在整合“五线”过程中发展学生的化学核心素养

摘要：以《金属矿物铁的冶炼》教学为例，以情境线、问题线、知识线、活动线、素养线为最佳切入点，探讨了培养学生自主学习、信息意识、化学观念、实验探究能力和社会决策能力的教学实践，指出了在初中化学教学中发展学生核心素养需要注意的几个问题。

关键词：化学教学；核心素养；铁的冶炼；“五线”

一、 简要回顾教改历程：从“双基”“三维目标”到“核心素养”

20世纪的中国基础教育关注学生对基础知识和基本技能的学习，21世纪初教育部制定《基础教育课程改革纲要》提出“三维目标”的建构与实践。是通过机械灌输和被动接受还是主动探究和自主合作的方式获得知识和技能，成为能否真正落实“三维目标”的关键。我们认为“知识与技能”是学生学习的目标之一，获取知识与技能的同时必然经历正确的“过程与方法”，而获得知识与技能的过程，也是学生学会学习和形成正确的“情感态度价值观”的过程。落实素质教育必然要求我们把“三维目标”有机统一和融合在教学实践中，这是一种进步。

“核心素养”要求培养学生在“文化基础、自主发展和社会参与”等方面的关键能力和必备品格，以适应知识经济、信息时代。“三维目标”不是对“双基”的否定，同样“核心素养”是对“三维目标”的传承、提升和发展。“三维目标”强调在自主合作探究知识与技能的学习过程中、掌握方法、发展能力、培养情感态度，树立正确的价值观。而“核心素养”聚焦教育对学生关键能力和必备品格的培养，所以“核心素养”更能体现时代发展对人的需求，更能体现以学生发展为本的教育理念。

二、 发展学生化学核心素养的教学实践：以沪教版初中化学《金属矿物铁的冶炼》为例

（一） 以情境线为前提（积极创设教学情境），激发兴趣，引导学生在交流中学会自主学习

在新知导入时，展示图片：干将、莫邪两把宝剑

（提问）为什么苏州市用干将、莫邪来命名城市道路？

（学生）干将、莫邪两把宝剑出现在2500多年前春秋时期，可见苏州是历史文化名城。

（讲解）锋利无比的宝剑，展示了我们祖先高超的冶铁和炼钢技术。

不知不觉中，学生在观察图片和思考问题的过程中感受到古人非凡的智慧，了解了苏州悠久的历史和深厚的人文积淀，潜移默化中形成了个人的文化底蕴。

（二） 以问题线为驱动，助学生脑洞打开，培养乐学善思的品格，获取信息的能力

常见的金属矿物 展示地壳中金属元素的含量、常见的金属矿物

（提问）赤铁矿、磁铁矿是根据什么性质命名的？其主要成分是什么？属于哪类物质？

（学生）赤铁矿是根据其颜色命名的，其主要成分氧化铁是红色固体，而磁铁矿是根据其磁性命名的，其主要成分四氧化三铁能被磁铁吸引。氧化铁、四氧化三铁都属于氧化物。

（提問）谁见过金矿？俗话说“沙里淘金”，电视剧《闯关东》中金矿的矿工在冰冷的河水中用原始工具淘金，河水冲走了黄沙留下了金砂，说明金的化学性质活泼还是不活泼？

（学生）金的化学性质不活泼。

（讲解）在自然界中，极少数不活泼的金属以单质形式存在，如金、银、铂；而大多数金属以化合物的形式存在，如铁、铜、锌等，并且在金属矿物中或多或少含有杂质。

（三） 以知识线为基础，在学习知识和掌握技能过程中培养学生的化学观念（物质转化观、分类观等）

【教学片段】铁的冶炼原理

（引导）今天我们以赤铁矿为例，学习研究如何实现炼铁。对比氧化铁与铁在组成元素上的区别，请同学们大胆假设，如何实现从氧化铁到铁的转变。

分析氧化铁与铁的组成元素，可看到铁少了氧元素，要使氧化铁转变为铁，可加入某类物质，主动夺取氧化铁中的氧元素，使氧化铁转变为金属铁。这类物质称为还原剂。

（回忆）我们所学过的物质中，哪些可以和氧结合，形成新的物质？

（学生）镁、氢气、碳、一氧化碳、磷、铜等物质可实现以上变化。

（讲解）理论上，这些物质都能与氧结合实现所需转变，但综合考虑经济效益、环境保护、人体健康及安全生产等，我们一般选择碳、氢气或一氧化碳。现以一氧化碳为例，探讨铁的冶炼过程。

通过实验探究，学生不仅了解了探究的过程与方法，而且提高了探究能力。这让学生充分认识到化学知识在自然资源开发利用中的作用。在炼铁过程中，铁元素由+3价变成0价，碳元素由+2价变成+4价。通过元素化合价的变化，学生建构起物质的转化观，并能从元素化合价角度认识了物质转化，从而逐步揭示氧化还原反应的特征和规律，并预测可能发生的化学变化。知识拓展：一氧化碳如何与磁铁矿（主要成分四氧化三铁）发生反应？

（四） 以活动线为框架，培养学生的实验探究能力和敢于质疑与批判的精神

【教学片段】实验室模拟炼铁 观看视频并思考下列问题：（以赤铁矿为例）

①实验开始时，应先通一氧化碳气体，还是先加热氧化铁粉末？

②澄清石灰水的作用是什么？实验中会出现什么现象？

③从尖嘴管口排出的尾气是什么成分，应如何处理？

④实验结束前，应先停止通一氧化碳，还是先停止加热氧化铁？

⑤如何验证实验中产生了铁和二氧化碳？

在实验室模拟炼铁中，涉及的内容特别多：操作步骤、实验现象、反应原理、尾气处理、产物检验等，操作步骤体现了很强的技术性，不能颠倒出错；实验现象的叙述与反应原理的书写体现了宏观辨识与微观探析的关系，并需运用恰当的符号表征物质及其变化，而尾气处理更是从环境保护的角度体现了绿色化学的观念。

在检验产物时，看到的黑色固体就一定是铁吗？

（学生）反应生成的黑色固体有三种，所以看到的黑色固体就不一定是铁。基于收集的信息（证据）学生提出了多种假设。根据能否被磁铁吸引，能否与盐酸反应产生气泡，推理可得能被吸引且能与盐酸反应产生气泡的是铁粉。在此过程中，学生发现和提出了有探究价值的化学问题，基于证据进行了分析推理，证实或证伪了假设，并且解释了证据与结论之间的关系，养成了敢于质疑和批判的精神。

（五） 以素养线为核心，培养学生的科学精神和参与化学问题的社会决策能力

【教学片段】工业上高炉炼铁 播放视频

学生观察了采矿、选矿、炼焦、炼铁的过程和高炉的内部结构，归纳出炼铁的设备：高炉；炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石、热空气；炼铁的产品：生铁（属于混合物）。

（讲解）从视频可以看出，工业上高炉炼铁是一个连续不断的生产过程，故需要向高炉中不断加入原料，把产品不断运出高炉。这是高炉炼铁与实验室模拟炼铁最大的不同之处。

（提问）为什么铁矿石、焦炭、石灰石从高炉顶部加入，而热空气从高炉底部通入呢？

（学生）固体原料从顶部加入，气体从底部通入，可增大反应物之间的接触面积，有利于加快反应速率，提高炼铁效率。

（思考）工厂里为什么将生铁出口设置在炉渣出口的下方呢？

（学生）炉渣浮于生铁的表面，说明两者的密度不同，生铁的密度大于炉渣的密度。

通过真实的化学情境学习了高炉炼铁的原理，学生明白了在实际生产中会遇到很多复杂的问题，如高炉中原料的不断加入和产品的不断运出，如何提高炼铁效率，如何除去铁矿石中的杂质，炉渣与产品如何分离，尾气如何处理等等，所以我们要辩证地看待发展中遇到的问题，认识环境保护和资源合理开发的重要性，形成可持续发展意识和绿色化学观念。

三、 在化学教学中发展学生核心素养的几点思考

（一） 选对切入点，助学生建构化学核心概念，形成学科观念

学习铁的冶炼原理时要求学生先从组成元素上发现氧化铁与铁的不同之处，再加入还原剂主动夺取氧化铁中的氧元素，使氧化铁转变为金属铁。只有通过自主探究与主动建构过程，学生才能形成物质的转化观和元素观等化学基本观念。而机械灌输与被动接受的学科知识是不可能形成核心素养的。通过自主探究与主动建构知识的过程才是核心素养发展的前提。

（二） 选择好窗口，突出化学学科的实验功能，彰显学科特色，体验学科魅力

化学知识来自生活和生产实践，也来源于实验。在教学时，教师要注重科学探究的过程，对实验信息进行加工并获得结论。在检验炼铁的产物时，学生发现生成的黑色固体不一定是铁粉，那如何才能确认铁粉呢？学生提出了有探究价值的化学问题，接着依据探究目的设计并优化实验方案，先用磁铁吸，再把黑色粉末加入稀盐酸中，最终学生发现：能被磁铁吸引且能与盐酸反应产生气体的黑色固体才是铁粉。在探究时同学之间交流实验探究的成果，养成了尊重事实和证据、具有独立思考、敢于质疑和批判的精神。

（三） 选准突破口，建立宏观、微观、符号间的有机联系，培养学生独特的化学思维方式

宏观与微观的联系是化学不同于其他科学的最特征的思维方式（吴国庆语）。化学作为一门基础的自然科学，其本质特征就是从微观角度解释宏观物质的组成、结构、性质与变化之间的关系，并能运用符号表征物质及其变化，建立宏观、微观、符号三者之间的内在联系，这就是化学的三重表征思维方式。观看两个视频后，学生观察到炼铁过程中的现象，再从微观角度理解铁的氧化物如何失氧、还原剂一氧化碳如何得氧，最后用恰当的符号来表示铁的冶炼（即化学方程式）。在写出赤铁矿与一氧化碳反應的化学方程式后，举一反三，写出磁铁矿与一氧化碳反应的方程式。可见，化学学习的实质是建构化学的三重表征，以及在三重表征之间自由灵活地切换。

参考文献：

[1]吴星.从三维目标走向核心素养[J].化学教学，2017（1）：5-6.

[2]陈廷俊.发展学生核心素养的教学实践与思考[J].中学化学教学参考，2017（1-2）：5-8.

[3]耿亚萍.基于POE策略、三重表征和SOLO分类理论的教学研究[J].中学化学教学参考，2017（1-2）：8-9.

作者简介：

陈立新，江苏省常熟市，常熟市滨江实验中学。