摘要：化學(xué)素養(yǎng)所包含的中學(xué)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的學(xué)科知識、學(xué)科能力、學(xué)科思想，是學(xué)科體系三個基本要素。文章探討了化學(xué)思想的內(nèi)涵、功能，指明化學(xué)思想對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)具有“方向標(biāo)”的引領(lǐng)作用，并以人教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》“第四章電化學(xué)基礎(chǔ)”為例，揭示隱含在教材中的化學(xué)思想的內(nèi)容、方法和層次，探討教師如何將所揭示的化學(xué)思想轉(zhuǎn)化為對課程教學(xué)的引領(lǐng)，推進教學(xué)的有效性。

關(guān)鍵詞：化學(xué)思想；化學(xué)素養(yǎng)；科學(xué)探究

文章編號：1008-0546（2016）08-0058-03 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.08.020

一、化學(xué)思想引領(lǐng)課程教學(xué)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》指出“高中化學(xué)課程在九年義務(wù)教育的基礎(chǔ)上，以進一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨”?；瘜W(xué)思想是教師引導(dǎo)學(xué)生對化學(xué)基本事實進行化學(xué)思維的基本認知角度、出發(fā)點，所依據(jù)原則或檢驗標(biāo)度；體現(xiàn)教學(xué)主體對化學(xué)規(guī)律的本質(zhì)認識和認知結(jié)構(gòu)形成的一種總的看法和觀點。化學(xué)思想包含化學(xué)觀、認識論、方法論以及滲透在化學(xué)知識結(jié)構(gòu)（概念、判斷、推理等）各個層面的物質(zhì)觀、元素觀、微粒觀、物質(zhì)變化觀、物質(zhì)分類觀、物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)價值觀[1]。這些思想觀念客觀地蘊含于化學(xué)知識與技能之中，教師的任務(wù)在于從教學(xué)材料中充分挖掘隱含的思想觀念，合理的開發(fā)運用，引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)知識與技能進行啟發(fā)、探究，著眼于使學(xué)生獲得深刻理解知識和技能的化學(xué)思維方式，在頭腦里建立相關(guān)的化學(xué)觀念，然后運用這些思想、觀念在具體情境中的遷移應(yīng)用，主動建構(gòu)新知識、新技能，求解新問題。這正如美國杰出科學(xué)教育專家拜比（Rodgr W. Bybee）對科學(xué)素養(yǎng)的解釋[2]：學(xué)習(xí)者能夠恰當(dāng)運用科學(xué)和技術(shù)術(shù)語，依據(jù)科學(xué)思想、方法、原理，采取科學(xué)的思維方式，最終做到不僅能夠理解科學(xué)中各主要學(xué)術(shù)領(lǐng)域的歷史以及科學(xué)與技術(shù)的性質(zhì)，而且能夠運用科學(xué)知識和技能解決個人生活和社會生活中的問題、做出明智判斷與抉擇?？梢?，化學(xué)思想在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)中具有“方向標(biāo)”的引領(lǐng)作用，應(yīng)成為科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，也是課程目標(biāo)實施和達成的最高追求。

教師在教學(xué)中充分發(fā)掘教學(xué)內(nèi)容所蘊含的化學(xué)思想，引領(lǐng)課程教學(xué)，不僅能有效而深層次地認識化學(xué)事實的本質(zhì)和規(guī)律，而且賦予教學(xué)以化學(xué)知識為載體，發(fā)展思維能力，開發(fā)學(xué)生的潛能的有效動力，其育人的潛在價值是不言而喻的。因此，化學(xué)思想應(yīng)成為教師有效教學(xué)的“點金之術(shù)”。要求化學(xué)教師在課程教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，著力對教材內(nèi)容進行科學(xué)思維，對蘊含于教學(xué)內(nèi)容中的過程、觀念、方法提煉出來，自然地將化學(xué)知識的學(xué)習(xí)融合到相關(guān)的生活、化學(xué)現(xiàn)象和解決具體問題的教與學(xué)的全過程。讓化學(xué)思想在自己的教學(xué)實踐中開花、結(jié)果[3]。這正如德國著名物理學(xué)家、諾貝爾獎獲得者馮·勞厄（M.vonlaue）所說：“教育給予人們的無非是當(dāng)一切已學(xué)過的東西都忘記后所剩下來的東西?！蔽覀冋J為：當(dāng)今化學(xué)課堂教學(xué)的發(fā)展，用化學(xué)思想引領(lǐng)，教會學(xué)生通過化學(xué)知識的學(xué)習(xí)，學(xué)會從化學(xué)的視角認識事物和探究問題的科學(xué)過程、方法、觀點、思維方式，應(yīng)成為評價教師的有效教學(xué)和學(xué)生學(xué)業(yè)成就的出發(fā)點和歸宿。

二、挖掘教材中蘊含的化學(xué)思想

基于上述認識，以《化學(xué)反應(yīng)原理》（人教版）第四章電化學(xué)基礎(chǔ)為例，分析揭示“電化學(xué)基礎(chǔ)”知識體系所蘊含的化學(xué)思想，用以指導(dǎo)科學(xué)構(gòu)建化學(xué)思想引領(lǐng)的課程教學(xué)?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出，立足于學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代生活和未來發(fā)展的需要，著眼于提高21世紀(jì)公民的科學(xué)素養(yǎng)，構(gòu)建“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態(tài)度與價值觀”相融合的化學(xué)課程目標(biāo)體系。知識不再是教學(xué)的唯一追求，更重要的是著眼于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)等，并且可以通過學(xué)生所形成的學(xué)科思想、學(xué)科能力和方法，促進對化學(xué)知識的獲取。

“電化學(xué)基礎(chǔ)”是在必修教材內(nèi)容和選修《化學(xué)反應(yīng)原理》前三章（化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡、水溶液中的離子平衡）的基礎(chǔ)上展開的討論。它運用物質(zhì)、能量在一定條件下相互轉(zhuǎn)化的思想，用實驗和歸納推理的方法，介紹了化學(xué)能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化的條件、裝置、電極反應(yīng)、電解質(zhì)溶液中離子的移動方向。

結(jié)合宏觀實驗現(xiàn)象和微觀粒子的運動方式，進行分析、推斷、歸納提煉，形成化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的條件、裝置特征、電極反應(yīng)的表征，自然地提升并得到相關(guān)原電池概念、原理的本質(zhì)性認識。在這個過程中，培養(yǎng)學(xué)生的變化觀、微粒觀、實驗觀、元素觀和化學(xué)價值觀。

而電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化，則是貫穿整個電化學(xué)的又一大主線。一方面，從化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化，揭示原電池的工作原理，認識該原理應(yīng)用于化學(xué)電源，以及金屬腐蝕的原理和防護。另一方面，從電能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，認識電解精煉和電鍍，以及在金屬防護中的應(yīng)用。能量轉(zhuǎn)化是以物質(zhì)轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)的，可以結(jié)合能量、物質(zhì)轉(zhuǎn)化來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

按照以上思路，設(shè)計、落實“培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)”的課程理念，充分挖掘教學(xué)素材中蘊含的化學(xué)思想。踐行用化學(xué)科學(xué)思想觀念，引領(lǐng)并整體把握知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀的教學(xué)體系，主導(dǎo)課堂教學(xué)過程，使教學(xué)更為有效的基本思路。如圖1：

三、教學(xué)設(shè)計過程

在教學(xué)設(shè)計的過程中，以“培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”作為教學(xué)的追求，根據(jù)課程目標(biāo)，充分挖掘課程標(biāo)準(zhǔn)中所包涵的學(xué)科思想。并將通過具體的教學(xué)設(shè)計，轉(zhuǎn)化為學(xué)生的學(xué)科能力、方法。下面，將以“原電池”為例，設(shè)計教學(xué)過程（教學(xué)流程見圖2）：

環(huán)節(jié)一：播放水果電池視頻，視頻中主人公在為橙子的酸性糾結(jié)時聯(lián)想到原電池中以酸作為電解質(zhì)溶液，組成原電池的實驗，決定用約2380個橙子瓣組成原電池，給手機充電。視頻中橙子給手機充電應(yīng)用的是什么原理？

設(shè)計意圖：一方面通過震撼的情景吸引學(xué)生注意，激活對原電池的記憶，導(dǎo)入課堂。另一方面啟示學(xué)生，化學(xué)存在于平常的生活中，可以將化學(xué)應(yīng)用于生活中解決我們的難題。

環(huán)節(jié)二：（演示實驗）以銅、鋅和稀硫酸組成單液原電池。

問題1：形成原電池的條件有哪些？

問題2：哪種材料作負極、發(fā)生什么反應(yīng)？電極方程式如何書寫？

問題3：電子的移動方向？溶液中陽離子、陰離子的移動方向？

問題4：該反應(yīng)過程中是否伴隨著能量的變化？是從什么能轉(zhuǎn)化為什么能？

設(shè)計意圖：以必修Ⅱ的單液原電池作為切入點，幫助學(xué)生回憶原電池的工作原理，以物質(zhì)的轉(zhuǎn)化作為載體，引導(dǎo)學(xué)生從微觀、宏觀、符號等方面認識原電池。從實驗出發(fā)，形成直觀感受。

環(huán)節(jié)三：單液原電池的缺陷。

問題1：從宏觀上看，電流是否穩(wěn)定？原電池的負極有什么現(xiàn)象？

問題2：從微觀的角度來看，為什么負極上也有氣泡產(chǎn)生？

問題3： 從能量的角度來看，能量的轉(zhuǎn)換效率高嗎？

問題4：如果需要設(shè)計一個高效的原電池，最起碼需要避免哪些問題？

設(shè)計意圖：從宏觀、微觀的角度觀察認識單液原電池的不足，并從能量的角度認識到，單液原電池的轉(zhuǎn)化效率不高，為后續(xù)改進原電池明確改進的方向。

環(huán)節(jié)四：（演示實驗）分析雙液原電池。

問題1：鋅片與稀硫酸是否直接接觸？當(dāng)閉合開關(guān)時，導(dǎo)線上是否會有電流通過？

問題2：鹽橋的作用是什么？（信息材料——鹽橋的作用）

問題3：該裝置是否滿足形成原電池的條件？正極、負極材料分別是什么？電子的流動方向？電極方程式如何書寫？溶液中離子的移動方向？電流的流動方向？

問題4：觀察、比較單液電池和雙液電池上的電流計指針偏轉(zhuǎn)情況，有什么異同？

問題5：如果斷開開關(guān)，鋅片是否仍會溶解？你從中得到什么啟示？試從能量轉(zhuǎn)化的角度比較單液和雙液電池的優(yōu)缺點。

設(shè)計意圖：由于雙液原電池的設(shè)計需要建立在學(xué)生對原電池工作原理非常熟悉的基礎(chǔ)之上，因此，在課堂教學(xué)中需降低難度。演示雙液原電池的實驗，通過引導(dǎo)學(xué)生從宏觀角度去觀察雙液原電池裝置，讓學(xué)生直觀認識到雙液原電池的可行性，再通過設(shè)計關(guān)鍵問題，引導(dǎo)學(xué)生從微觀和符號角度分析原電池工作原理，幫助學(xué)生建構(gòu)相關(guān)表征。同時，經(jīng)過單液、雙液原電池的實驗演示，不僅讓學(xué)生在頭腦中的理解和認識得到確認，還可以在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生“進行假設(shè)并通過實驗進行驗證分析”的科學(xué)探究意識。

環(huán)節(jié)五：設(shè)計雙液原電池。

設(shè)計意圖：為強化學(xué)生對原電池工作原理的理解和記憶，設(shè)計課堂活動，讓學(xué)生學(xué)以致用?？紤]到不同層次的學(xué)生的接受能力，筆者設(shè)計了兩個不同的反應(yīng)，供學(xué)生選擇。

四、結(jié)論

課程教學(xué)需要先進的課程理念，需要體會課程內(nèi)容中蘊含的化學(xué)思想，并以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)作為教學(xué)的首要目標(biāo)。教師在教學(xué)過程中首先要挖掘教材內(nèi)容中蘊含的化學(xué)思想，圍繞三維教學(xué)目標(biāo)精心設(shè)計教學(xué)過程。

參考文獻

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[2] Bybee，R. Achieving scientific literacy： From purposes to practices[M]. Portsmouth，NH：Heinemann，1997

[3] 鐘立.科學(xué)素養(yǎng)中化學(xué)素養(yǎng)的探析與培養(yǎng)[J].化學(xué)教育，2013，（11）：3-5