創(chuàng)設(shè)真實問題情境開展“素養(yǎng)為本”教學(xué)

陳朝陽

摘 要：高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，從建構(gòu)學(xué)科知識體系，幫助學(xué)生把握學(xué)科思想;建立模型認知，讓學(xué)生在真實情境中體驗;聯(lián)系生活實際，創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，提升學(xué)生思維能力;倡導(dǎo)自主和合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力;探究性實驗，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識。以必修2《有機化合物的獲得與應(yīng)用》為例，創(chuàng)設(shè)真實問題情境，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。利用化學(xué)學(xué)習(xí)解決生活實際問題，達到學(xué)以致用的目的。

關(guān)鍵詞：真實情境;問題創(chuàng)設(shè);核心素養(yǎng);證據(jù)推理

2017年版的《普通高中化學(xué)課程標準》指出：高中化學(xué)課程的基本理念是以發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，選擇具有時代性的化學(xué)課程內(nèi)容，重視開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，創(chuàng)設(shè)真實問題情境，開展以化學(xué)實驗為主的多種探究活動，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，促進學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力[1]。

《有機化合物的獲得與應(yīng)用》是高一學(xué)生第一次學(xué)習(xí)有機物，對化石燃料（天然氣、石油、煤）及食品中的化學(xué)（酒、醋、油、米、醬）略有了解，但真正進入學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，有機物結(jié)構(gòu)表征、性質(zhì)變化，復(fù)雜的習(xí)題，學(xué)生學(xué)習(xí)有機化學(xué)的積極性會削弱。有機化學(xué)啟蒙教學(xué)，教師如何合理應(yīng)用教學(xué)方法，重視教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，創(chuàng)設(shè)合適的問題情境，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，落實核心素養(yǎng)為本的課堂，提升學(xué)生學(xué)習(xí)成效。下面以有機化學(xué)啟蒙教學(xué)為例，創(chuàng)設(shè)真實問題情境，開展“素養(yǎng)為本”教學(xué)的一些具體做法。

一、重視引入與化學(xué)有關(guān)的社會熱點問題來創(chuàng)設(shè)問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感

現(xiàn)代社會的發(fā)展與化學(xué)關(guān)系密切，在課堂教學(xué)中，若能引導(dǎo)學(xué)生用正確的化學(xué)視角或用化學(xué)知識對一些社會熱點事件作出正確的價值判斷，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，促進他們參與到化學(xué)的實踐活動中去。

《乙醇》教學(xué)時，結(jié)合新冠疫情，醫(yī)療上用75%（體積分數(shù)）進行醫(yī)療消毒，為什么不是濃度越高越好呢？因為高濃度的酒精具有很高的滲透壓，會使細菌的細胞壁快速脫水而凝固，形成包膜，阻止了酒精進入細菌內(nèi)部，影響了殺菌能力。而濃度為75%左右的酒精不會使細菌表面快速凝固，酒精向細菌內(nèi)部滲入，使內(nèi)部的蛋白質(zhì)變性，最終殺滅細菌。經(jīng)過實踐總結(jié)，醫(yī)用消毒酒精最佳的濃度是70～75%。通過真實的社會事件，結(jié)合專業(yè)知識加以解答，正確運用所學(xué)知識解決日常中出現(xiàn)的問題，同時引導(dǎo)學(xué)生指導(dǎo)家庭和親戚朋友合理調(diào)配酒精濃度，培養(yǎng)社會責(zé)任感。

《苯》教學(xué)時，在介紹完苯、二甲苯等芳香烴的重要應(yīng)用后，穿插講解2018年發(fā)生在泉港的“碳九”泄露事故，如何采取措施保護自己，如何采取正確有效措施把損失降到最低，以免造成社會的恐慌及謠言的產(chǎn)生，專業(yè)知識是非常重要的。

通過這樣的正面引導(dǎo)，學(xué)生自然就產(chǎn)生了學(xué)好知識的渴望，同時又培養(yǎng)學(xué)生碰到重大問題時如何利用專業(yè)知識，獨立思考并作出合理決策的能力。

二、結(jié)合豐富多彩的生活現(xiàn)象來提出問題，彰顯化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用性，著重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度

有機部分的《化石燃料》、《食品中的化學(xué)》、《人工合成有機物》這三塊知識與生活、生產(chǎn)之間的密切聯(lián)系。課堂上，老師多結(jié)合生活、生產(chǎn)中的實際問題創(chuàng)設(shè)真實情境，從而深刻認識到學(xué)好化學(xué)，對創(chuàng)造物質(zhì)財富和精神財富、滿足人民日益增長的美好生活具有重要意義，能理解化學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境的相互關(guān)系，認識到化學(xué)知識對環(huán)境保護與資源合理開發(fā)的重要性。

《甲烷》教學(xué)時，可結(jié)合農(nóng)村沼氣、居民燃氣對人類生活帶來的便利，而同樣成分的煤礦瓦斯氣所帶來的坑難的危害，從而分析合理利用天然氣的重要性等;講到甲烷取代反應(yīng)時介紹氟利昴的制備對人們生活的影響。在《乙烯》教學(xué)時可結(jié)合南方的生香蕉噴灑乙烯利催熟的生活事例;為了水果的保鮮利用噴有酸性高錳酸鉀的硅藻土的原因。講《石油煉制》時可結(jié)合煉油廠產(chǎn)生的汽油、柴油、瀝青等在不同領(lǐng)域的重要應(yīng)用，提升學(xué)生對石油產(chǎn)品用途的進一步認知。講《煤的綜合利用》時講解煤的氣化、液化、干餾提升煤的利用率，得到重要的化工產(chǎn)品。在《乙醇》教學(xué)時可通過醫(yī)用酒精，乙醇浸泡中藥材，酒后駕車中的酒精檢測等實例來幫助學(xué)生對乙醇性質(zhì)的掌握。在《醛》教學(xué)時穿插乙醛可以制備乙酸、乙酸乙酯，合成藥物等;甲醛可以合成酚醛樹脂，福爾馬林浸泡動物標本等內(nèi)容體現(xiàn)醛類物質(zhì)的用途。在《酯》教學(xué)中講到燒魚同時加料酒與醋去魚腥味，酒窯中的酒時間越久醇香味越濃等事例。在《糖類》性質(zhì)教學(xué)時講醫(yī)院糖尿病的檢驗，讓學(xué)生覺得化學(xué)無處不在。在《有機高分子合成》教學(xué)時，當(dāng)介紹完聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等塑料后，更要指出合理利用塑料制品，避免產(chǎn)生白色污染，介紹聚乳酸可降解塑料的發(fā)展空間，從而培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約資源、樹立可持續(xù)發(fā)展的意識。

三、抓住有機結(jié)構(gòu)這一主線，重視“有機球棍模型”的搭建，設(shè)計結(jié)構(gòu)探究問題，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨析與微觀探析”的核心素養(yǎng)

能從不同角度認識物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與變化，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念，是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的一個重要目標，必修2中的有機物分子結(jié)構(gòu)教學(xué)時，教師不能只以講解介紹為主，而應(yīng)多創(chuàng)設(shè)學(xué)生動手的機會，讓學(xué)生根據(jù)價鍵理論搭建不同物質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型，有利于學(xué)生從微觀層面理解物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，樹立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的化學(xué)基本觀念。

教授《甲烷》時，甲烷的立體結(jié)構(gòu)模型建立是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點，課堂中教師提供材料，然后讓學(xué)生根據(jù)碳四價、氫一價，四個碳氫鍵完全相同等這些要求自由搭建，當(dāng)學(xué)生可能搭建出正四面體、正方形等形狀，可結(jié)合氣球模型搭建實驗分析穩(wěn)定存在的可能結(jié)構(gòu)。在學(xué)習(xí)取代反應(yīng)后，讓學(xué)生再次搭建二氯甲烷的球棍模型，然后設(shè)置問題：查資料得二氯甲烷的沸點只有一種，說明甲烷的結(jié)構(gòu)是哪種？學(xué)生因為參與了搭建，所以順利得出甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)的結(jié)論，為了進一步說明甲烷的結(jié)構(gòu)可結(jié)合化學(xué)史，三維動畫等。

在《乙醇》的結(jié)構(gòu)教學(xué)中，也是教師先讓學(xué)生根據(jù)乙醇的分子組成與價鍵理論搭建球棍模型，當(dāng)學(xué)生搭建出二甲醚與乙醇兩種結(jié)構(gòu)后，教師則是先讓學(xué)生觀察兩種結(jié)構(gòu)的特點，指出二甲醚的結(jié)構(gòu)類似兩個烴基連在一個氧原子上，而乙醇的結(jié)構(gòu)則是烴基與羥基相連。然后再設(shè)置系列問題引導(dǎo)學(xué)生探究：

[師]烴基的結(jié)構(gòu)類似于烷烴，性質(zhì)比較穩(wěn)定，而有羥基結(jié)構(gòu)的類似于水，大家能不能找到一種能與水反應(yīng)有明顯現(xiàn)象的物質(zhì)？

[生]金屬鈉，能與水反應(yīng)放出氣體。

[師]金屬鈉如何保存的？

[生]煤油或石蠟中

[師]（演示金屬鈉與乙醇反應(yīng)）煤油與石蠟都是不同碳原子的烴，說明金屬鈉不與烴基結(jié)構(gòu)反應(yīng)。實驗證實乙醇能與金屬鈉反應(yīng)，則說明乙醇中有類似水結(jié)構(gòu)的羥基。

為了進一步證明乙醇的結(jié)構(gòu)，可以結(jié)合乙醇與鈉產(chǎn)生氫氣的定量實驗進行推導(dǎo)，也可以結(jié)合信息介紹氫核磁共振譜、紅外光譜等得出乙醇結(jié)構(gòu)。

在《乙烯、乙炔》、《苯環(huán)》的結(jié)構(gòu)教學(xué)中，適當(dāng)引入鍵長、鍵能、鍵角等數(shù)據(jù)的比較，使能學(xué)生理解不同碳碳鍵之間的區(qū)別，從而加深對這些有機物不同化學(xué)性質(zhì)的理解。

因此，在有機物結(jié)構(gòu)教學(xué)中，通過模型搭建微觀探析，再加上教師合理的問題引導(dǎo)，學(xué)生就能正確找到解決實際問題的方法。

四、設(shè)計探究性化學(xué)實驗問題，幫助學(xué)生學(xué)會收集各種證據(jù)，并能基于證據(jù)進行分析推理，建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架

必修2的有機化學(xué)，書本中介紹了不少的化學(xué)實驗，但大多是驗證性的。如果教師能結(jié)合問題探究，把個別驗證性實驗改為探究性實驗。在探究中，幫助學(xué)生學(xué)會收集證據(jù)，提出假設(shè)，并能結(jié)合證據(jù)進行分析推理，通過證據(jù)得出結(jié)論。形成科學(xué)探究的基本思維模式。

《苯》教學(xué)時，教師采用了探究式的實驗方法來幫助學(xué)生搜集證據(jù)，設(shè)置了一系列問題，完成苯環(huán)結(jié)構(gòu)的探究：

[師]苯的分子式C6H6，是飽和烴還是不飽和烴？

[生]不飽和烴

[師]不飽和烴的結(jié)構(gòu)中一般有哪種碳碳共價鍵？大家能否寫出符合分子組成的幾種結(jié)構(gòu)？

[生]可能有碳碳雙鍵或碳碳叁鍵（然后學(xué)生討論合作寫出了多種結(jié)構(gòu)）

[師]可用什么試劑去檢驗？怎樣判斷？

[生]溴水或酸性高錳酸鉀溶液，根據(jù)是否褪色來判斷。

[師]（演示實驗后）苯不能使上述兩種溶液褪色，說明苯結(jié)構(gòu)中沒有碳碳雙鍵或叁鍵。

[師]凱庫勒提出的單、雙鍵交替出現(xiàn)的苯環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)論是否合理？（提供信息，培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合信息進行證據(jù)推理能力）

[生]1.苯環(huán)中的碳碳鍵的鍵長相等。2.鄰二甲苯的結(jié)構(gòu)只有一種。

講授《苯》的性質(zhì)時，苯與液溴發(fā)生反應(yīng)，若教師直接告訴學(xué)生苯與液溴發(fā)生取代反應(yīng)，再進行實驗，則學(xué)生的思維得不到發(fā)展。教學(xué)時，教師可以設(shè)置這樣一系列探究性的問題：

[師]苯與液溴反應(yīng)，是發(fā)生取代反應(yīng)，還是發(fā)生加成反應(yīng)，如果是取代反應(yīng)，則產(chǎn)物是？若是加成反應(yīng)，產(chǎn)物是？如何證明？[2]

[生]若發(fā)生取代反應(yīng)產(chǎn)物是溴苯與溴化氫，若發(fā)生加成反應(yīng)，則產(chǎn)物無溴化氫。

[師]這兩種反應(yīng)類型的產(chǎn)物除有機物外，主要是否有HBr生成，通過驗證產(chǎn)物中是否有HBr，就能確定反應(yīng)類型。用什么方法去驗證HBr生成？

[生]HBr溶于水形成強酸性，酸性明顯增強。

[師]用什么儀器測定酸性的變化？

通過一系列問題的引導(dǎo)，討論反應(yīng)類型的關(guān)鍵在于反應(yīng)后溶液酸性變化的測定，實驗時已排除溴單質(zhì)的干擾，最后教師引入了pH值測定儀來完成這一“數(shù)字化實驗”，驗證了反應(yīng)后溶液的酸性變化較大，確定了該反應(yīng)是取代反應(yīng)，或用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗。

因此，在課堂中設(shè)計探究性實驗問題，更能幫助學(xué)生建立以下思考問題的模式：

提出問題→本質(zhì)探究→提出假設(shè)→驗證假設(shè)→得出結(jié)論，若得出錯誤結(jié)論，則進一步本質(zhì)探究。

培養(yǎng)學(xué)生大膽猜想，尋找證據(jù)，得出結(jié)論，反饋猜想是否成立，建立學(xué)科探究的基本模型，學(xué)會用科學(xué)的思維模式解決問題，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)與規(guī)律，解決真實的化學(xué)問題。

課堂教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的主陣地。在教學(xué)時注重社會熱點、生活現(xiàn)象等的真實問題情境的創(chuàng)設(shè)，能激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣，讓學(xué)生置身于真實的生活情境中，提出真實的化學(xué)問題，促使學(xué)生查閱文獻資料、類比分析，提出猜想，設(shè)計探究方案。小組合作，交流討論，體會化學(xué)學(xué)科的社會價值。利用學(xué)習(xí)任務(wù)相關(guān)的結(jié)構(gòu)探究、實驗探究等問題情境設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識等化學(xué)核心素養(yǎng)，有助于學(xué)生順利建立解決陌生情境的基本學(xué)科思維模型，有效建立與熟悉情境的關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)知識的遷移應(yīng)用，從而迅速提升化學(xué)學(xué)習(xí)水平。

參考文獻

[1]普通高中化學(xué)課程標準2017年版人民教育出版社;

[2]張新橋.中學(xué)化學(xué)“自學(xué)導(dǎo)引、交流提升、評價反饋”自主學(xué)習(xí)模式探究——以“來自石油和煤的兩種基本化工原料—苯”教學(xué)實踐為例[J].化學(xué)教與學(xué)，2014（6）：37-39

教育部福建師范大學(xué)基礎(chǔ)教育課程研究中心2019年度開放課題《素養(yǎng)導(dǎo)向下化學(xué)教學(xué)真實情境的創(chuàng)設(shè)研究》（KCZ-2019065）研究成果