黃華文（永安市第一中學，福建永安366000）

基于化學核心素養(yǎng)的高三化學復習課設計
——以“平衡常數復習”為例

黃華文
（永安市第一中學，福建永安366000）

化學核心素養(yǎng)是考試目標及課堂教學目標的靈魂，理解化學核心素養(yǎng)的內涵，領會化學核心素養(yǎng)、考試目標、課堂教學目標三者的關系，才能在高三復習課設計中以促進學生化學核心素養(yǎng)發(fā)展為根本展開教學。以“平衡常數復習”設計為例，闡述從單元課程內容視角構建“化學基本觀念”，從模型構建實現“化學過程”，從化學的價值意義產生正確的“化學態(tài)度”。通過以上三個維度實現化學核心素養(yǎng)在高三化學復習課中的滲透培養(yǎng)。

化學核心素養(yǎng)；高三復習課；平衡常數

國家教育部提出發(fā)展核心素養(yǎng)的育人終級目標。然而，當前高三復習課更多關注考試目標，教學中注重再現知識、完善知識體系，忽視學生在知識遺忘后留下的對化學的“感覺”，這種“感覺”即為“化學核心素養(yǎng)”。在高三復習過程中如何繼續(xù)促進學生化學核心素養(yǎng)的形成？在復習過程中關注化學核心素養(yǎng)培養(yǎng)是否會弱化考試目標達成？實現考試目標一定需要關注化學核心素養(yǎng)培養(yǎng)？化學核心素養(yǎng)與考試目標、課堂教學目標之間有何關系？下面筆者以“平衡常數復習”為例來談談。

一、化學核心素養(yǎng)的內涵及與考試目標、課堂教學目標的關系

1.化學核心素養(yǎng)的內涵

化學核心素養(yǎng)是人在化學領域所具有的內在特征，體現人在處理和分析問題的視角和方式，由“化學基本觀念、化學過程、化學在生活中應用、對化學的態(tài)度”4個維度構成，這4個維度搭建一個核心素養(yǎng)立體的結構模型（見圖1），其體積大小決定核心素養(yǎng)內涵的容量。［1］“化學基本觀念”是指學生在學習和理解化學知識的基礎上逐步建立的化學核心觀念和化學思想，表現為學科知識和學科思想兩部分內容；“化學過程”是指在活動過程中養(yǎng)成的化學獨有學科研究方法、思維方式、行為習慣等學習和研究的能力，在今后發(fā)展中，能運用化學學科內在的“發(fā)現規(guī)律的邏輯”去分析生活實際問題和研究科學問題，表現為學科表征技能、實驗技能、邏輯思維、探究能力等；“化學在生活中的應用”和“對化學的態(tài)度”體現獲取信息、溝通協作、處理現實問題的能力，及對化學學科應用價值的認識，由此而生的對化學興趣和主動學習化學的熱情。［2］

2.化學核心素養(yǎng)、考試目標、課堂教學目標三者關系

形成化學核心素養(yǎng)是對化學教學提出的育人目標，是學生外在和內涵兩個方面的綜合要求，宏觀調控考試目標和課堂教學目標；考試目標是依據化學核心素養(yǎng)的要求，針對各階段教學結果進行評價作出的要求，主要包括知識、技能、能力3個方面；課堂教學目標是一節(jié)課短期目標，可根據所處的環(huán)境進行調整，具有時效性，是化學核心素養(yǎng)和考試目標落實于課堂的細化要求。［3］其三者的關系如圖2。由此可見，化學核心素養(yǎng)在教學中，課堂教學目標是基礎，學生只有在儲備一定知識與技能的基礎上，才能形成化學核心素養(yǎng)中“化學基本觀念”，為學生思維遷移提供依據和藍本；只有參與“過程和方法”創(chuàng)設的活動中，才能生成能力，養(yǎng)成從化學角度看待和分析問題的習慣，實現“化學過程”，達到考試大綱能力要求；只有帶領學生領略化學奧妙、神奇、偉大，感受化學帶來的正面“情感”，才能產生正確“對化學的態(tài)度”。

二、基于化學核心素養(yǎng)的復習課設計策略

1.從單元課程內容視角構建“化學基本觀念”

單元課程內容的設定是為了達到新的教學目標，從一些特定角度，如提取信息能力、識圖能力、模塊知識、實驗技能等，借助一定的規(guī)律或主線將一些相關的內容放在一起，重組后構建出新的單元。［4］復習教學對象的知識、能力水平高于新課，站在學科系統和育人高度，從單元課程視角整合復習內容，有利于形成化學觀念。如為了提高學生書寫方程式的能力，將陌生情境方程式、離子、電極反應式書寫作為一個單元，從方法聚類角度突破方程式書寫難點；如從概念聚類的角度將教材中相同定義的5個平衡常數（Ka或b、Ksp、Kw、Kh、K）組合為一個單元，建立一個定量衡量化學反應限度的統一概念。

2.從思維建模實現“化學過程”

思維建模是將學習者內在的思維過程顯現化、模式化，這一過程就是摒棄眾多干擾因素，經過篩選，理清主線并簡化為具有廣泛意義的思維模型。在復習過程中，為了達到考試目標，通過構建高考高頻考點和穩(wěn)定題型的解題模型，可提升分析和解決問題的能力，培養(yǎng)提取規(guī)律的推理演繹素養(yǎng)。如抓住基本概念構建平衡常數計算、新型電化學等問題的解題思維模型，培養(yǎng)學生抽象思維建模的能力；抓住元素走向、能量的轉換、物質的去向等分析工業(yè)流程問題，培養(yǎng)學生系統思考解決問題的能力；抓住圖像分析方法構建平衡、物質轉化等圖像問題的解題模型，掌握分析問題的基本方法等。

3.從化學的社會價值產生正確的“化學態(tài)度”

教師復習時往往忽略掌握科學知識的意義，才使學習素然無味。復習課如果將揭示化學知識背后的故事和價值作為設計主線，充分運用化學在生活中應用的例子，感受化學知識改善人們生活的意義，認識化學帶給社會的正能量，由此產生熱愛這個學科的情感，和終身學習、研究這個學科的興趣，就能將學生對化學的認識提升到化學學科精神和社會責任感層次上。如通過選擇生活中存在的平衡問題“水垢的成分是什么”“候氏制堿法成功之處，原理是什么”“齲齒應如何防治”等問題，聯系生活讓學生體驗化學的價值，產生正確的化學價值觀。

三、基于化學核心素養(yǎng)的“平衡常數復習”案例分析

筆者在“平衡常數復習”課中體現化學核心素養(yǎng)的內涵，設計3個教學環(huán)節(jié)均以學生的生活世界為起點，立足于生活問題，從特殊到一般建立概念模型、解題模型，通過分析數據，用數據說話揭示反應規(guī)律的本質，達到考試目標和核心素養(yǎng)培養(yǎng)的目標。

環(huán)節(jié)一：對比建模，提煉本質

“對比建?！杯h(huán)節(jié)首先從生活中開水瓶內膽入手，通過幾個小問題橫向對比學生熟悉的Ka、Ksp、Kw、Kh的異同點，領會不同的平衡常數蘊含的相同的平衡特征，學會發(fā)現和提取規(guī)律，建立平衡常數概念模型。這種建模方式有利于學生整理知識，從大量相似信息中提取出共性的東西，有利于在今后科學研究和生活中透過現象發(fā)現規(guī)律。

［問題1］工業(yè)上用葡萄糖與銀氨溶液反應在開水瓶內膽鍍銀，討論回答下列問題。

①銀氨溶液中存在平衡：Ag+(aq)+2NH3(aq)[Ag (NH3)2+](aq)，該反應平衡常數表達式K穩(wěn)=。

②AgCl可溶于氨水中，反應為：AgCl(s)+2NH3(aq)[ Ag(NH3)2+](aq)+Cl-(aq)

已知Ksp[AgCl]=1.45×10-10、K穩(wěn)[Ag(NH3)2+]=1.10× 107，則上述反應K=。

學生運用K的表達式書寫規(guī)則，解答①小題后，回歸基礎，提出“K穩(wěn)[Ag(NH3)2+]有何含義？增大c(Ag+)，K穩(wěn)如何變化？書寫陌生的K表達式要注意什么”，從K的定義進一步理清各平衡常數的共性及關系，追問“電離常數K與其酸根（或陽離子）的Kh、K（水電離）與Kw之間數量上有什么關系”，通過分析對比K的表達式，揭示各平衡常數之間量的關系，建立一個統一的概念，同時為突破學生難點“方程式疊加與各反應K的關系”，解決第②小題做準備。在分析反應的各K分與K總的關系，對比方程式疊加的加減與K的乘除關系，領會方程式“加減或翻倍或減半”對應K的變化是“乘除或乘方或開方”關系，在觀察對比中提煉本質、突破難點。

環(huán)節(jié)二：思維建模，回歸本質

“思維建?！杯h(huán)節(jié)通過解決“工業(yè)磷的化合物的制備條件控制”引導學生觀察圖像，分析溶液中微粒的守恒關系，從圖像中提取有效數據信息，構建“K的計算”解題模型，讓學生學會將復雜問題分解成幾個小問題，回到起點思考，回歸本質解決問題。

［問題2］磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4，可通過H3PO4與NaOH溶液反應獲得，圖3是溶液中含磷各物質所占百分含量與溶液中pH的關系。工業(yè)中為了獲得NaH2PO4產品，將pH調控在a1～b1之間，請計算說明原由。

首先引導學生通過觀察圖像，揭示圖中蘊含的化學信息，弄清圖中曲線表示的是各含磷微粒的量隨pH的變化，曲線交點是兩種微粒含量相等時的pH，接著引導學生寫出H3PO4一級電離常數Ka1={[H+]·[H2PO4-]}/[H3PO4]，因無其他信息，只能在圖中找到[H2PO4-]=[H3PO4]關系的交點A，即可化簡K的表達式，求出lg K1=pHA=a1，又因在任何時刻都有等式lg Ka1=pH1+lg{[H2PO4-]/[H3PO4]}，依據工業(yè)生產主產物為NaH2PO4，需[H2PO4-]〉[H3PO4]，則lg{[H2PO4-]/[H3PO4]}〉0，得pH1〉lg Ka1=a1；同理讓學生從B點粒子數量的關系列出H3PO4二級電離常數Ka2，可得pH2〈lg Ka2=b2，進而解釋原因。為了讓學生拓展學生思維，提出問題3。

［問題3］圖4中b點是“25°C 1.0 L w mol·L-1弱酸HA和0.1mol NaOH固體充分混合反應后的混合液”，圖4曲線是向該混合液中加入HCl氣體或NaOH固體，溶液的pH變化，求25°C時，HA的電離常數K。

若依據題2的模式，無法找到交點，引導學生寫出酸HA的K表達式，從溶液中微粒守恒關系突破各量，找到圖中有效點a(0.1，1.8)和c(0.1，7)，依據c點微粒的電荷守恒、物料守恒關系可知粒子數量關系“[A-]=[Na+]=0.2mol·L-1、[HA]=( w-0.2)mol·L-1”，即可求出K={0.2/(w-0.2)}×10-7，同理依據a點也能求出K。

通過K表達式的變形，構建出“K的計算”解題模型，寫出表達式→找尋數據（圖中點或守恒關系）→求得K→解釋現象。提升圖表信息轉化為化學含義的能力。

環(huán)節(jié)三：分析數據，體驗本質

“分析數據”環(huán)節(jié)圍繞K的含義，設計了一組問題，逐層遞進，從定量角度揭示復分解反應規(guī)律，將電離與水解兩個內容關聯起來，突破鹽與酸反應產物、多組分的微粒濃度大小等疑難問題，讓學生運用化學反應中強弱觀點、主次觀點、優(yōu)先觀點分析問題。

［問題4］運用提供的數據分析下列問題。

表1 部分酸的K、鹽的Ksp

①漂白精主要成分為NaClO，向NaClO溶液中通入過量CO2，產物為何物？

②判斷NaHS溶液中c(S2-)、c(HS-)、c(H2S)的大小。

學生從“強酸制取弱酸”的規(guī)律，遺漏考慮H2CO3的二級電離，容易錯判①中產物為Na2CO3，為了給學生思維提供直觀的依據，先按K從大到小排序（即酸性強弱）：H2CO3〉HClO〉HCO3-，由此可知HCO3-酸性比HClO弱，HCO3-無法進一步與NaClO反應，即H2CO3只能提供一個H+與NaClO反應，只能生成NaHCO3。接著追問“有毒的H2S氣體可用CuSO4溶液檢驗，反應為‘H2S+ CuSO4=CuS↓+H2SO4’，該反應違反‘強酸制弱酸’原則，怎樣解釋”。學生普遍認為該反應是個例外，為了揭示“例外”的反應實質，假設不考慮其他因素，H2S通入溶液后達到飽和，忽略H2S二級電離消耗的n(HS-)，該溶液的[S2-]={Ka2（氫硫酸）·[HS-]}/[H+]≈Ka2（氫硫酸）=1.1× 10-12mol·L-1，在該溶液中要產生CuS沉淀，須滿足c(Cu2+)〉Ksp(CuS)/c(S2-)=1.27×10-36mol2·L-2/1.1×10-12mol·L-1≈1.27×10-24mol·L-1〈〈1.0×10-5mol·L-1，數據表明要產生CuS，溶液中所需的c(Cu2+)非常小，即達到已完全沉淀的量仍能產生沉淀，該反應發(fā)生原因是Cu2+與S2-生成CuS沉淀，導致溶液中c(S2-)減小，促進H2S電離，反應實質是“難溶強弱”規(guī)律，而不是“酸性強弱”規(guī)律。從定量角度揭示“強弱”規(guī)律背后的實質，幫助學生建立經驗規(guī)律是建立在實驗數據的前提。在溶液中存在多個平衡時，學生容易出現混亂，為了傳遞追根溯源和主次觀念設計問題②，從c(HS-)、c(S2-)、c(H2S)的來源分析，三種離子分別來自NaHS完全電離、HS-的水解和微弱電離，從電離程度看完全電離產生離子最多，HS-的Kh=Kw/Ka1(硫化氫)〉Ka2，則溶液中HS-的兩個平衡起主導地位的是的HS-水解，所以c(HS-)〉c(H2S)〉c(S2-)。通過分析數據，挖掘數據背后隱藏的本質，提高數據分析能力，增強采用數據解釋一些生活現象的意識；抓住主要因素、摒棄次要因素分析復雜問題，讓思路明朗化。

［1］劉前樹.試論化學核心素養(yǎng)的結構［J］.化學教育，2016（21）.

［2］楊梓生.研究學科核心素養(yǎng)內涵特性應有的三種基本視角［J］.福建基礎教育研究，2016（8）.

［3］王云生.課堂轉型與學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)［M］.上海：上海教育出版社，2016.

［4］陳益.高中化學單元教學設計的關鍵、核心和重點［J］.化學教學，2011（2）.

（責任編輯：張賢金）

福建省教育科學“十二五”規(guī)劃課題“化學課堂中教師行為有效性的觀察與研究”（項目編號：FJJK15-423）。