基于核心素養培養的高中化學教學設計與實踐

李香艷　王朝暉　張賢金

摘 要 根據“工業合成碳酸鈉”的內容特點，以化學史的發展為主線，設計“自主設計”“經典模仿”“繼承與發展”等階段，引導學生 像科學家一樣思考并解決問題，在教學過程中落實核心素養，并提出基于核心素養培養的教學建議：真實情境、教學任務、 教學評一體化。

關 鍵 詞 化學學科核心素養;教學設計;化工生產;純堿工業

依據《普通高中化學課程標準（2017年版）》，高中 化學學科核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化 觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“科學探究 與創新意識”“科學態度與社會責任”?；瘜W學科核心 素養是學生通過化學學科學習而逐步形成的正確的 價值觀念、必備品格和關鍵能力。因此，高中化學教 師應改變教育觀念，將培養學生的化學學科核心素養 作為終極目標，在實際教學中滲透化學學科核心素 養，從而為社會培養真正的人才。筆者以“工業合成 碳酸鈉”為例，在借鑒王欽忠、高明教學案例的基礎 上，^[1]以“發展學生核心素養”為指導思想，設計了一 節公開課，以期能為發展學生的核心素養做一些 嘗試。

一、基于核心素養培養的教學設計

1.?教學思路設計

純堿工業是發展較早且至今仍然非常重要的基 礎化學工業之一。在化學工業發展史上，侯氏制堿法 的創立是技術繼承與創新的典范，也是中華民族對世 界化工技術發展的杰出貢獻。

本節課以化學史的發展為主線，通過“自主設計” “經典模仿”“繼承與發展”等階段，引導學生像科學家 一樣去思考問題及解決問題，切身感受侯德榜在氨堿 法的基礎上對純堿制造技術的創新，幫助學生形成 “創新意識”，并通過介紹侯氏制堿法出現的歷史背 景，讓學生感受我國偉大化學工作者堅韌不拔、勇于 創新的優秀品質，滲透“科學態度”的培養，及“社會責 任感”的形成，同時通過學生在一節課中不斷地對比、 評價工業流程圖，幫助學生建構化工思維模型，最后 通過練習鞏固，應用該模型，形成學生的“模型認知” 核心素養。

2.?教學目標設計

新一輪課標的修訂，提出以“核心素養”融合并統 領“三維目標”，以“學科核心素養培養為目標”的課堂 教學，應該圍繞核心知識、關鍵能力和核心品質三個 方面展開有效教學，^[2]因此將教學目標設定如下：

（1）核心知識目標

知道純堿是一種重要的基本化工原料，能說明氨 堿法制堿的化學原理和主要生產步驟并能寫出相應 的化學方程式;理解工業上利用物質的溶解度、同離 子效應等相關知識來分離、提純物質的方法。

（2）核心能力目標 幫助學生改變科學思維，以化工視角認識化工合 成及評價工業流程，從而建構化工思維模型;通過該 模型的建構過程，滲透模型建構思想，幫助學生養成 發現模型、建構模型并運用模型解決問題的能力。

（3）核心品質目標 通過“自主設計合成碳酸鈉工業流程”的環節，讓 學生體驗當一次化學工作者，從而激發學生的學習興 趣及探究欲;通過兩個經典流程圖的學習，讓學生感 受化學家的智慧，欣賞化學之美，激發學生學習化學 的興趣;通過兩種經典制堿法的對比，滲透綠色化學 觀、物質循環利用觀、能源綜合利用觀等思想;通過介 紹侯德榜的生平事跡及對我國化工生產的貢獻，讓學 生領略科學家嚴謹求實的科學態度和無私高尚的人 格，激發學生的愛國熱情;通過介紹侯氏制堿法出現 的歷史背景，讓學生感受我國偉大化學工作者堅韌不 拔、勇于創新的優秀品質。

設計意圖：完全抽象的知識是弱情境甚至是無情 境的，而素養是全情境的。^[3]因此，與生產生活實際相 聯系的內容一直以來都是學生的學習興趣點，讓學生 感受到學有所用，并能開拓眼界、發現日常生活中常 見的物質的多種用途，彰顯化學科學的社會價值，激 發學生的學習興趣及探究欲，積極主動設計合成路 線，體驗當一次科學家，重走科學家走過的路，感受科 學探究的歷程，從而培養學生的問題解決能力和實踐 創新能力，強化學生的探究意識、社會責任感和科學 精神。

從課堂實際看，學生對NazCOj的用途了解較少， 當教師介紹完NazCOj的實際用途及每年我國對純堿 的具體需求數據后，學生感受到制造純堿的必要性和 重要性。因此，當教師布置任務讓學生自主設計合成 路線后，學生的熱情很高。從學生的設計成果及相互 評價環節來看，一部分學生的頭腦中已有初級的、樸 素的化工思維，如知道應選擇廉價易得的原料、物質 的循環利用、工業廢物的處理等;還有學生提出“逆推 法”，即從元素組成上看，要制得NazCOj，應選擇含有 Na⁺和CO3^2-的原料，即從元素角度分析要得到產物需 尋找具有相同元素的反應物，即元素守恒觀，可為后 面的原子利用率打下基礎?？梢?，學生頭腦中已有一 些簡單的化工思維，適度地引導學生總結出化工合成 中應注意的問題、總結如何評價一個化工流程，初步 形成化工思維模型。

設計意圖：氨堿法即索爾維制堿法是人類歷史上 最經典的制堿法之一，將經典的氨堿法（見圖 1）展示 給學生，教師通過設置“問題鏈”（問題1：氨堿法選擇 了什么原料？問題 2：氨堿法的核心反應是什么？問 題 3：氨堿法的產物有哪些？問題 4：作為化工流程氨 堿法的優缺點是什么？）引導學生利用已有化工思維 模型評價氨堿法的流程，欣賞整個設計的精妙之處： 如原料NaCl、CaCO₃選擇廉價易得的海鹽和石灰石、物 質（NH₃、CO₂）實現了循環利用等;學生在討論交流中 基本可發現這兩個明顯的優勢及廢物CaCl₂的問題， 在教師的引導下，能從原子利用率的角度分析CaCl₂ 的影響，即來自于原料NaCl、CaCO₃的一半CaCl₂作為 工業產物，沒有得到運用，因此成為廢物，污染環境， 且造成原子利用率低，是氨堿法最明顯的缺點。此環 節的設置可引導學生更加細致地評價流程，繼續完善 化工思維模型。對于CaCl₂可作為融雪劑的用途可作 為信息提供給學生，引導學生用發展的眼光看待 事物。

對于氨堿法原理的介紹，可通過信息的形式提 供。在不同溫度下的溶解度表（表1）及溶解度隨溫度 變化圖（圖2）提供給學生，再通過設置“問題鏈”，引發 學生的思考：問題1：為何選擇飽和N aC l溶液？問題 2 ：先通NH₃還是CO₂，為什么？問題3 ： NaHCO₃為什么 要標沉淀符號？這三個問題要求學生從微觀層面分 析反應原理，教師可從電離平衡、化學平衡移動、物質 溶解度、同離子效應等方面，引導學生分析反應原理， 認識反應的本質，感受科學家在設計工業合成路線時 應考慮的種種因素，切身感受科學探究過程。

“科學態度與社會責任”是化學學科的實踐能力， 是對化學學科價值很好的詮釋。比利時化學家索爾 維是一個偉大的化學家，他不僅發明了索爾維制堿 法，降低了制堿成本，提高了純堿產率，同時他也是索爾維會議的資金支持者，他對科學的貢獻很大。因此，向學生介紹索爾維及其生平事跡可培養學生的社。

設計意圖：聯合制堿法（見圖3）是將純堿的制造 與合成氨生產聯合起來的一種方法。這種聯合生產 的方法是化學工業的發展方向，縮短了生產流程，節 省投資，降低生產成本，減少環境污染，有利于可持續 發展，在化工生產中具有普遍意義。將聯合制堿法的 精髓“聯合”介紹給學生，讓學生感受到化學工作者的 智慧及創新精神，完善化工思維模型。

聯合制堿法即侯氏制堿法，是侯德榜先生及其團 隊智慧的結晶，該流程在繼承氨堿法優點的基礎上， 對其進行了改良，引導學生發現其不同，滲透用發展 的眼光看問題，從索爾維制堿法產生的大量工業廢 物，到侯氏制堿法的零污染零排放，科學家們在不斷 地改進方法，以期用好化學這把“雙刃劍”，讓它更好 地為人類服務，實現“綠水青山”的夢想。

化學史是讓學生切實體驗嚴謹的科學態度、科學 精神的一種很好的形式。通過介紹侯德榜的相關生 平事跡及侯氏制堿法出現的歷史背景，即侯德榜是如 何在艱苦的環境下因地制宜、改良氨堿法最終形成聯 合制堿法的化學史部分，正是化學學科核心素養中 “科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”的完 美呈現。從實際課堂來看，這部分化學史的介紹掀起 了課堂氣氛的小高潮，對增強民族自豪感及自信心起 到了很好的效果。

設計意圖：本節課在“自主設計?經典模仿?繼 承與發展”的過程中不斷完善化工思維模型（如圖 4）。 模型的應用是模型中最重要的部分。因此，帶領學生 應用所學的化工思維模型來分析具體題目，再次鞏固 所學模型，達到學以致用的目的。同時在本節小結 中，引導學生從從核心知識、核心能力以及核心品質 角度總結這節課的收獲，培養學生“每課有反思，每天 有反省，每周有總結”的好習慣。

二、基于核心素養培養的高中化學教學建議 核心素養不是一朝一夕就可以培養形成的 ，它需 要一個長期的、潛移默化的過程，需要各個學段、各個 科目的教師相互協同、共同培養，實現核心素養由初 級到高級的逐步累加效應，從而培養真正的具有核心 素養的人?；瘜W教師在化學教學中應結合化學學科 的特點，選擇豐富多樣的教學素材，從而為核心素養 的培養貢獻自己的一份力。

基于真實情境培養核心素養

真實情境是完成教學過程的重要載體，讓學生置 身于真實的情境中，成為知識的主動參與者、主動探 索者，而不是知識的被動接受者，對于學生學習的積 極性、主動性都有很好的激勵作用，同時對于學生核 心素養的培養具有重要意義。本節教學設計中，以純 堿在工業生產及生活中應用廣泛為起點，讓學生在真 實情境中開啟化工合成之路，在自主設計、經典模仿、 化學史介紹中不斷感受化工生產真實情境中的各種 因素，真實感受化工合成的過程，體驗化學工作者的 工作日常。課后學生普遍反映本節課真實有趣，讓他 們感受到了化學的魅力和價值。

2.?設計學習任務發展核心素養 學習任務的完成是學生核心素養培養的重要過 程，教師在教學過程設計環節應充分融入核心素養， 通過學習任務的完成過程，培養學生的核心素養。本 節教學設計中，共設計了4個教學環節，而這4個教學環節均有不同的核心素養任務，如表2所示。

教師通過四個教學環節的實施，完善了化工思維 模型，同時利用化學史的介紹，讓知識更立體更生動。 很多學生課后均表示要以侯德榜為榜樣，為祖國的強 大貢獻自己的一份力。

3.?教學評一體化落實核心素養

教學評價應重視過程性評價，應滲透在各個教學 環節中。本節教學設計中，設計評價方式有自我評 價、組內互評、教師點評等多種評價方式相結合，以過 程性評價為主，如環節一中讓學生自主設計合成碳酸 鈉，學生在展示設計思路的過程中，教師應及時發現 閃光點進行鼓勵及肯定，同時在生生互評中，也可對 評價者的評價角度等進行肯定及鼓勵，積極的評價能 引導學生朝著目標前進，激發學生的探索欲望，提升 學生的科學探究能力，進而培養核心素養。

參考文獻：

[1]王欽忠，高明.淺議中學化學教學聯系化工案例的思 考與實踐[J].化學教學，2018（2）.

[2]劉凱，張賢金，吳新建.化學核心素養培養的課堂效度

評析一以“化學平衡的移動”為例[J].化學教育，2017（5）.

[3]楊健，徐曉燕，金弢.PISA的啟示：探索從知識到素養 的教學路徑[J].化學教學，2015（1）.

（責任編輯：張賢金）