基于核心素养的化学概念教学改革与探索

尚晓凯，张一芳，张 甜，冯 勋

(洛阳师范学院化学化工学院，河南 洛阳 471934)

概念本身就是对事物的抽象概括，而化学是在分子、原子的微观层面上研究物质性质的学科，因此，化学概念对中学学生来讲就更加难以理解[1]。现在部分化学概念的教学，存在着“灌输式”教学的现象，教师更加重视概念本身的知识内容，所以直接给出概念，然后针对关键点采用讲授的方法，让学生采用题海战术理解概念后记住。然而，核心素养的形成离不开具体的化学知识的学习，化学知识(概念、原理)的学习不能以记忆为目的，而是要重视概念的迁移运用价值，如果能够将概念的学习融入到具体情境中，激发学生学习的热情，拉近化学学习和真实生活的距离，会更符合学生核心素养发展的需要。

1 化学概念教学的策略

1.1 调整教学策略，制定基于素养的教学目标

新课程理念下，化学概念的学习不仅是对浅表性的、散点式的“客观真理”或“固定事实”进行梳理记忆，而是需要深入理解和应用的。只有将概念同化进自己的认知结构中，并且联系真实的、多样化、生活化的情境，才能转化和提升为学科观念，并且在此过程中形成学科思维和科学的态度，才具有迁移应用的价值，才能转化为分析和解决问题的能力，进而转化为核心素养。化学概念对高中生而言并不陌生，经过初中阶段的学习，他们对化学概念已经有了基本的认识，在高中阶段的学习过程中，教师要清楚地了解学生对概念的认知程度，把握好新旧知识之间的联系，进一步制定出适合学生学科核心素养发展的目标。比如学生在学习氧化还原反应时，初中时期学生已经学习过氧化反应，并且认为氧化反应是有氧气参与的化合反应，教师要做好知识衔接工作，制定有效的目标[2]。

1.2 创设建构性的教学情境

建构主义学习理论认为：情境是学习者开展建构学习的要素之一。《普通高中化学课程标准(2017年版)》要求教师要创设真实且富有价值的问题情境[3]，同时也提供了丰富的情境素材建议，比如有关化学发现的故事、有关理论发展的史实、化学研究技术及应用等，教师在教学过程中，可以选择的具有一定的趣味性、实用性、真实性的素材作为教学情境，以确保学生能够有兴趣积极主动地参与到教学活动中，并能有效地完成学习任务。另外，教师可以从生活中常见的或者影视剧中有趣的情境引入新课，这样学生产生共鸣后更容易能发挥其学习的主体性；然后设置相关的问题情境，不断激发学生的求知欲，引导他们一步步理解相关概念的内涵；最后让学生思考相关概念知识在生产生活中的应用，培养其社会责任。合理运用概念形成、概念转变等多种方式组织教学，帮助学生形成更加丰富和合理的认知结构[4]。

1.3 借助实验辅助教学

启发式的演示实验能有效地增长学生的知识，也有助于提高学生善于思考、勤于动手、勇于实践的能力，促进学生的学习热情。高中化学的教材中设计了教师演示实验，探究实验和学生分组实验等，化学课程标准中也提出了建设性的实验实施建议，利用好这些资源，能够有效的帮助教师提高抽象概念的教学效果。

2 教学探索——氧化还原反应本质

2.1 内容分析

“氧化还原反应”是学生在学习化学过程中遇到的一个抽象的化学概念，位于人教版高中化学教材必修一第一章“物质及其变化”中的第三节，在中学基本概念和基本原理中占有极其重要的地位，这节内容是后续金属及其化合物性质、非金属及其化合物性质、原电池、电解池等知识学习的基础。因此，“氧化还原反应”和整套高中化学教材的知识体系是紧密联系在一起的，学生对本节课掌握的好坏直接影响以后的化学学习。

2.2 素养目标

(1)学会根据化合价判断氧化还原反应，从宏观到微观逐步理解氧化还原反应的本质；

(2)能够用单线桥、双线桥表示氧化还原反应，体会化学变化中的平衡思想；

(3)理解氧化反应、还原反应是同时发生的，学会用对立统一的辨证唯物主义观看待问题；

(4)通过氧化还原反应概念的演变，培养用发展的眼光、科学的态度、勇于探索的品质学习化学。

2.3 设计思路

以“素养为本”为出发点，以科学概念的构建为线索完成对氧化还原反应的教学，包括氧化还原反应的本质及其简单应用，主要有以下几个要点：

(1)以17世纪末的燃素学说到现在普遍认同的电子转移理论的历史发展轨迹为情境线，从宏观到微观对氧化还原反应的本质进行探究和推理，寓知识学习在科学史情境中展开，学生置身科学史中，以科学家的身份和视角发现问题、探究分析、辩证思考、归纳总结科学的本质。

(2)构建历史情境线、知识线、表征线融合的教学结构，实现教学的层次性和思维性。通过历史线创设情境[5]，营造思考的氛围，调动学生学习兴趣和积极性，熟悉知识演变过程；通过知识线的教学，让学生对知识有全面理解和系统认识；通过表征线的引导，让学生学会用归纳总结的方法学习新课。

(3)创设建构性的实验情境，让学生透过实验现象感受到电子转移过程，在实验中加深对抽象该男的理解，促进学生对“真实的、有趣的化学”的感悟，为日后的学习做铺垫。基于以上分析，设计本节课的教学环节见表1。

表1 氧化还原反应教学环节表

3 新课讲解流程

3.1 燃素学说与氧化学说

【历史情境线】1699年燃素说创始人贝歇尔提出：燃烧是一种分解作用，可燃物-油土=石土，1703年，贝歇尔学生施塔尔完善燃素说，改“油土”为“燃素”。1774年，拉瓦锡用锡和铅做了著名的金属煅烧实验，得出金属与空气中某些成分发生了化和反应的结论，建立了燃烧的氧化学说(燃烧的本质是物体与氧的化合)，推翻了统治化学界达百年之久的燃素学说。

【知识线】从得失氧角度分析氧化还原反应。

【表征线】

【结论】氧化反应是物质与氧化合的反应，还原反应是物质分离出氧的反应。

3.2 化合价理论

【历史情境线】1852年英国化学家弗兰克兰提出：不管原子结合的原子的特性如何，吸引元素的化合能力(后称为化合价)总是为相同数目的结合原子所满足，并总结出一些元素的常见化合价，这就是著名的化合价理论。

【知识线】从化合价升降角度分析氧化还原反应。

例如：H2+O2→ H2O 和H2+Cl2→ HCl

Na+O2→ Na2O和Na+ S → Na2S

后面的反应虽然没有氧气的参与，但一定会或多或少的跟氧化反应之间具有一些关联，根据化合价理论会发现上述一类的反应都有一些共同点，就是都存在元素化合价的升高和降低。以Fe和CuSO4的置换反应为例，虽然反应没有得氧、失氧但反应前后铁元素化合价从0价升到+2价，铜元素化合价从+2价降低到0价。

【表征线】

【结论】氧化反应是元素化合价升高的反应，还原反应是化合价降低的反应。

3.3 电子转移理论

【历史情境线】意大利医生和动物学家伽伐尼用金属解剖器材解剖青蛙腿外露神经时发现青蛙腿抽搐并且观察到电火花，认为青蛙腿内部存在一种特殊的电流，称之为“动物电”。不久之后，意大利物理学家伏特认为青蛙腿本身并不存在电流，而是金属解剖仪器产生了电流，之后他就用锌板、银板和食盐水做成了著名的伏打电堆，随着电学的由宏观向微观的发展，汤姆逊发现了电子。在此基础上，人们把化合价的升降与原子最外层电子的得失或共用联系起来。

【知识线】从电子转移角度认识氧化还原反应。

从原子结构来看，钠原子最外层有1个电子，失去后带一个单位的正电荷；氯原子的最外层有7个电子，得到一个后带一个单位正电荷，这样双方就都达到了8电子稳定结构。

反应中钠元素化合价从0价升高到+1价，被氧化；氯元素化合价从0价降低到-1价，被还原。

【表征线】

【结论】氧化反应是失去电子的反应，还原反应是得到电子的反应。

4 结 语

“素养为本”的概念教学，需要打破传统的授课模式，不能只限于对化学基本概念、理论等的单一讲述，更重要的是在兴趣的支配下引导学生积极思考，促使学生在原有的基础上建立知识结构，更深层次地理解和掌握知识，鼓励学生主动参与到教学过程中来，学生在掌握知识的同时，他们的智力得到增长，兴趣得到培养，为今后的学习和发展奠定基础。