基于学生核心素养培养的元素化合物教学研究

侯丽丽 刘晶 于少华 王磊

摘要： 元素化合物教学一直困扰着很多一线教师，物质多样的性质、物质间繁杂的化学反应使大多数元素化合物教学显得低效甚至无效。二维图从物质类别和核心元素价态两个维度将元素化合物的性质进行整合，给予学生学习元素化合物的思维方法，帮助学生发展证据推理、科学探究等方面的核心素养。以“铁及其化合物”单元整体教学为例，对如何在教学实践中发挥二维图的功能以及培养学生核心素养的方法等进行初步的探讨。

关键词： 核心素养; 元素化合物教学; 二维图

文章编号： 10056629（2019）7004403中图分类号： G633.8文献标识码： B

元素化合物内容作为高中化学教学内容的重要组成部分，在培养学生核心素养方面有哪些突出作用？传统的元素化合物教学有哪些弊端？铁及其化合物内容作为元素化合物内容的基础，如何在教学中使二维图的认识思路落地？如何在教学中培养学生的核心素养？针对以上问题进行教学实践研究，探索元素化合物的教学策略，为一线教师的元素化合物教学提供一些指导性建议。

1 新课标对元素化合物的核心素养要求

高中必修化学课程设置了主题内容，旨在促进全体学生在宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想、科学探究与创新意识以及科学态度与社会责任五大化学学科核心素养方面都有一定的发展[1]。其中，元素化合物的教学侧重于培养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识的核心素养，与此同时还起着物质分类、氧化还原、离子反应等概念性教学内容在元素化合物学习中的指导作用。

2 传统元素化合物教学的弊端

2.1 重知识轻能力的被动学习容易走入单纯记忆误区

传统的元素化合物教学注重化学知识体系的科学性和系统性，围绕某种具体的物质进行细节化教学，关注点放在具体物质的物理性质、化学性质、用途与制法。教师在授课中往往更注重知识本身和知识的纵向发展，这样教授的知识不具备迁移价值，学生不具备预测其他陌生物质性质的思路方法，就知识学知识的痕迹很重，同时又忽视了学生实验探究能力的培养，淡化了学生的自主学习意识和认识发展过程[2]。

2.2 重动手轻思维的实验容易形式化，缺乏动态逻辑思维和创新思维培养

传统的元素化合物教学中的实验功能更多地体现在激发学生学习兴趣以及简单的实验验证功能上，没有充分发挥实验在知识教学中的支撑作用[3]。例如在铁及其化合物教学中，Fe（OH）2的制备几乎成了唯一的重点，往往忽略了实验在帮助学生建构Fe、 Fe2+和Fe3+的相互转化思想方面的功能，忽略了性质实验在培养学生形成元素化合物性质研究思路方面的功能。

2.3 重细节轻整合的教学容易导致学时压力大进度紧张

在化学1元素化合物知识的教学中，有教师反映教学时间不够，认为新课程将原来两年的内容压缩在36学时内很难完成。究其原因在于有的教师过于关注细枝末节内容，导致学生感觉化学很零散，记忆的内容很多;有的教师忽视了核心知识的内在联系，忽略了核心知识的价值功能。例如，进行铁及其化合物教学时，将铁单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物、铁盐、亚铁盐进行逐一教学，缺少核心思想和方法，没有进行整合统筹，造成学时不够，效果也不理想。

3 基于学生核心素养培养的“铁及其化合物”的单元整体教学研究

铁及其化合物教学的核心目标是帮助学生初步形成研究元素化合物性质的思路和方法。在实验过程中，感受实验是学习化学、体验化学和探究化学的主要途径，体会理论知识在实验探究中的具体应用。在此过程中，发展学生“模型认知”“科学探究”等学科核心素养。

3.1 核心任务

本节课的核心任务是利用类别和价态两个维度进行铁及其化合物性质和制备的学习，围绕这一核心任务建立如图1所示关系。

3.2 教学活动

具体授课过程分为三个阶段，见表1。

学习阶段学习内容学生活动设计意图

第一阶段： 课前任务1： 课前自主阅读并梳理铁及其化合物的物理性质

任务2： 自主建构铁及其化合物二维图小组合作学习，梳理鐵及其化合物的物理性质

自主建构铁及其化合物二维图（核心元素价态—物质类别）

（1） 将不具备素养发展功能的细枝末节的知识进行课前处理，凸显课上核心素养培养，提高实效性

（2） 探查学生模型的自主建构情况

第二阶段： 课上任务1： 预测FeSO4可能具有的化学性质并阐述预测依据

任务2： 设计实验方案验证预测并阐述依据

任务3： 动手实验并交流汇报实验成果

任务4： 尽可能多地设计制备FeSO4的途径并用方程式表述

任务5： 优化实验室制备FeSO4的方案并动手实验

任务6： 检验制备FeSO4成功与否

任务7： 对于FeSO4溶液的保存提出合理化建议

任务8： 回顾探究学习过程，谈收获小组汇报

进行评价修正

小组汇报

进行评价修正

动手实验并汇报

小组汇报

进行评价修正

动手实验并汇报

小组汇报、交流修正、动手验证

小组汇报、交流

小组汇报、交流（1） 通过组间汇报交流、评价及教师的追问，深化对二维图的认识，体会这种工具的价值功能，培养模型认知核心素养

（2） 通过设计、评价并动手实施方案、反馈交流实验成果，初步形成设计实验方案的一般思路，培养学生实验探究能力

（3） 通过组间汇报交流、评价及教师的追问，内化对二维图的认识，提高模型认知核心素养

（4） 运用化学符号表征物质转化过程，灵活运用二维图将问题化整为零

（5） 深化二维图的运用，建立从类别及价态两个角度预测物质性质、完成制备、检验及产品保存任务的核心思想

（6） 对学习过程进行反思提升，深化二维图的价值功能，掌握元素化合物学习的思维方法

第三階段：

课后延续学习效果，设计自我评价任务： 预测FeCl3的性质并设计验证、制备、检验方案自主独立完成

自我评价从亚铁盐代表物的研究到铁盐代表物的研究，不断内化二维图的价值功能，逐步感悟元素化合物学习的思维方法

3.3 教学效果

实践证明： 这样基于核心素养培养的元素化合物整体单元设计较以往的教学设计更加清晰、更有效率，教学效果有了明显的改观。主要体现在以下几个方面：

（1） 有利于教师在教学中进行整体规划、统筹安排，提高课堂实效。

教师在对知识本体内容及背后所承载的核心素养发展功能价值的深入理解的基础上，对教学内容和素材资源进行整合，既可以突显核心知识学习的学科思想、方法及功能价值，又能解决教师课时不够的难题。

（2） 有利于学生在元素化合物学习中对知识体系系统全面的认识，提高学习力。

学生经历了性质预测、验证到物质制备、检验等一系列的学习任务，形成了一套比较完善的研究、学习元素化合物的方法。运用二维图可以将他们认为比较零散的知识统筹起来进行系统学习，自主完成物质间的转化关系，打破以往学习元素化合物时死记硬背的僵局，从而突破难点，提升学习效果。

（3） 有利于提高学生的核心素养。

单元整体教学往往要围绕一个主题进行研究学习，突出内容和过程的联系性和整体性。教师的教学视野从单课时的微观范畴转向更为宽阔的单元宏观范畴，设置有思维梯度的学习任务，通过注重学科核心素养培养的阶段性和层次性，可持续地发展学生的学科核心素养。

4 基于学生核心素养培养的元素化合物教学的几点建议

4.1 围绕元素化合物中的核心内容进行整合教学

化学必修1培养的是学生的基本化学素养，掌握核心内容尤为重要，对一些细枝末节的知识点到为止。以铁及其化合物的单元整体教学为例，对于铁及其化合物中的一些物理性质与用途属于辨识类知识，了解记住即可，不需要花费过多时间，设计为课前自学任务即可有效达成教学目标。真正需要花费精力设计的应该是如何以学习铁及其化合物化学性质为载体，发展学生学习元素化合物性质的思路和方法，提升学生证据推理与模型认知核心素养。将具有相同价值功能的亚铁盐和铁盐教学内容进行整合，选取具有核心价值的FeSO4素材作为载体帮助学生形成从物质类别以及核心元素价态角度研究无机物性质的思路和方法，提高教学效率。

4.2 从以物质为核心的元素化合物知识教学转化为以元素为核心的核心素养教学

核心素养培养的过程中进行单元整体教学是尤为重要的，核心素养的培养不是一朝一夕就能达成的，它需要循序渐进，需要整体规划。在初高中知识衔接时复习物质类别的通性，构建物质类别的维度;在氧化还原反应的学习中建立核心元素化合价的维度，完善二维图的本体内容;在钠及其化合物的学习中初步构建和运用二维图;在铁及其化合物的学习中就可以将教学重点放在引导学生自主构建并运用二维图方面，基于典型代表物进行学习;到硫及其化合物时基于转化关系进行学习，学生可以自主、隐性地运用二维图;到氮及其化合物时则完全可以基于转化关系进行学习，同时，对化学与社会、化学与能源等问题进行初步探讨，拓展二维图的价值功能，体现核心素养融合态培养的特点。核心素养培养的主体是学生，需要经历这样一系列的发展过程，在教学中教师应该不断去激发和满足学生的发展需求，为学生不断搭建实现进阶发展的平台。

4.3 帮助学生建立研究物质性质的思路和方法是元素化合物教学的重中之重

学生在必修1中要学习大量元素化合物知识，建立研究物质性质的思路和方法至关重要。运用二维图，在进行某元素的典型代表物质性质的学习时，学生经历预测、验证、制备、检验、转化等一系列任务的学习过程，形成研究物质性质的思路和方法，该方法辐射到其他含有该元素的物质，具有统摄作用，为学生学习元素化合物知识提供了方法指导。以铁及其化合物的单元整体教学为例，这种思维方法不仅贯穿了整个必修1的教学，而且可以延伸发展到必修2的元素周期律的教学。二维图与周期律的结合可以完善学生对陌生物质的认识，帮助学生构建整个高中阶段元素化合物学习的知识体系。

参考文献：

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

[2][3]姜言霞， 王磊， 支瑶. 元素化合物知识的教学价值分析及教学策略研究[J]. 课程·教材·教法， 2012， （9）： 106～112.