◎ 朱 康

國家教育部2014年印發(fā)的《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》中，首次提出“核心素養(yǎng)”概念。緊接著，2016年9月《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》正式發(fā)布，標志著落實立德樹人任務(wù)的落地生根。《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課程標準》）也將學科核心素養(yǎng)作為重要的育人目標，明確提出化學學科核心素養(yǎng)包含的具體內(nèi)容為“宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任”[1]等五個方面。筆者認為“宏觀辨識與微觀探析”要求學生從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的視角認識和解決問題，是化學概念原理的重要體現(xiàn)；宏、微觀的背后體現(xiàn)了化學的動態(tài)變化，因此“變化觀念與平衡思想”是物質(zhì)變化的外在表現(xiàn)；基于證據(jù)進行分析和推理，運用建模的方法來具體描述和解釋實驗現(xiàn)象，使抽象的理論具體化，因此“證據(jù)推理與模型認知”是思維的核心[2]；“科學探究與創(chuàng)新意識”是化學學科核心素養(yǎng)的中心所在，以實驗探究為實踐基礎(chǔ)，在實踐中發(fā)現(xiàn)和提出有研究價值的問題，進而上升到理性認知層面；“科學態(tài)度與社會責任”是價值追求的核心，也是立德樹人的根本任務(wù)，更是學生終身發(fā)展的必要條件。日常課堂教學是發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)的主要陣地?！拔镔|(zhì)在溶解過程中的變化”節(jié)選自滬教版高一化學第一冊第一節(jié)的部分內(nèi)容，是比較好的實驗素材。筆者通過對這節(jié)課的設(shè)計和實施，有意識地去滲透和發(fā)展學生的化學核心素養(yǎng)。

一、教材及學情分析

（一）學情分析

學生在學習本課之前，已經(jīng)知道硫酸銅的物理性質(zhì)、化學鍵與化學反應(yīng)熱效應(yīng)的關(guān)系，常見物質(zhì)如濃硫酸的稀釋過程為釋放熱量、飽和溶液、溶解與結(jié)晶等基礎(chǔ)知識，但是很多知識現(xiàn)階段僅停留在記憶層面，對這些知識背后的原理不甚理解。如何充分利用學生已有的點滴知識，整合已有知識，新知和舊識在認知沖突和碰撞中激發(fā)出思維的火花，運用證據(jù)推理讓認知提升深度，提煉出解決問題的模型，有利于形象地理解概念原理知識。

（二）教材分析

“物質(zhì)在溶解過程中的變化”這節(jié)課的學習是對初中物質(zhì)溶解性認識的延伸和發(fā)展，既為溶解過程的變化和溶解過程熱效應(yīng)完善證據(jù)材料，又為兩者間相互解釋做證據(jù)鏈形成邏輯關(guān)系，為學習化學反應(yīng)的熱效應(yīng)奠定基礎(chǔ)；通過對溶解和結(jié)晶動態(tài)平衡的學習，為將來學習其他平衡理論打下堅實的基礎(chǔ)。

本節(jié)課知識容量較大，知識點之間關(guān)聯(lián)性不強，如何突破常規(guī)教學中的思維慣性，發(fā)揮實驗的最大功能和價值呢？為此經(jīng)過反復思考，筆者選擇了重構(gòu)教材中素材，選擇使用硫酸銅作為載體來設(shè)計本節(jié)課，通過對硫酸銅的挖掘，從水合到擴散的熱效應(yīng)到溶解、結(jié)晶動態(tài)溶解平衡，使得學生集中精力解決一個情境下的多個核心問題，避免了多素材精力分散的問題。

二、教學設(shè)計與實施

（一）情境主線貫穿課堂

在《課程標準》基本理念部分中提出，以發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)為主旨和重視開展“素養(yǎng)為本”的教學。以“素養(yǎng)為本”的教學就是在實際教學過程中積極使用真實的情境，開展以化學實驗為主，多種形式的學習活動，重視教學內(nèi)容知識的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，激發(fā)學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力。本節(jié)課使用了學生非常熟悉的硫酸銅作為本節(jié)課的研究對象，以銅離子的顏色為問題線索，圍繞顏色變化這一宏觀現(xiàn)象背后的深層次原因，作為激發(fā)學生興趣和思維挑戰(zhàn)的種子，從微觀、實驗和邏輯推理等多個化學學科核心素養(yǎng)的方面尋找證據(jù)。在解釋生活中常見現(xiàn)象的過程中，不知不覺中重新認識了物質(zhì)的溶解過程，通過實驗異?，F(xiàn)象的推理分析，揭示溶解產(chǎn)生熱效應(yīng)的原因，溶解的最大限度是一定溫度下的飽和溶液，通過研討，了解溶解和結(jié)晶這對動態(tài)平衡關(guān)系受到環(huán)境的影響。

（二）思維碰撞滲透課堂

本節(jié)課中教師根據(jù)學生的認知水平，創(chuàng)設(shè)一些合理的問題，形成一個螺旋上升的問題鏈條，更有利于思維的碰撞。

教學環(huán)節(jié)一：顏色引發(fā)的思考

師：請同學們觀看圖1，我們向無水硫酸銅粉末中滴加幾滴蒸餾水，產(chǎn)生藍色晶體，請問該藍色晶體應(yīng)該是什么物質(zhì)？說出你的判斷依據(jù)。

圖1

生：該藍色晶體是五水合硫酸銅，其依據(jù)是生成晶體的顏色為藍色。

師：從宏觀角度我們觀察到了物質(zhì)的變化，如果從微觀角度分析，我們知道硫酸銅是由銅離子和硫酸根離子構(gòu)成的，那構(gòu)成五水合硫酸銅的微粒是什么呢？

生：銅離子、硫酸根離子、水分子。

師：硫酸銅生成五水合硫酸銅的過程為化學變化，如果僅僅是微粒的簡單疊加，很明顯與宏觀物質(zhì)的化學變化相沖突。請同學們前后四人為一個小組討論“硫酸銅有銅離子卻不顯示藍色，硫酸銅溶液和五水合硫酸銅卻呈現(xiàn)藍色的原因”。

生：可能是銅離子遇水后生成藍色的新微粒。

師：科學研究表明，銅離子與水分子會發(fā)生反應(yīng)生成如圖2所示結(jié)構(gòu)的藍色微粒四水合銅離子，我們把上述過程稱之為水合。

圖2

【設(shè)計意圖】一直以來學生都認為銅離子的顏色是藍色，常用該特征顏色來判斷銅離子的存在，然而無水硫酸銅和五水合硫酸銅都含有銅離子卻有著截然不同的顏色，看似是一個很不起眼的問題，恰恰是引發(fā)學生認知沖突，引發(fā)深層思考的好契機，通過宏觀認識和微觀辨別的認知不同步，提升學生從不同維度認識物質(zhì)的能力。

我們一直說教師在課堂中起到主導地位，如何體現(xiàn)主導地位？課堂問題的設(shè)計是最重要的體現(xiàn)之一，問題的邏輯性能體現(xiàn)教師對問題思考的深度和廣度。學生通過思考、實驗、研討等手段獲取科學證據(jù)自主解決問題的過程則體現(xiàn)了學生的主體地位。

（三）實驗探究架構(gòu)課堂

化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學，實驗是化學的靈魂。實驗對發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)有著無可替代的作用，所以有效的實驗設(shè)計，有利于促進學生化學學科核心素養(yǎng)的形成。

教學環(huán)節(jié)二：建模解決變化問題

師：水合是一種普遍存在的現(xiàn)象，化學反應(yīng)的過程往往會伴隨有熱效應(yīng)，那水合過程的熱效應(yīng)是怎樣的呢？

生1：吸收熱量。

生2：釋放熱量。

生3：不確定。

師：我們向盛有無水硫酸銅粉末的表面皿中滴幾滴水，請感受水合的熱效應(yīng)。

生：通過觸摸表面皿的底部能明顯感受到水合的過程是放熱的過程。

師：如果向20mL蒸餾水中依次加入五水合硫酸銅和無水硫酸銅，可能會產(chǎn)生怎樣的實驗現(xiàn)象呢？請大家認真觀察、思考。

生4：從圖3可以看出，五水合硫酸銅溶解過程是吸收能量的過程，無水硫酸銅溶解的過程是釋放能量的過程。

生5：溶解的過程中除水合外，還有其他過程，而且該過程是吸收能量的過程。

師：在水分子的作用下，如圖4所示微粒從固體表面向外運動的過程稱之為擴散，該過程為吸收能量的過程，若要判斷某物質(zhì)溶解過程中的熱效應(yīng)，可以通過比較擴散和水合能量的相對大小。

【設(shè)計意圖】通過實驗發(fā)現(xiàn)無水硫酸銅和五水合硫酸銅具有完全不同的熱效應(yīng)，通過兩組實驗對照分析發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)溶于水包含水合和擴散兩個過程，建立判斷溶解熱效應(yīng)的模型，知識建模構(gòu)建有利于學生歸納總結(jié)能力的提升。

溶解的熱效應(yīng)在常規(guī)課堂中教師可能三言兩語就能說清楚，為什么還要這么大費周折呢？筆者認為通過實驗和邏輯推理的過程，留給學生的不僅僅是學習到的知識，畢竟獲取知識是比較低層次的學習，培養(yǎng)學生的看問題、解決問題的思維習慣才是受益終身的財富。

圖3

教學環(huán)節(jié)三：理不辯不清

師：播放結(jié)晶硫酸銅的制備過程，思考溶質(zhì)會一直結(jié)晶嗎？

生：在一定溫度下，物質(zhì)溶解達到最大限度時，會形成該溫度下的飽和溶液。

師：我們發(fā)現(xiàn)了一個有趣的實驗現(xiàn)象，室溫下，在CuSO4的飽和溶液中，懸掛一塊缺角的CuSO4晶體，一段時間后，晶體的質(zhì)量不變，形狀和原晶體結(jié)構(gòu)相似，思考可能的原因。

生：因為是飽和溶液，晶體的質(zhì)量不變；形狀不變的原因可能是硫酸銅晶體有一定的幾何外形，溶液中不斷等速進行著溶解和結(jié)晶。

師：像硫酸銅這類物質(zhì)，能自發(fā)形成且具有規(guī)則幾何形狀的固體叫晶體。物質(zhì)的溶解和結(jié)晶的過程是同時進行的動態(tài)平衡，通過改變條件，可以改變?nèi)芙夂徒Y(jié)晶的快慢，以達到改變?nèi)芙馄胶夥较虻哪康摹?/p>

【設(shè)計意圖】通過實驗事實做情境，引發(fā)學生思考，并積極通過證據(jù)推理解決實際問題。溶解結(jié)晶實驗給我們的啟示是學會透過現(xiàn)象看本質(zhì)，通過對溶解過程的了解，對于溶解是有限度的，已經(jīng)水到渠成，再通過結(jié)晶知識的再回顧和有趣實驗現(xiàn)象的思考，初步了解溶解平衡是一種動態(tài)平衡，為以后其他平衡的學習打下堅實基礎(chǔ)。

圖4

三、進一步思考

“物質(zhì)在溶解過程中的變化”的教學案例不多，大多數(shù)教師會選擇一帶而過或者割裂成多個獨立知識模塊，通過教學實踐，筆者有以下幾點感受。

（一）真實的問題情境可以有效地促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變

在教學過程中使用真實的情境，在一個情境下保證了知識傳遞的完整性，通過實驗設(shè)計促使教師教學的轉(zhuǎn)型升級，經(jīng)過遴選硫酸銅作為情境，可以促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)課堂多以教師的講授為主，學生往往是努力緊跟教師的步伐，這種學習相對比較被動，學習效率大打折扣；然而通過精心創(chuàng)設(shè)的真實情境，在熟悉的舊知中產(chǎn)生認知性沖突，往往更能激發(fā)學生的探究欲望，學生的學習方式就會在教師的潛移默化的影響下，逐漸形成主動思考、主動解決問題的意識，這就是真實情境帶給教學和學習的變化，勢必也會促進學生綜合素養(yǎng)的提升。

（二）大膽推測，小心論證，有利于提升學生的思維品質(zhì)

通過知識邏輯結(jié)構(gòu)的分析，梳理出本節(jié)課的問題鏈，在問題鏈中設(shè)計高思維容量的問題，問題的解決需要基于實際情況，做出合理的假設(shè)，對假設(shè)做理論推敲和實驗求證。實驗作為重要的證據(jù)獲取手段，在問題的解決過程中起到至關(guān)重要的作用，實驗可以將推敲的抽象理論或微觀可能直觀化，學生可以快速地理解。理論推敲的過程更能夠培養(yǎng)學生思維習慣的養(yǎng)成，在合作研討的過程中思維得到激烈的碰撞。

（三）基于頂層設(shè)計的教學，需要教師勇于自我革命

一節(jié)課有若干個重要知識點，這些知識點如何呈現(xiàn)，每個知識點要通過哪些問題來驅(qū)動學習，都需要頂層設(shè)計。頂層設(shè)計是為了梳理清楚知識的內(nèi)部、外部各部分的邏輯關(guān)系。在這種邏輯關(guān)系的指導下，教師在組織教學內(nèi)容時需要高度重視化學知識的結(jié)構(gòu)化。教學思路的轉(zhuǎn)變需要教師有敢于自我革命的勇氣，需要花大量的時間去思考學情能否承受設(shè)計出的問題。由此帶來的是，教師思考問題習慣的轉(zhuǎn)變，更多地考慮學情會讓課堂教學更接地氣，學生的學習也會因此變得更加輕松。

（四）創(chuàng)新實驗驅(qū)動創(chuàng)新意識

實驗是化學研究的重要手段，實驗創(chuàng)新是實驗研究的熱點，然而為了創(chuàng)新而創(chuàng)新，不惜將簡單的實驗復雜化的情況屢有發(fā)生。實驗創(chuàng)新的目的到底是為了什么呢？實驗并不是為了作秀，而是用于獲取證據(jù)，解決實際問題，通過對實驗現(xiàn)象的分析，引發(fā)學生深入思考問題的本質(zhì)，所以創(chuàng)新實驗是以激發(fā)學生創(chuàng)新意識為根本目的，通過新的方法、技術(shù)改進實驗，能夠更直觀地刺激感官，引發(fā)學生對問題的深層次思考。