放，引起温室效应。这时可以向学生提出问题，假如你是一位企业家，就海水提镁的项目从原料来源，生产成本，环境保护、厂址选择角度你有哪些建议？小组讨论汇报，从能源角度多用太阳能，厂址选择靠近海边。通过真实的数据和化学情境让学生学会辩证看待人类发展中遇到的问题，努力通过化学知识和技术去解决问题。积极参与有关化学问题的社会决策，合理利用化学资源。初步学会应用循环经济，绿色化学树立可持续发展的思想。达到人与环境的和谐共处。

叶澜教授曾经说过“课堂应是向未知方向挺进的旅程，随时都有可能发现意外的通道和美丽的风景，而不是一切都必须遵循固定线路而没有激情的行程。”化学以其概念、原理揭示了自然界物质的变化规律。它要求教师在课堂教学过程中创设真实的学习情境，以发展性的问题为线索，将探究的过程还给学生，把思考的乐趣让给学生，把知识的构建留给学生。从而让学生在学习过程中掌握方法获取知识、形成能力，培养情感、态度与价值观。将教学过程转变成学生发展核心素养过程，真正实现从“知识教学”走向“核心素养”。