核心素养背景下初中化学课堂的构建

马春秀

核心素养背景下初中化学课堂的构建

马春秀

（中山大学 附属中学，广东 广州 510275）

从宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等五个方面，探讨加强初中化学课堂建设、培养学生化学核心素养。

初中化学；课堂构建；以生为本；核心素养

在信息化、全球化时代，社会对人才素质的要求越来越高，具有自主学习能力、实践创新精神等综合素养的人才越来越具有竞争力。适应这一形势，基础教育阶段应加强改进教学模式，注重培养学生的核心素养。在此背景下，新课改对中学化学教育提出了培养中学化学核心素养的要求，即“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”五方面内容[1,2]。

初中化学教育是“启蒙化学教育”，化学核心素养有效提升的主阵地还是在课堂，教师要在化学课堂上实现“授人以渔”，让学生从被动地接受知识转变为自主学习，提高学生综合素质和核心素养。

1 宏观辨识与微观探析

化学是从微观层面解释宏观性质的学科，宏观与微观间的联系是化学学科不同于其他学科最具特征的思维方式[3-5]。宏观辨识是学生认识化学的初步感知，微观探析是对事物本质的深入理解[6,7]，化学符号语言表达是对化学宏观现象认知结果的呈现形式。因此宏观辨识与微观探析是中学化学核心素养的首要因素。宏观层次水平的认知，是指在我们的视野里能够观察到的一些现象，如物质的状态、颜色、气味以及沉淀生成等发生化学变化的事实。微观层次水平上的认知，是指不能观察到的原子、分子、离子等微观粒子，只能通过理论层面去认知，即对发生的化学反应从理论层面给出合理解释，再通过被实践证明了的理论去指导化学实践中的问题。因为初中化学教育是化学学习领域的启蒙，对中学生的化学学科素养的形成至关重要。例如在讲授初中化学“空气”这一章节时，首先告诉学生空气是一个宏观概念：世界万物每时每刻都在空气的氛围中，空气看不见、摸不着。其次引导学生通过自己动手实验来探索空气中氧气的含量及对化学符号（O2）的认知。通过红磷燃烧实验，让学生从宏观上观察集气瓶中水面上升的高度及其所占集气瓶中空气体积的量。通过观察，学生亲身观察到空气中氧气的体积约占1/5。最后指导学生用微观的符号来表达此现象中所发生的化学反应即

并产生新的物质P2O5，帮助学生找到宏观——微观——符号之间的逻辑关系，抓住化学学科的本质特征和内在规律，树立化学学科的思想。

同时为了形象、生动教学，教师可以采用现代信息技术手段为学生展示物质微粒之间的反应或高倍显微镜下的化学反应，让学生建立起微观和宏观的联系。Beautiful Chemistry网站（https://www.beautifulchemistry.net/home-cn）是中国科学技术大学先进技术研究院和清华大学出版社的最新合作项目。这个项目的目标是通过数字媒体和技术将化学之美带给大众，包含美丽的化学反应（Beautiful Reactions）和美丽的结构（Beautiful Structures）两部分。教学中引用一些微观实例，如显微镜下的蛋壳和盐酸反应、镀锌金属和硫酸铜溶液反应等，不仅可以激发学习兴趣，还可以让学生逐渐习惯从微观的角度分析化学反应的实质，从视觉上认知奇妙的化学过程。将宏观辨识与微观探析有机结合，对初中生客观地认知物质世界，培养他们的综合思维能力大有益处，这也是初中化学的科学性、时代性和创新性的重要意义所在[8]。

2 变化观念与平衡思想

“变化观念与平衡思想”要求学生能认识到物质是不断运动的，物质的变化是有条件的；能从内因和外因、量变与质变等方面较全面地分析物质的化学变化，关注化学变化中的能量转化；能从不同视角对纷繁复杂的化学变化进行分类研究，逐步揭示各类变化的特征和规律；能用对立统一、联系发展和动态平衡的观点考察、分析化学反应，预测在一定条件下某种物质可能发生的化学变化。“变化观念与平衡思想”是紧扣化学学科的重点部分（化学变化的本质）而提出的，源于“质量守恒定律”的规律。化学变化贯穿整个中学化学教育，思考采用何种浅显易懂的方式、方法来认识化学变化，实际上就是让学生明白如何从哪些层面、角度和视野去认识化学变化的问题。首先化学变化重点在“化学”和“变化”二词上，其基本特征是产生新的物质。同时此变化遵守守恒规律，无论怎么变化，物质在化学变化前后是守恒的。真正深入理解化学变化则要从洞察微粒间所发生的细微变化入手。这些细微的变化既要从宏观物质（状态改变、外观发生的现象），也要从微观（分子、原子、化学键）变化机理等多角度做出综合分析、解释或说明。对于初中化学中涉及到的燃烧反应、置换反应、氧气制取、水的组成、氢气制取、金属的化学反应、酸碱中和反应等，反应过程中的能量、颜色、状态、变化及新物质的产生，要求学生通过观察实验找出物质变化与守恒的规律，再通过化学方程式加以表达，来理解抽象变化与平衡思想。

从初中阶段所学有关单质铁的4个反应

（1）3Fe+2O2=Fe3O4，

（2）4Fe+3O2+H2O=2Fe2O3·H2O，

（3）Fe+2HCl=FeCl2+H2­，

（4）Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

可以发现：反应物种类不同，产物种类不同；即便是反应物种类相同，反应物用量不同，产物也可能不同，再如：

C+O2=CO2，2C+O2=2CO。

但任何一个反应，都遵循质量守恒定律，反应前后，元素的质量一定是守恒的。由此，可更清晰地理解“化学变化和平衡思想”的实质。

3 证据推理与模型认知

“证据推理与模型认知”要求学生能通过收集各种证据，对物质的性质及其变化提出可能的假设；基于证据进行分析推理，证实或者证伪假设；解释证据与结论之间的关系，确定形成科学结论所需要的证据和寻找证据的途径；能认识化学现象与模型间的联系，能运用多种模型来描述和解释化学现象，预测物质及其变化的可能结果；能够依据物质及其变化的信息建构模型，建立解决化学问题的思维框架[9]。也就是“证据«归纳«分析«推理（假设）«模型”间的相互说明、印证与推理，解释复杂的化学现象，见图1。

图1 证据推理与模型认知图例

化学中的证据推理主要是获取化学的基本信息，如现象、颜色、性状、溶解度等物理和化学性质，然后以此为基本出发点通过分析、归纳和总结给出合理的推理和假设。比如元素周期表中的族和周期，就是通过原子核中质子及核外电子的排布规律，归纳总结出来每一族和每一个周期的性质，而且基于此也可以推理出尚未发现的元素的性质。因此建议学生进行基于元素周期表的推测训练，乃至推测未知的元素性质。

化学中的模型认知主要包括实物和思想两种。如晶体模型、球棍模型属于前者，后者则是具有化学特色的元素符号、化学式和模型理论等。模型的建立可以直观形象地解释认知与表达复杂、抽象的化学现象，解释其本质和规律。因此培养学生形成独特的模型认知能力十分重要。例如为了帮助学生形象地了解元素与晶型、结构性质间关系，可引入《科学》杂志上“稻草变黄金”的报道，启发学生思考金刚石、石墨、足球烯（C60）的元素组成是什么？晶型如何（见图2）？熔点如何？三者间是否可以随意转化？

图2 金刚石、石墨和C60的晶体结构

4 科学探究与创新意识

“科学探究与创新意识”要求学生能发现和提出有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论；能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进实验的设想；能尊重事实和证据，不迷信权威，具有独立思考、批判与创新精神[10]。

化学离不开实验。化学实验能力的培养对化学核心素养的养成具有重要意义。探究实验的设计应遵循探究性教学的特殊原则（如主动性、探究性、实践性、趣味性、安全性、绿色化等）以外，还应遵循科学性、简约性、方法性和发展性等一般原则[11,12]。

研究发现，在初中化学教学中推行项目式学习对培养学生的科学探究与创新意识具有重要作用。项目式学习以学生为中心，以真实的项目为任务，学生通过合作研究问题、得出结论，从而获得知识和技能。学生从真实的情境中获得学习经验，在解决问题的过程中达到知识建构与能力提升，不仅有利于提升学生发现问题和解决问题的能力，还可提高学生的动手操作、协作学习以及创新等能力。

比如《燃烧的奥秘》是中山大学附属中学初中化学项目式学习课题中的项目之一，该项目由一系列小项目组成，包括燃烧的条件探究，灭火的原理探究，影响可燃物燃烧剧烈程度因素的探究，化石能源的调查与利用，新能源汽车发展前景探究等。学生可以自主选择小项目进行分组探究。以“燃烧的条件”为例，以学习小组为单位，学生需要首先上网了解燃烧的条件、燃烧的利用等，搜索防火知识等；然后通过实验探究，加深对燃烧条件和灭火原理的认识，初步学会设计实验方案证明燃烧条件的猜想，体验实验探究的过程。各探究小组需要写出实验报告和PPT，形成自己的观点，并在班内进行演讲。整个探究过程，可以培养学生领悟化学的学习方法和学科思维方式，培养学生自主学习能力，为其将来更深入学习提供方法指导和形成良好习惯，同时也能锻炼学生的组织能力、实践能力和团队合作能力。

5 科学态度与社会责任

“科学态度与社会责任”要求学生具有终身学习的意识与严谨求实的科学态度；崇尚真理，形成真理面前人人平等的思想；关注化学相关社会热点问题，认识环境、资源的保护和合理开发的重要性，逐渐养成可持续发展意识和绿色化学观念；深刻理解化学、科技、社会和环境之间的关系，赞赏和学习化学在社会发展中的重大贡献，能合理运用已有知识和方法综合分析化学过程对自然和环境可能带来的各种影响，权衡利弊，勇于承担责任，积极参与有关化学问题的社会决策[8]。

化学来源于生活，生活处处有化学。1997年原美国化学会主席R. Breslow在《化学的今天和明天：一门中心的、实用的和创造性的科学》一书中，有很多生动的叙述，从衣食住行、医疗卫生等各方面，向大家展示了一个无所不在的化学世界。教师应在重视化学理论学习的同时尽量引用生产和生活实例，缩短学生学习与生活的距离，提高学以致用的能力，促使学生从中感受学习化学的乐趣。例如，学习氧化反应时，可用切开的苹果很快变成褐色、放久了的铁钉会生锈等现象引入；学习溶液浓度时，向学生介绍溶液浓度的不同表示方法，对比生理盐水、各类酒精饮料和化工试剂等不同溶液常用浓度表示方法。

学习化学的最终目的是为了利用化学知识解决问题。作为学生应该具有科学的态度和强烈的社会责任感，将学到的知识应用到为人类服务中去。例如，生活中随处可见的白色污染（其中以塑料袋最常见，难于被微生物分解和降解，引起严重环境污染），学生可以根据化学知识分析塑料袋的构成成份，提出防治白色污染方法建议，树立保护环境的绿色环保意识。另外污染严重地区的酸雨危害也很大，学生可以自己调查研究酸雨成分、原因，结合建筑物构成进行研究，鼓励学生根据自己调查研究的结果给相关部门提意见，为环保出力，争做环保小卫士，充分发挥科学精神和社会责任感[13]。

化学学习一定是有趣的。近几年我们课题组获得多项广州市科技教育化学教学类课题，如《中山大学校园植物有效化学成分和药用价值研究》《广州和江门几处珠江干流中营养盐成分的研究》《手机屏幕上细菌的种类和有效除菌方法研究》等，这些课题均以项目式学习的形式展开实践探索，学生从这些活动实践中感受到化学的实用性，学习的积极性被激发和调动起来，有利于培养他们的创新能力和科学研究的能力。

此外，可以融入初中化学教学的课外活动类项目式学习内容还有：大晶体制作、DIY环保香皂制作、pH七彩虹、大象牙膏等。被北京师范大学刘知新教授称赞为“一本书，四副牌，一个化学世界，一生化学情怀”的“520中学化学桌游学习法”，由华南师大钱扬义教授工作室研制，具有教育性和娱乐性，非常适合课外使用。

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准(2011年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2011.

[2] 刘前树,试论化学核心素养的结构[J].化学教育,2016, (21):4-8.

[3] 宋靳红.渗透核心旭阳的概念转变教学——以“盐类的水解”为例[J].中学化学教学与参考,2019,(4):47-49.

[4] 房宏.中学化学核心素养的构成体系与培养策略[J].中小学教师培训,2016,(6):5-8.

[5] 张丙香,毕华林.化学三重表征的界定及其关系分析[J].化学教育,2013,(3):8-11.

[6] 林志平,张美兰,蔡宇红,等.浅析感性教学在高职机械制图教学中的应用[J].江西化工,2012,(3):147-149.

[7] 陈世江.培养宏观辨识与微观探析的素养——以“金属键”教学为例[J].化学教与学,2018,(6):25,30-31.

[8] 王云生.基础教育阶段学科核心素养及其确定——以化学学科核心素养为例[J],福建基础教育研究,2016, (2):7-9.

[9] 江合佩.基于“核心素养”建构下的同课异构——以“沉淀溶解平衡”为例[J].化学教与学,2016,(11):33-37.

[10] 吴星,吕琳.高中化学课程应发展学生学科核心素养[J].中学化学教学参考,2018,(5):1-5.

[11] 刘炳华,范庆英.基于学科核心素养的初中化学教学设计[M].苏州:苏州大学出版社,2017:111-112.

[12] 盛晓婧,钱扬义.中国大陆化学教育游戏设计进展[J].化学教育,2014,(12):60-64.

[13] 王云.基于核心素养的高中化学教学目标设计[J].数理化解题研究,2018,(24):74-75.

The Construction of Chemical Classes of Junior Middle School under the Background of Core Literacy

MA Chun-xiu

(The Attached Middle School, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, China)

In the new era of globalization and informationization of science and technology, social requirements to talent capabilities are gradually improving. According to curriculum of chemistry, students should not only possess abundant subject knowledge, but also have good core literacy. It is very important to strengthen the construction of chemical curriculum for junior middle school based on chemical core literacy, such as macro-identification and micro-analysis, changing concept and balancing thoughts, reasoning evidence and recognizing models, scientific inquiries and innovating consciousness, scientific attitudes and social responsibilities.

chemistry of junior high school; core competence; chemical curriculum; project-based learning

G622.3

A

1009-9115(2020)03-0153-04

10.3969/j.issn.1009-9115.2020.03.034

广州市海珠区教育科学“十三五”规划课题（2019C047），广东省教育学会教育技术专业委员会课题（yjjy13B101）

2019-08-08

2020-05-06

马春秀（1973-），女，河北辛集人，中学一级，研究方向为中学化学教育。

（责任编辑、校对：琚行松）