指向化学核心素养养成的深度学习课堂教学

张建海

摘要：以“活泼的金属单质--钠”的教学为例，首先构建研究物质性质的简易模型并进行简单运用，培养学生的模型建构意识和模型应用意识;进而基于实验现象进行证据推理并将各种分析要素显性化，培养学生的证据推理能力和分析要素显性化意识;最后通过预测和真实实验现象之间的矛盾引导学生由宏观辨识走向微观探析、由“谁强谁先”的一般认识到“遇谁谁先”的辩证认识的深度学习。

关键词：化学核心素养;模型建构;证据推理;显性化;深度学习

文章编号：1008-0546（2022）10-0076-03中图分类号：G632.41文献标识码：B

一、课题设计思想和理念

《普通高中化学课程标准（2017版）》指出元素及物质的教与学“要结合真实情境中的应用实例或通过实验探究”，更要“从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测物质的化学性质和变化过程，并能分析、解释有关实验现象”[1]。

所以，教师们必须尽力创造现实情景和实践活动，特别是对于某些易被忽视、想当然甚至产生争议的实验现象，引导学生从微观层面进行探析，能深入认识化学反应的本质，进而培养学生深度学习的能力。

二、教学设计过程

1.课程标准分析

元素及物质的基础知识是学生化学类比迁移能力的重要基石，是提升学生化学学科核心素养和训练学生创新能力的主要载体;基于元素及物质的基础知识的学习，是学生由描述性认识向学科能力和学科素养转变的关键过程。

学生在“通过情境和实验认识金属单质及其化合物的性质，觉察化学变化能实现物质转化，认识物质转化在资源整体运用和保护中的重大社会价值”[2]的过程中，把知识和认知方式转化成发现问题和对问题处理的能力，从而建立基于元素及物质基础知识的化学学科核心素养。

2.教材分析

本节课选自人教版《化学1（必修）》第二章“海水中的重要元素——钠和氯”第一节“钠及其化合物”第1课时“活泼的金属单质——钠”。

钠是一个很典型的金属单质，也是学生在高中阶段应该掌握的第一个金属单质。它作为对无机金属物质认识学习的起始，是绚丽多彩的物质世界的开门之物，起着承上启下的重要作用。

钠及其化合物的基础知识既能够为第一章物质分类与转化、氧化还原反应、离子反应等基本概念与理论的掌握补充感性材料，其学习的过程、方法及思维方式对于后面的其他金属单质和金属元素化合物的学习也有着很大的指导意义。

3.学情分析

学生们在初中阶段曾经学习了几个常见金属单质的物理性质，并学会了金属活动性顺序表及其简单应用：如金属单质与酸的反应，金属单质与盐溶液的反应等;知道了原子结构与物质性质之间的简单关联。上一章又学习了物质分类与转化、离子反应和氧化还原反应等基本概念和理论，同时也掌握了必要的实验技能，但设计实验进行探究的能力不足，对未知物质可能具有的性质的预测尚缺乏合理的分析思路和方法，对于元素化合物知识的学习主要还是以记忆性、机械性的方式，沿着性质、制备、保存、检验、用途这样的传统路线来学习，不利于学科体系和学科思维的形成。

4.教学过程

首先，通过情景创设，环节设置，依托金属钠与氧气的反应帮助学生构建学习元素化学的一般模式，使学生能对元素化学的学习过程及方法有整体认识。

教学环节一：模型建构、方法提升

实施过程如图1所示。

该教学环节的处理需要注意：①引导学生能从微观原子结构和宏观物质类别或类比的角度去预测金属钠的性质;②结合钠与氧气在常温下的反应，引导学生能从空气成分以及金属钠表面的现象变化分析出是氧气与钠发生了反应，强调实验过程中的观察与分析缺一不可，甚至很多时候还得做补充实验进一步确证产物;③结合钠在空气中加热的现象，使学生认识到预测往往是片面甚至是错误的，从而强调化学是一门实验科学，实验可以帮助我们进一步扩展与修正理论。另外通过钠在空气中加热的现象的复杂性，强调如何能够更全面地观察到实验的现象，梳理观察实验现象的角度和注意点;④最后通过学生对实验现象的描述和反应方程式的书写，构建完整的学习元素化学的一般模式;⑤“结构化”是实现知识向素养转化的有效途径，“结构化”水平直接决定着素养发展水平。[1]所以，在教学过程中不管是知识学习还是方法的学习，都要注意结构化和显性化。在具体的教学中，我们要通过板书把上述模型在黑板上进行结构的显性化。

其次，元素化学的学习，以实验多、现象多、性质和反应多为显著特征，这其中对于现象的观察并以此为证据进而推理出相关物质的性质和反应是化学的核心素养之一。我们在第一节元素课的教学中，同样需要把这种基于证据的推理和分析要素进行显性化。

教学环节二：情境再现证据推理

在本节课的教学，可以采用情境再现的方式，在课前教师先把所有的实验操作一遍，并用錄像的方式记录下来，然后通过后期处理把实验过程的重要环节和重要实验现象在课堂上展示出来，这样可以给学生提供充足的证据来进行推理和分析。当然也可以让学生先结合自己观察到的现象进行推理，然后再进一步展示某些可能容易被忽略的实验细节，深化学生对证据重要性的认识。如钠在空气中加热时先熔成小球且表面有白色物质生成这一现象往往很容易被同学们忽视，通过展示相应图片，可以让学生认识到过氧化钠的生成可能有两种途径：①氧气与金属加热直接生成，②氧化钠与氧气加热生成。事实上这两种途径都是可行的。再比如钠与水的反应，通过视频慢放可以发现，当钠块刚投入水中时，在钠块表面会吸附气泡，而当钠块熔成小球后反而看不到气泡了，这时可以引导学生思考气泡形成需要怎样的条件，并进而让学生预测“水+酚酞+石蜡油+钠块”的反应现象，然后演示，通过上述的教学过程，学生的课堂获得感十分强烈。

再次，学生在实验探究的同时，通过总结物质性质、构建物质转化关系，厘清性质与转化之间的认识视角与途径，在实际问题的解决过程中进一步迁移学科知识、认识思维的方式与方法，有助于学生进行深度学习。

教学环节三：运用模型激发矛盾深度学习

通过金属钠与水以及硫酸铜溶液的反应探究，不断地迁移运用前面环节构建的学习元素化学的模型，并且在迁移运用的过程中产生预测与实际实验现象部分相同或完全不同的情况，启发学生思考，使学生的学习向深度进行，提高素养养成的水平。如图2所示。

该环节的教学需要注意：①熔融体系的反应作为课堂演示实验存在一定的安全隐患，故教师可事前做好实验并录像，同时需要显化实验过程和实验证据。笔者通过把金属钠置于石棉网上然后盖上無水硫酸铜粉末（可用烘箱控温脱水），然后再盖上一个新的坩埚盖，接着加热，可以发现会剧烈反应，同时在锅盖上有红色物质析出，放置1-2天后，红色物质部分变绿。通过这些证据，学生能很好地认同该条件可以置换出铜。②钠与惰性非水溶剂的反应，笔者是用的CuBr2的丙酮饱和溶液滴在刚切开的金属钠表面，可以看到金属钠表面很快析出黄色物质，这里需要注意的是，对于学生而言，限于所学知识的阶段性，应该可以得出结论是金属Cu，而且经证实是有Cu的。不过对于教师而言，应该还需要考虑到丙酮的烯醇式可与钠反应得到相应的钠盐，另外丙酮也可能进一步缩合。所以该环节的教学不仅可以引发学生的深度思考，对真实反应的复杂性可以有充分的认识，对教师而言也同样是。

三、教学反思

1.在情境问题中落实核心素养

帕尔默认为：世上唯有一个诚实的方式能够用来准确地评估如此多元化的优质教学，就是身临其境。[3]所以，老师的课堂教学必须创设基于真实感情景的同时也要创设具有艺术性和创造性的情境，以此提高课堂教学的真实性、悬疑性和趣味性。让知识有依靠，有落实，有应用，并最终让学生有所得。

2.通过构建模型落实核心素养

亚里士多德说：真理的探求比真理的占有更加可贵。元素及其化合物的学习，知识本身固然重要，但知识的获得方式以及在获得的过程中所构建的思维模型和思考方法才是伴随一生的核心素养。教师在课堂教学中要关注模型的建构和使用，但又要注意，建模而不拘泥模型。

3.在实验探究中升华核心素养

化学是讲事实，重实验的学科，课程标准中给定了学生必做实验，人教版教材中也设定了相应实验栏目，教师教学必须依据课程标准、学业质量要求、教学目标以及实验的具体内容等来确定以怎样的方式开展实验，更重要的是要通过实验让学生体会到实验背后蕴涵的化学学科思维、方法、价值观。

4.在矛盾冲突中触发深度学习

教师要精心设置教学环节和问题链，基于学生的最近发展区不断地创设冲突，培养学生的理性（宏微结合）分析能力，推动学生认识能力的不断发展，并引导学生形成深层思维，从而建立“螺旋式上升”的结构，进而获得高级素养。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]房喻，徐端钧.普通高中化学课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018：104-107.

[3]帕克·帕尔默.教学勇气：漫步教师心灵[M].吴国珍，等译.上海：华东师范大学出版社，2005：14.