化学学科核心素养在教学过程中的渗透

    潘发吉 刘会文

    

    摘要：学科核心素养是学科必不可少的组成部分，是学科的灵魂，它的载体是课堂教学内容.本文结合《影响化学平衡移动的因素》教学案列研究，阐述如何通过课堂教学来提升学生核心素养能力，并利用这些能力反哺于学科知识的理解和应用，体现化学学科在社会生活中的价值.

    关键词：核心素养 化学平衡移动 能力培养

    一、研究背景

    高中化学课程标准修订是根据教育部提出的学生发展核心素养的要求，结合高中化学课程的特点，提出的高中化学学科的核心素养，主要包括宏观与微观相结合、变化与平衡相统一以及证据推理与模型认识、实验探究与创新意识、科学精神和社会价值等五个要素.本文结合人教版选修4第二章“化学反应速率与化学平衡”章节中《影响化学平衡移动的因素》的教学设计，探讨如何培养学生的化学学科核心素养能力.

    本章内容是中学化学重要的基础理论，是整个中学化学教材中的重点和难点，具有承上启下的作用.承上：进一步巩固和强化浓度、温度、压强对化学反应速率的影响.启下：是电离平衡、水解平衡及溶解平衡的理论基础.本节课教学对象是高二学生，他们具有独立思考问题的能力，已经学习了“化学反应速率、影响化学反应速率的因素、化学平衡”等理论， 了解了浓度、温度、压强、催化剂等外界条件对化学反应速率的影响等内容，不仅在知识上为本节教学奠定了基础，而且其探讨问题的思路和方法，也可迁移用来指导学生进行本章节学习，以此为契机激发学生学习的主动性.

    二、目标达成分析

    1.宏观与微观相结合

    通过对化学平衡的宏观外部特征（先变化后不变）与微观微粒的变化（反应仍在进行）相结合的分析使学生建立化学平衡的概念，理解化学平衡的特征.

    2.变化与平衡相统一

    通过分析浓度、温度等外界条件的改变对速率的影响，掌握平衡移动的规律和化学平衡状态的判断，初步学会用v-t图像分析平衡移动过程.

    3.实验探究与创新意识

    通过 “以问题为索引，学生为主体”的科学探究过程，采用启发诱导法、实验探究法，并与多媒体有机结合，在教学过程中突出情境设置、突出学法指导，培养学科素养，做到“授之以渔”，有效启发学生思考，便于学生接受，培养学生的创新意识.

    4.科学精神和社会价值

    通过将一氧化碳中毒病人如何处理的案例引入探究实验的学习环节，激发学生浓厚的学习兴趣以及探索新知的欲望.联系平衡移动原理在生产生活中的用途及意义，建立STSE（化学与社会、科技、环境）思想.通过分组实验，增强团队合作意识，培养学生科学精神和社会价值等方面的核心素养.

    三、主要教学过程渗透

    1.创设情境引入新课.

    如何处理一氧化碳中毒的病人？

    一氧化碳中毒后急救原则，迅速将病人转移到空气新鲜的地方，保持呼吸道通畅（或送医院放入高压氧仓）.这里面有什么科学道理呢？

    【設计意图】设计研究情境，激发学生的兴趣.

    2.构建化学平衡移动概念.

    【复习】化学平衡标志及特点.

    【思考】V正=V逆是达到化学平衡的重要标志，对于一个已经达到平衡状态的可逆反应，如果改变条件，该反应还能继续保持平衡吗？经过一段时间后，平衡会一直被打破吗？

    【分析】V正=V逆V正≠V逆V′正=V′逆.

    【本质】外界条件的改变，引起了正逆反应速率发生了不同程度的变化，导致V正≠V逆.

    【设计意图】通过对化学平衡的特征和标志分析，构建化学平衡移动的概念，感受化学平衡移动的原理，同时联系生活实际，明白哲学中运动是永恒的原理，培养学生能用对立统一、联系发展和动态平衡的观点考查，分析化学反应的核心素养.

    3.小组讨论设计方案.

    【活动1】探究浓度对化学平衡移动的影响.

    要求：根据已知的两个可逆反应，选用提供的实验药品（0.1mol/L K2Cr2O7溶液、浓硫酸、0.1mol/L NaOH溶液;0.1mol/L FeCl3溶液、0.01mol/L FeCl3溶液、 0.1mol/L KSCN溶液、0.01mol/L KSCN溶液）设计实验，通过改变浓度来说明平衡移动的情况.

    小组讨论实验方案、设计实验步骤、动手实验，记录，形成结论.

    【汇报分析】每小组由一名学生汇报本组设计的实验过程、现象、得出结论.

    Fe3+ + 3SCNFe（SCN）3

    （黄色） ? ? ?（红色）

    Cr2O2-7 + H2O2CrO2-4 + 2H+

    （橙色） ? ? ? ? ? （黄色）

    【总结】增大反应物或减小生成物浓度，平衡向正反应方向进行;减小反应物或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向进行.

    【活动】学生尝试画出浓度对化学平衡移动的影响的速率-时间图像.

    【学以致用 呼应情境】解释一氧化碳中毒的原理及抢救措施的科学原理.

    【结论】（1）化学方程式（中毒原理）：HbO2+COHbCO+O2.

    （2）增大氧气的浓度，平衡逆向移动，使携带CO的血红蛋白转换成携带O2的血红蛋白.

    【活动2】探究温度对化学平衡移动的影响.

    要求：根据已知的热化学方程式，选用提供的药品和仪器（NO2和N2O4混合气体的平衡球，盛有热水烧杯、盛有冷水烧杯），迅速完成实验，形成结论.

    【汇报分析】一名学生汇报本组实验过程、现象、得出结论.

    2NO2（g）N2O4（g） △H=-56.9 kJ/mol

    （红棕色） ?（无色）

    【结论】升高温度，化学平衡向吸热的方向移动;降低温度，化学平衡向放热的方向移动.

    【活动】学生尝试画出温度对化学平衡移动的影响的速率-时间图像，分析与浓度图像区别.

    【设计意图】通过讨论设计浓度、温度对化学平衡移动的影响实验方案，培养学生科学探究与创新意识的科学素养.认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动;能发现和提出有探究价值的问题，从问题和假设出发，确定探究目的、设计探究方案，进行科学探究;善于合作，敢于质疑，勇于创新.学会用已学知识解决实际问题，也使学生进一步认识到一切事物都包含着既对立又统一的两个方面，矛盾的双方依据一定的条件向各自相反的方向转化.我们所讨论的化学反应平衡问题中包含着正反应和逆反应这两个既对立又统一的矛盾体，它们除受化学反应自身因素影响外，还在温度、压强、浓度等外界条件的影响下相互转化.所以，化学反应平衡过程和结果都展现了辩证法的观点.

    4.从微观和宏观相联系的视角分析、表征问题.

    本节课的核心问题是学生对化学平衡移动的理解，为了使学生形成化学学科的思维和素养，本节课的教学以NO2与N2O4之间的转化来探究温度对平衡移动的影响，平衡密闭球是我们常用的教具，通过温度的升高颜色加深，可以提出“为什么红棕色颜色会加深”的问题，引导学生得出“有更多的NO2生成”的结论，进而说明了平衡发生了移动，让学生进一步理解宏观的变化能够透过现象认识微观粒子的变化，借助课件展示微观粒子的变化图像.（彩色分子为活化分子，黑白分子为普通分子）當温度升高时，一部分普通分子变成活化分子，导致活化分子百分数增大，正逆反应速率都增大，但是增大的程度不一样（从升温后活化分子数目的变化可以直观判断），导致V正≠V逆，化学平衡向生成NO2的方向移动，即向吸热反应方向移动.

    【设计意图】通过对温度影响平衡移动的原理分析，引导学生构建微观模型，从微观层面理解平衡移动的本质，让学生学会从宏观和微观相联系的视角分析、表征问题的能力，培养学生宏观辨识与微观探析的能力.

    5.课堂小结.

    本节课主要通过实验探究、分析推理、交流讨论等手段，教师引导学生主动构建化学平衡移动的概念，学习基于实验证据推理得出结论的思维方法，培养学生化学学科核心素养能力，运用平衡移动的原理解决与之相关的实际问题，体现化学学科的社会价值.理解哲学中运动是永恒的原理，培养学生能用对立统一、联系发展和动态平衡的观点分析化学反应的核心素养.

    那么什么是核心素养呢，就是当你把所有在课堂上学习到的知识都忘记以后，剩下的东西，那就是素养，在课堂上学习化学，绝对不是只想把你培养成化学家，更多的是在学习中增强自身的能力，树立正确的情感态度以及价值观，化学留给学生终身受益的东西就是“核心素养”，核心素养的培养，需要更多的化学教师进行不断的探究和努力.

    参考文献：

    [1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准整体框架[M].北京：人民教育出版社，2003.

    [2]王陈颖.基于高中生核心素养培养的元素化合物知识教学研究[D].杭州师范大学硕士论文，2016.