陳書生

摘 要：《普通高中化學(xué)課程標準》中指出：“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、實驗探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)精神與社會責任”等五個維度構(gòu)成的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，將原來的三維目標有機整合并提升至學(xué)科哲學(xué)層面，凸顯了化學(xué)學(xué)科在育人方面的教育價值。核心素養(yǎng)的這五個維度涵蓋了化學(xué)意識、化學(xué)觀念、化學(xué)能力、化學(xué)價值等各個層面，與化學(xué)平衡課堂教學(xué)契合度很高。因此，如何把核心素養(yǎng)有效地落實到化學(xué)平衡課堂教學(xué)行為，如何培養(yǎng)學(xué)生各方面的品格與能力，是高中一線化學(xué)教師當前的重要任務(wù)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)平衡;課堂教學(xué);核心素養(yǎng)

一、核心素養(yǎng)的提出

1997年12月，國際組織首次提出了“核心素養(yǎng)”概念，各國各地區(qū)便掀起了“研制核心素養(yǎng)課程標準”的教育改革熱潮。而我國實行素質(zhì)教育以來，成效顯著，但基于應(yīng)試教育觀念的根深蒂固，很多家長、學(xué)校、老師還是片面追求升學(xué)率，使教學(xué)德智失衡，素質(zhì)教育尚未取得如期成效。隨著社會的進步，信息化、全球化時代對人才的需求越來越高，為了突破我國教育發(fā)展的瓶頸，順應(yīng)當今社會不斷發(fā)展與進步的要求，2014年4月教育部印發(fā)了《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》（以下簡稱《意見》）。《意見》中提出：“教育部將組織研究提出各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，明確學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。”《意見》明確提出將“發(fā)展核心素養(yǎng)”作為推進課程改革、深化發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以此來推動教育發(fā)展。

二、化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的構(gòu)成

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，區(qū)別于化學(xué)專業(yè)素養(yǎng)，是所有非化學(xué)專業(yè)人員所具備的化學(xué)意識、化學(xué)觀念、化學(xué)能力、化學(xué)價值等。簡單來說，就是人在平時的日常生產(chǎn)生活和學(xué)習(xí)中遇到與化學(xué)相關(guān)的問題時，帶著化學(xué)的眼光、用化學(xué)的思維、化學(xué)的手段看待和處理化學(xué)問題的能力。《普通高中化學(xué)課程標準》中指出：化學(xué)核心素養(yǎng)包括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、實驗探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)精神與社會責任五個維度。這五個維度涵蓋了化學(xué)意識、化學(xué)觀念、化學(xué)能力、化學(xué)價值的各個層面，更深刻地詮釋了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)要求教師整合三維目標，提升對教材中知識載體的教育價值的認識，將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落到實處?；瘜W(xué)課堂是學(xué)生獲取化學(xué)知識、提高化學(xué)能力的主陣地，因此如何在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，使核心素養(yǎng)五要素在化學(xué)課堂生根落地也成了化學(xué)教育的核心任務(wù)。

三、化學(xué)平衡課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)的途徑

化學(xué)平衡是高中化學(xué)的重點與難點，也是高考的熱點。該內(nèi)容揭示的化學(xué)微觀現(xiàn)象、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型構(gòu)建等規(guī)律囊括了化學(xué)核心素養(yǎng)的五個維度，契合度很高。因此，在化學(xué)平衡課堂教學(xué)中綜合利用多種資源、采取多種手段把核心素養(yǎng)有效地落實到化學(xué)平衡課堂教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，把核心素養(yǎng)的五大維度落實到具體的教學(xué)行為中，全方位、多角度地培養(yǎng)學(xué)生各方面的品格與能力，是一線教師的重要任務(wù)。

1.模擬動畫，感知宏觀辨識與微觀探析

地球上所有物質(zhì)都是由分子、原子、離子等微觀粒子構(gòu)成的?；瘜W(xué)的其中一大任務(wù)是通過觀察、辨識一定條件下物質(zhì)的形態(tài)及變化等宏觀現(xiàn)象，并透過宏觀現(xiàn)象從物質(zhì)的微觀層面揭示物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化的本質(zhì)及其相關(guān)聯(lián)系。因此，學(xué)習(xí)化學(xué)，必須樹立微觀概念，善于把宏觀與微觀聯(lián)系起來，學(xué)會從宏觀和微觀角度分析問題和解決問題。

化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng)，可逆反應(yīng)的三大特點是雙同性、雙向性和共存性，即相同條件下，正逆反應(yīng)同時進行，反應(yīng)物與生成物共存于同一體系中。為了幫助學(xué)生更直觀地理解可逆反應(yīng)的這三大特點，教師可以把可逆反應(yīng)的反應(yīng)過程制作成模擬動畫展示給學(xué)生看，讓學(xué)生感受微觀粒子反應(yīng)的整個過程。以二氧化硫合成三氧化硫為例，動畫過程如圖1所示：

通過模擬動畫，把二氧化硫合成三氧化硫的可逆反應(yīng)的微觀過程直觀地展示給學(xué)生：分子碰撞過程，部分二氧化硫與氧氣分子斷鍵成為硫原子與氧原子，硫原子與氧原子重新結(jié)合成三氧化硫分子，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)物與生成物共存于同一體系中。學(xué)生不需要憑空想象，而是根據(jù)動畫，直觀地感知可逆反應(yīng)的雙向性、雙同性和共存性，很輕松地掌握了可逆反應(yīng)的特點。通過動畫，把肉眼看不見的微觀粒子以宏觀的形式展示出來，更具體、更形象，減輕了學(xué)生憑空想象的負擔，讓學(xué)生的理解更深刻，也為后面化學(xué)平衡的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。學(xué)生思維里有了微觀意識，再看其他一些宏觀的化學(xué)反應(yīng)時，也能從微觀的角度進行分析與探究了。

2.演示實驗，強化變化觀念與平衡思想

通過化學(xué)平衡知識的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生認識到物質(zhì)間是不斷變化的、物質(zhì)變化是有條件的，化學(xué)變化是有限度的，即化學(xué)變化中存在動態(tài)平衡的過程。課堂教學(xué)中，鑒于課時的限制，教師無法總是以學(xué)生動手實驗的形式讓學(xué)生感受變化與平衡的過程，此時可以進行演示實驗，讓學(xué)生直觀地感受真實的化學(xué)變化和平衡過程。如：在學(xué)習(xí)化學(xué)平衡的影響因素時，教師可進行演示實驗：先取5 mL 0.005 mol/L的FeCl3溶液于試管中，再向其中滴加5 mL

0.01 mol/L的硫氰化鉀無色溶液，此時溶液變成了血紅色。（學(xué)生分析原因，書寫離子方程式：Fe3++SCN-=Fe（SCN）3）繼續(xù)向溶液中滴入硫氰化鉀溶液，溶液血紅色加深。（學(xué)生猜想原因和結(jié)論，生成了更多的Fe（SCN）3，說明平衡正向移動。）接著再向溶液中滴入0.01 mol/LNaOH的溶液，學(xué)生觀察到產(chǎn)生紅褐色沉淀。（學(xué)生猜想原因和結(jié)論：生成了Fe（OH）3沉淀，說明平衡逆向移動。）綜合上述實驗現(xiàn)象的變化，學(xué)生很快便可得出結(jié)論：當其他條件不變時，增大反應(yīng)物濃度，平衡向正方向移動，減小反應(yīng)物濃度，平衡向逆方向移動。通過實驗演示，引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗，探究實驗原理，從而加強學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)的熱情。從鮮明的實驗現(xiàn)象中，學(xué)生能很直觀地感受到改變條件使化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的變化，能更深刻地體會到化學(xué)平衡的逆、動、變等特點。學(xué)生通過感受直觀的實驗現(xiàn)象認識到條件改變會使化學(xué)平衡發(fā)生移動，也可將這一特點延伸到其他的化學(xué)平衡過程，能用發(fā)展變化和動態(tài)平衡的觀點分析化學(xué)反應(yīng)，預(yù)測在一定條件下某種物質(zhì)可能發(fā)生的變化。學(xué)生具備了變化和平衡的意識，便能從內(nèi)因和外因、量變和質(zhì)變等方面較全面地分析物質(zhì)的化學(xué)變化，從不同視角對紛繁復(fù)雜的化學(xué)變化進行辯證分析，揭示化學(xué)變化的特征和規(guī)律。通過情景的創(chuàng)設(shè)，加深化學(xué)的理論知識和生活實例的聯(lián)系，加強學(xué)生對化學(xué)知識的理解，學(xué)生也能通過化學(xué)原理中的相關(guān)現(xiàn)象解釋生活中的化學(xué)事實，體現(xiàn)從生活走進化學(xué)，從化學(xué)走向生活的學(xué)科理念。

3.思維建模，加強證據(jù)推理與模型認識

化學(xué)平衡對學(xué)生來說是一個抽象的內(nèi)容，在解決一些具體的問題上，學(xué)生會陷入一種困境，無法做到條理清晰。相關(guān)題目如：對反應(yīng)2NH3？葑N2+3H2，氨氣分解達到平衡后，向恒容容器中充入與起始量等物質(zhì)的量的氨氣，平衡向哪個方向移動？氨氣的體積分數(shù)如何變化？學(xué)生根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響規(guī)律分析：充入氨氣，反應(yīng)物濃度增大，平衡向正方向移動，氨氣的體積分數(shù)減小。但恒容條件下，充入氨氣，會使壓強增大，平衡會向氣體體積減小的方向即向逆方向移動，導(dǎo)致氨氣的體積分數(shù)增大。兩種因素引起平衡移動的方向不一致，導(dǎo)致的結(jié)果不一樣，學(xué)生此時就無法確定具體的移動方向了。此時，教師可以借助建模思想進行證據(jù)推理，幫助學(xué)生理解這一矛盾的過程。建模及推理過程如圖2：

根據(jù)上述建模過程進行證據(jù)推理：假設(shè)在VL的甲容器中充入2 mol NH3，達到平衡時氨氣的體積分數(shù)為a%，此時再充入

2 mol NH3，相當于在起始時充入了4 mol NH3，若此時4 mol NH3是在2VL的乙容器中，則甲容器和乙容器中反應(yīng)物濃度相等，壓強相等，反應(yīng)速率相等，能達到相同的平衡狀態(tài)，即為等效平衡，則兩容器此時氨氣的體積分數(shù)均為a%，但題目給定條件是“恒容”，則需對乙容器進行壓縮使體積變成VL。對乙容器，壓強增大，平衡向逆方向移動，使氨氣的體積分數(shù)增大，故此時氨氣的體積分數(shù)大于a%。

通過上述建模和推理過程，學(xué)生條理清晰，能快速地判斷化學(xué)平衡移動的方向和結(jié)果。推理與建模是獲得化學(xué)結(jié)論、構(gòu)建化學(xué)知識體系的重要方式。通過尋找相關(guān)關(guān)系及變化特點進行思維模型的構(gòu)建，引導(dǎo)學(xué)生進行證據(jù)推理的過程，使學(xué)生有了證據(jù)推理意識，當學(xué)生在遇到有認知沖突的問題時能夠辯證地分析問題，快速地找到解決問題的切入點，很好地提高了學(xué)生解決問題和分析問題的能力。在論證與推理及思維建模核心素養(yǎng)的形成過程中，學(xué)生能夠掌握推理與建模的基本形式并能舉一反三，以此類推，表述推理論證的過程，找出物質(zhì)變化及聯(lián)系，建構(gòu)知識框架，形成有理有據(jù)、合乎邏輯的思維品質(zhì)，提高化學(xué)學(xué)科思維能力。

4.實驗探究，培養(yǎng)探究精神與創(chuàng)新意識

實驗是化學(xué)的靈魂，也是獲得化學(xué)知識的重要手段。高中化學(xué)《選修4》教材里關(guān)于“化學(xué)平衡的影響因素”一節(jié)里，濃度、溫度對化學(xué)平衡移動的影響均設(shè)置了探究實驗，幫助學(xué)生通過實驗現(xiàn)象理解外界因素對平衡的影響，從而更直觀地分析外界條件對化學(xué)平衡的影響。但對壓強對化學(xué)平衡的影響，沒有設(shè)置相關(guān)實驗，不利于學(xué)生形成直觀的思維。教師可在課堂教學(xué)時設(shè)置一個實驗探究的環(huán)節(jié)。先拋出問題“壓強對化學(xué)平衡有何影響”，接著提出實驗的目的：根據(jù)給定的儀器與藥品通過實驗探究壓強對化學(xué)平衡的影響。PPT展示實驗?zāi)康暮蛯嶒灴蛇x儀器及藥品：50 mL的注射器、50 mL的NO2與N2O4的混合氣體、冷水、熱水。由于儀器和藥品的限定性以及壓強變化引起體積變化這一特點，學(xué)生很快便設(shè)計出實驗方案。接著，學(xué)生根據(jù)實驗方案操作實驗。學(xué)生在注射器里吸入部分混合氣體，當把注射器往里壓時，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)溶液顏色先變深后逐漸變淺，而往外拉伸注射器時，顏色先變淺后逐漸加深。這樣的現(xiàn)象變化出乎學(xué)生的意料，此時學(xué)生討論開來：為什么變深？后又變淺？變淺后又變深？學(xué)生熱情高漲，帶著疑問一起討論查找原因，很快便得出結(jié)論：顏色加深，是因為往里壓注射器時壓強增大，體積減小，濃度增大，顏色則加深。隨后顏色又逐漸變淺，說明平衡向著生成N2O4的方向移動。學(xué)生也由此總結(jié)出壓強對化學(xué)平衡的影響規(guī)律：壓強增大，平衡向氣體體積縮小的方向移動。

通過上述探究實驗，學(xué)生更直觀地感受了壓強對化學(xué)平衡的影響規(guī)律。鮮明的實驗現(xiàn)象，吸引了學(xué)生的注意力，使課堂更生動形象。對實驗現(xiàn)象的解釋，勾起了學(xué)生的求知欲，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生更自主地汲取知識。探究實驗的過程，讓全體學(xué)生參與其中，給學(xué)生提供了動手動腦的機會，提升了學(xué)生的實驗思維，提高了學(xué)生動手實驗的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的探究精神與創(chuàng)新精神。學(xué)生在探究中體驗創(chuàng)新，在交流中提高了解決問題的能力。

5.化學(xué)史教學(xué)，培養(yǎng)科學(xué)精神和社會責任

化學(xué)平衡課堂涉及的內(nèi)容較為枯燥，學(xué)生聽起來容易疲憊，教師可以把一些化學(xué)人物史或化學(xué)事件穿插其中，激發(fā)學(xué)生的興趣，引起學(xué)生的聽課欲望。如：在引入化學(xué)平衡概念時，可利用教材里的“煉鐵高爐尾氣之謎”這一科學(xué)史話。先拋出煉鐵技術(shù)中的科學(xué)懸念：“煉制1t生鐵所需焦炭的實際用量遠遠高于按照化學(xué)方程式計算所需的量，為什么？”再讓學(xué)生根據(jù)這一問題討論作出假設(shè)：有學(xué)生認為高爐不夠高，CO氣體跑出去了;也有學(xué)生認為是物質(zhì)混合不均勻，不能充分反應(yīng)。教師再結(jié)合化學(xué)史，展示科學(xué)家在研究過程的一些無實效方案（如高爐加高方案），接著引入法國科學(xué)家勒夏特列的研究成果——可逆反應(yīng)的存在，為學(xué)生揭開謎底。又如：教師在講授勒夏特列原理時，也可以引入勒夏特列的生前事跡，讓學(xué)生感受科學(xué)家為了科研事業(yè)堅持不懈的頑強拼搏精神。在這些特定的教學(xué)情景下，教師引領(lǐng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和研究問題，讓學(xué)生對新事物保持一種興奮感，將所學(xué)的化學(xué)知識當作珍貴的禮物來接受它，這樣既使化學(xué)課堂教學(xué)不僅僅局限于科學(xué)知識本身，又可以追溯它的來源以及動態(tài)演變的過程，從而揭示出在認識過程中產(chǎn)生的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度，讓學(xué)生能夠體驗科學(xué)家進行科學(xué)探究活動的過程，進而培養(yǎng)主動求知的精神。透過化學(xué)史實，學(xué)生可以了解到科學(xué)技術(shù)發(fā)生的重大變化和飛速發(fā)展，也能讓學(xué)生了解到化學(xué)對科學(xué)、技術(shù)、社會、健康、環(huán)境等方面作出的貢獻，逐步使學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀、價值觀，增強學(xué)生的社會責任感，提高科學(xué)素養(yǎng)。

四、結(jié)束語

在日常的化學(xué)教學(xué)中，教師只要認真研讀課程標準，深入鉆研教材，精心設(shè)計課堂教學(xué)，充分利用現(xiàn)有的教學(xué)資源和教學(xué)手段，把核心素養(yǎng)的培養(yǎng)當成丈量課堂教學(xué)的尺度，有意識地在教學(xué)過程中滲透和培養(yǎng)學(xué)生的各方面能力，必能助力學(xué)生逐步形成終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品質(zhì)與關(guān)鍵能力。

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編輯 溫雪蓮