曠湘平 賀秋云 易垚燈 楊焱

摘要： “變化觀念”是高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容。以“化學(xué)反應(yīng)與能量”一章的教學(xué)為例，對(duì)中學(xué)“變化觀念”素養(yǎng)內(nèi)涵、教學(xué)價(jià)值進(jìn)行分析，提出“變化觀念”素養(yǎng)體系的框架、培育途徑及其教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞： 學(xué)科核心素養(yǎng); 變化觀念; 化學(xué)反應(yīng); 教學(xué)策略 ?文章編號(hào)： 10056629（2019）6005004??????中圖分類號(hào)： G6338??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1?問題的提出

化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)科學(xué)。其特征就是從微觀層次認(rèn)識(shí)物質(zhì)，以符號(hào)形式描述物質(zhì)，在不同層面創(chuàng)造物質(zhì)[1]。創(chuàng)造物質(zhì)的核心是化學(xué)變化，變化是化學(xué)科學(xué)的核心與價(jià)值所在。因此，變化觀念是中學(xué)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容之一。

中學(xué)化學(xué)中的變化觀念，就是人們對(duì)生活中常見物質(zhì)及其變化的基本看法。它包括對(duì)化學(xué)變化的特征、本質(zhì)、規(guī)律、價(jià)值、研究方法以及有關(guān)認(rèn)識(shí)的發(fā)生、發(fā)展等重要問題的認(rèn)識(shí)和看法[2]。人教版普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書在必修中設(shè)置了“化學(xué)物質(zhì)及其變化”、“化學(xué)反應(yīng)與能量”等章節(jié)，在選修中安排了《化學(xué)反應(yīng)原理》課程來培育化學(xué)變化觀念。下面以必修2第二章“化學(xué)反應(yīng)與能量”為例，對(duì)在教學(xué)中如何構(gòu)建變化觀念，談?wù)勎覀兊淖龇ㄅc體會(huì)。

2?中學(xué)“變化觀念”素養(yǎng)分析

高中“變化觀念”素養(yǎng)的內(nèi)涵分析

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》[3]將“變化觀念與平衡思想”列為高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)五個(gè)方面之一，其中“變化觀念”學(xué)科核心素養(yǎng)其內(nèi)涵為：

（1）認(rèn)識(shí)物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)和變化的，化學(xué)變化需要一定的條件，并遵循一定的規(guī)律;（2）認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成，并伴有能量的轉(zhuǎn)化;（3）認(rèn)識(shí)化學(xué)變化有一定限度、速率，是可以調(diào)控的;（4）能多角度、動(dòng)態(tài)地分析化學(xué)變化，預(yù)測(cè)在一定條件下某種物質(zhì)可能發(fā)生的化學(xué)變化，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問題。

因此，“變化觀念”素養(yǎng)指向物質(zhì)轉(zhuǎn)化層面，是學(xué)生對(duì)物質(zhì)變化的基本認(rèn)識(shí)的綜合。它解決了物質(zhì)是否會(huì)變化、物質(zhì)會(huì)怎樣變化、物質(zhì)為什么會(huì)發(fā)生變化等基本問題。涉及化學(xué)變化的本質(zhì)、化學(xué)變化的表征、化學(xué)變化是定量的、化學(xué)變化是守恒的、化學(xué)反應(yīng)伴隨能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡理論、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向等核心要素[4]。

中學(xué)階段“變化觀念”素養(yǎng)培育的總體框架

根據(jù)“變化觀念”核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，結(jié)合現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)教材，得出培育“變化觀念”素養(yǎng)的總體框架，如圖1所示。

其中，A區(qū)為“化學(xué)反應(yīng)與能量”教學(xué)時(shí)，學(xué)生已掌握的相關(guān)知識(shí);B區(qū)為本章要學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí);C區(qū)為后續(xù)課程（選修）的相關(guān)知識(shí)。本章在“變化觀念”素養(yǎng)體系的重點(diǎn)是： （1）化學(xué)反應(yīng)伴隨著能量的變化;（2）化學(xué)反應(yīng)中能量變化與化學(xué)鍵變化有關(guān);（3）化學(xué)變化有快有慢且可以定量描述;（4）化學(xué)變化有限度且可以控制。

本章“變化觀念”內(nèi)容的價(jià)值分析

構(gòu)建“變化觀念”素養(yǎng)的完整體系

此前，學(xué)生先后學(xué)習(xí)了化學(xué)變化、物質(zhì)的分類、離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)以及一些典型的化學(xué)反應(yīng)。已經(jīng)知道物質(zhì)是變化的，變化的本質(zhì)是生成了新物質(zhì);化學(xué)變化需要一定的條件;化學(xué)變化微觀上是原子的重新組合，過程中有化學(xué)鍵的斷裂與生成等。同時(shí)，對(duì)化學(xué)變化中的能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率等也有了感性認(rèn)識(shí)。本章的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生理解在化學(xué)反應(yīng)中由于化學(xué)鍵的斷裂與生成而導(dǎo)致物質(zhì)能量的變化，能量的變化又有熱能和電能兩種形式。在此基礎(chǔ)上，再學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率與限度，讓學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)特征的認(rèn)識(shí)更深入、更全面，建立起一個(gè)完整而又合理的化學(xué)反應(yīng)知識(shí)體系。

組成“變化觀念”知識(shí)的核心內(nèi)容

本章知識(shí)是化學(xué)反應(yīng)體系的核心內(nèi)容，在初中化學(xué)、高中必修模塊和選擇性必修模塊中均有涉及。此處學(xué)習(xí)，既有知識(shí)學(xué)習(xí)的階段性，又有必修、選修內(nèi)容的層次性。由于知識(shí)的交叉和重疊，還有知識(shí)的連貫性，本章是對(duì)初中化學(xué)反應(yīng)知識(shí)的提升與拓展，也是選擇性必修《化學(xué)反應(yīng)原理》的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。同時(shí)，本章的學(xué)習(xí)須應(yīng)用化學(xué)鍵理論來指導(dǎo)，是上一章知識(shí)的深化與延伸。

體現(xiàn)“變化觀念”應(yīng)用的實(shí)際價(jià)值

由于通過化學(xué)反應(yīng)使物質(zhì)釋放的化學(xué)能是當(dāng)前獲取能源的主要途徑;同時(shí)控制反應(yīng)條件，可降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。因此，本章內(nèi)容在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)研究和日常生活中都有廣泛的應(yīng)用。通過化學(xué)能與熱能、電能的相互轉(zhuǎn)化的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)在提高能源的利用率和開發(fā)新能源中的重要作用，增進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣與情感，體會(huì)學(xué)習(xí)化學(xué)的價(jià)值。

3?培育“變化觀念”素養(yǎng)的途徑

化學(xué)變化觀體現(xiàn)了化學(xué)變化過程中具有守恒性、條件性、平衡性及過程性四大特征[5]。守恒性指在變化過程中的“不變”，即化學(xué)變化過程中的元素守恒、質(zhì)量守恒、能量守恒。條件性指化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生都具有一定的條件，當(dāng)條件改變時(shí)會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的過程產(chǎn)生影響。如濃度、壓強(qiáng)、催化劑等條件都是化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素。平衡性是指化學(xué)反應(yīng)達(dá)到一定限度時(shí)各物質(zhì)的濃度相對(duì)不變，即變化過程有限度。過程性是指化學(xué)反應(yīng)過程有始態(tài)、過渡態(tài)和終態(tài)。以時(shí)間為尺衡量化學(xué)反應(yīng)過程即化學(xué)反應(yīng)速率。所以，培育“變化觀念”素養(yǎng)，應(yīng)挖掘教學(xué)內(nèi)容，提煉化學(xué)學(xué)科知識(shí)的核心價(jià)值，抓住化學(xué)變化過程的特征，讓學(xué)生全面、準(zhǔn)確、深刻地理解化學(xué)變化。其培育途徑如圖2所示。

4?培育“變化觀念”素養(yǎng)的策略

將“變化觀念”全面落實(shí)到課堂，在教學(xué)中就應(yīng)該跳出傳統(tǒng)課堂，基于知識(shí)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)

生從符號(hào)學(xué)習(xí)走向?qū)W科思想和意義系統(tǒng)的理解和掌握，對(duì)知識(shí)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。在教學(xué)中要強(qiáng)調(diào)為學(xué)生理解而教、為學(xué)科思想而教、為知識(shí)意義而教、為學(xué)生發(fā)展而教。

注重真實(shí)情境創(chuàng)設(shè)，體現(xiàn)變化價(jià)值

基于生活、科學(xué)的化學(xué)變化無處不在。在教學(xué)中通過生產(chǎn)、生活、科學(xué)中化學(xué)變化事例創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，引導(dǎo)學(xué)生從變化的視角，學(xué)習(xí)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的規(guī)律性，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)化學(xué)學(xué)科的價(jià)值[6]。

如在“化學(xué)反應(yīng)與熱能”一節(jié)，可以通過播放《能源爭(zhēng)奪》《世界燃料的發(fā)展史》《新能源的廣泛應(yīng)用》等視頻創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。這樣能引發(fā)認(rèn)知沖突，使學(xué)生運(yùn)用已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)解決實(shí)際問題，在解決問題的過程中經(jīng)歷新知識(shí)的產(chǎn)生、發(fā)展與應(yīng)用，從而培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。同時(shí)又有利于幫助學(xué)生理解化學(xué)與技術(shù)、社會(huì)及環(huán)境的相互作用，體會(huì)化學(xué)變化創(chuàng)造物質(zhì)的化學(xué)價(jià)值觀，促進(jìn)“變化觀念”的形成。

注重知識(shí)的整體性，體現(xiàn)變化體系

培育“變化觀念”，首先要使學(xué)生多角度認(rèn)識(shí)化學(xué)變化，對(duì)化學(xué)變化體系有全面而準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。全面、準(zhǔn)確、深刻和關(guān)系清晰的知識(shí)結(jié)構(gòu)才是“最優(yōu)知識(shí)結(jié)構(gòu)”?！白兓^念”涉及的知識(shí)點(diǎn)多、面廣、形散，幫助學(xué)生全面、準(zhǔn)確、深刻地構(gòu)建清晰的變化體系尤為重要。

如“化學(xué)能與熱能”的教學(xué)中，首先要讓學(xué)生在宏觀上理解能量與化學(xué)變化的關(guān)系，理解與量有關(guān)的化學(xué)方程式;然后，在微觀上認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的本質(zhì)是化學(xué)鍵的斷裂與生成，從分子、原子的角度描述化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。這樣，引導(dǎo)學(xué)生從不同的視角認(rèn)識(shí)化學(xué)變化，理解質(zhì)量守恒和能量守恒，掌握化學(xué)變化的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

注重思維的深刻性，體現(xiàn)變化過程

化學(xué)科學(xué)是由現(xiàn)象和本質(zhì)兩部分組成的。在教學(xué)中不僅要重視“是什么”的化學(xué)現(xiàn)象，更要理解“為什么”的化學(xué)本質(zhì)。這樣，才能讓學(xué)生深入思考知識(shí)的本質(zhì)與內(nèi)在聯(lián)系，通過對(duì)問題的遷移，在新的問題情境中表現(xiàn)出解決問題的核心能力。

如在“化學(xué)能與電能”的教學(xué)中，在原電池實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用多媒體模擬技術(shù)等手段把微觀的電子轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化為看得見的實(shí)驗(yàn)，揭示原電池中的電子運(yùn)動(dòng)、變化結(jié)果。啟發(fā)學(xué)生高階思維、引發(fā)情感共鳴，理解變化過程中電子的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)原電池原理的真正理解，掌握化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的條件與實(shí)質(zhì)。

突出問題驅(qū)動(dòng)，體現(xiàn)變化規(guī)律

通過問題驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)一系列具有梯度和層次的問題，使學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作探究，體驗(yàn)學(xué)習(xí)的過程，體現(xiàn)變化的規(guī)律。

如在“原電池原理”的教學(xué)中，先采用問題引導(dǎo)，使學(xué)生在解決問題的過程中逐步形成對(duì)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)更為深刻的理解。（1）化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能要解決的關(guān)鍵問題是什么？（2）如何使電子從還原劑轉(zhuǎn)移到氧化劑而形成電流？（3）怎樣驗(yàn)證線路中有電子流過？等等。通過一系列問題的提出，建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系;再通過分析、推理等方法構(gòu)建原電池模型;最后，運(yùn)用原電池模型解釋原電池裝置中的化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。這樣，通過問題驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的宏觀辨識(shí)、微觀探析與模型認(rèn)知能力，更能發(fā)展學(xué)生的“變化觀念”。

總之，“變化觀念”是學(xué)生用變化的視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)、研究物質(zhì)、利用物質(zhì)的基本看法。其形成過程既是學(xué)生能力提升的過程，更是學(xué)生理解化學(xué)變化的本質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生形成關(guān)鍵能力和必備品格的過程。

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