[摘 要] 当前，高中化学课堂教学偏重知识的传授而轻核心素养的培养的现象还比较常见。学生核心素养的培养是全面深化课程改革，落实立德树人目标的基础。以鲁科版《必修1》“氧化还原反应”教学为例，从“变化观念与平衡思想”“宏观辨识与微观探析”“实验探究与创新意识”三个维度，探讨如何培养学生的化学学科核心素养。最后，从学习素养的角度，提出了化学学科素养培养的建议。
[关键词] 核心素养；学科观念；实验探究；问题串
目前，核心素养是世界教育界普遍关注的焦点，也是世界性的研究课题。重视学生核心素养的培养，已经成为许多国家和地区教育改革和发展的共同趋势。教育部在2014年3月印发的《关于全面深化改革落实立德树人根本任务的意见》中明确指出：核心素养是课程改革、落实立德树人目标的基础。学生核心素养的培养，必将引领新一轮高中课程改革，实现三维目标的培养转变成核心素养的形成过程。核心素养是学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格与关键能力[1]。
化学学科核心素养是人们必备的科学素养，是学生终身发展的基础。化学学科核心素养反映化学学科的本质及思想，是学生在长期的化学学习中形成的，而化学课程作为化学知识的载体，对学生学科核心素养形成和发展发挥着相当重要的作用。教师在日常课堂教学中，要将传统的“以知识技能为核心”的教学，转变成“以核心素养为导向”的教学，这样化学课程的育人功能才能达到最优化。
一、化学学科核心素养的内涵
《普通高中化学课程标准（征求意见稿）》指出化学学科核心素养是由“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认识”“实验探究与创新意识”“科学精神和社会责任”五个维度素养构成[2]。这五个维度素养相辅相成，将知识与技能的掌握、思想观念的形成、科学探究与解决问题能力的发展、创新品质和社会责任感的形成等方面的要求融为一体，构建一个较为完整的学科核心素养体系。
二、基于学科核心素养培养的高中化学教学案例剖析
“氧化还原反应”是鲁科版高中化学《必修1》第二章第三节第一课时的教学内容。下面以“氧化还原反应”教学为例，从“变化观念与平衡思想”“宏观辨识与微观探析”“实验探究与创新意识”三个维度，探讨高中化学课堂教学中培养学生化学学科核心素养的若干做法。
（一）“变化观念与平衡思想”素养的培育
德国著名物理学家冯·劳厄曾说过，教育所给予人们的无非是当一切已学过的东西都忘记后所剩下來的东西。学生或许很快忘记具体的化学学科知识，但是化学学科特有的学科观念及思想方法，会深深烙刻在学生脑海里进而形成学科素养。
[环节1]层层引导，构建化学观念
[问题1]初中，我们已经学习了化学反应的四种基本反应类型，请同学们判断下面四个反应分别是属于哪种基本反应类型？并说出这些反应的分类依据。
①2H2+O22H2O ②CaCO3CaO+CO2 ③H2+CuOCu+H2O
④CaO+H2OCa（OH）2
[设计意图]通过复习巩固四种基本反应类型相关知识，明确四种基本反应可依据反应物和生成物的种类及反应前后物质种类的多少的角度进行分类，同时也为化学反应的另一种分类方式做好铺垫。
[问题2]高炉炼铁的主要原理：⑤Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，该反应属于哪种基本反应类型？若从得氧失氧角度分析该反应是属于什么反应？若从得氧失氧的角度，该如何定义氧化还原反应？被氧化、被还原的物质是什么？氧化反应及还原反应的关系是什么？氧化还原反应在工农业、科学技术、日常生活生产中有哪些应用？
[设计意图]通过对反应⑤的分析，让学生意识到应用四种基本反应对化学反应进行分类存在局限性，引发学生的认知冲突，激发学生的分类意识，唤醒学生求知欲望，引入本课的学习任务；同时，通过氧化还原反应概念学习，明确氧化反应和还原反应之间是一个对立统一的关系，培养学生对立统一的辩证唯物主义观念；通过列举金属冶炼、合成氨等化工产品制造、植物的光合作用，等等，让学生感受到化学与我们息息相关，培养学生乐学、善学、勤于反思核心素养。
[问题3]利用得氧失氧的角度来判断⑥2Mg+O22MgO及⑦2Na+Cl22NaCl是否为氧化还原反应？反应③和反应⑤中物质得氧或失氧后，元素化合价是否变化？能否从元素化合价变化角度定义反应⑤氧化还原反应（结合得氧失氧后元素化合价变化分析）？反应⑥和⑦发生氧化反应和还原反应的物质分别是什么？反应⑤中物质元素化合价升高总数和降低的总数有何特点？氧化还原反应与四种基本反应类型的关系？
[设计意图]通过分析⑥和⑦两个反应，让学生意识到从得氧失氧角度作为氧化还原反应判断依据存在着局限性，引导学生通过观察反应③和⑤中元素化合价前后变化，突破原有的得失氧的局限，得出氧化还原反应的另一种分类法，充分体现出概念的提升。在认知进阶过程中，培养学生分析、对比、归纳、构建氧化还原反应与非氧化还原反应及四种基本反应知识间的联系；提高了学生拆解氧化还原反应的能力，建立了氧化还原反应中元素化合价升降相等的平衡思想。
（二）“宏观辨识与微观探析”素养的培育
化学是一门在分子、原子水平上研究物质的组成、结构、性质及变化规律的自然学科。化学学习和研究至少从三个层面上去进行：一是要从宏观现象上去认识物质性质和变化规律，二是要从微观结构上去理解事物的本质和规律，三是要应用化学特有的符号对事物性质进行表达和呈现，这就是化学学科不同于其他学科的最具显著特征的思维方式。
[环节2]巧设情景，深挖问题本质
[情景1]目前市场上月饼中使用的脱氧剂一般为铁系脱氧剂，“脱氧剂”外包装标注的成分为铁粉、活性炭和氯化钠，打开发现灰黑色的固体中还夹杂着少量红棕色粉末。铁系“脱氧剂”的作用原理是利用铁能被氧气氧化，最终产物为红棕色的Fe2O3，从而达到除氧保鲜的目的。请同学们指出哪些物质的元素化合价发生变化？发生氧化反应和还原反应的分别是什么物质？
[设计意图]创设真实的情境能激发学生的学习兴趣，能打开思维的闸门，能使学生进入自主学习的境界。结合生活中实际存在的素材，很容易让学生从宏观上意识到物质铁的作用，感受到化学学习是一个“从生活走进化学、从化学走向社会”的过程，体验氧化还原反应在现实生活中有着广泛运用，进而真正领略到化学知识的实用价值。
[问题4]设计问题串
①氧化还原反应中物质元素的化合价为什么会变化？
②钠与氯气生成氯化钠过程中，元素化合价如何变化？为什么会有这样的变化？
③构成金属钠和氯气的微粒分别是什么？
④钠原子与氯原子的原子结构特点是什么，它们是怎样形成氯化钠的？
⑤氢气与氯气又是怎样生成氯化氢的呢？
[设计意图]通过分析钠原子、氢原子及氯原子的原子结构的特点，让学生意识到电子得失或偏移会使元素化合价发生变化。培养学生学会用微粒的存在形式、微粒结构的特点、微粒间的反应以及粒子的变化来分析宏观物质间反应的实质，进而形成微粒观，这是化学基本观念中最基础的组成部分。
[情景2]图1这幅卡通画形象地展现了钠与氯气反应形成氯化钠的微观过程，在此过程中，钠原子变成了钠离子，氯原子变成了氯离子，氯化钠溶于水形成了大量自由移动的钠离子和氯离子，故氯化钠溶液能导电。请同学们写出钠与氯气反应的化学方程式，并尝试画出电子转移的方向与数目。
[设计意图]卡通画形象地展现了钠与氯气反应形成氯化钠的微观过程，属于微观表征；让学生书写该反应的化学方程式，并引导学生学会用“双线桥法”表示该反应的本质，属于符号表征。教学过程中要强调化学学科本原，引导学生将研究事物的视角从“物质”到“元素”、从“元素”到“电子”、从“宏观”到“微观”提升。
（三）“实验探究与创新意识”素养的培育
[环节3]设计化学实验，提升探究能力
化学课程标准指出：通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学生学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学生学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力[3]。从近几年的全国高考试题的选材来看，多为教材实验的组合和改进，实验现象的探究，实验与工业流程题有机结合，实验题综合度高，能够很好地考查学生的创新意识，这与目前所倡导的核心素养教育是一致的。
[问题5]设计问题串
①氧化还原反应进行的过程中真的存在电子的转移吗？怎么样才能观察到呢？
②锌与稀硫酸反应的离子方程式？反应产生气泡能直接说明有电子转移吗？
③通过观察元素化合价的变化，预测电子怎样传递，即元素之间有何关系呢？
④硫酸溶液中的H+不断得到锌失去电子，电子是否能通过导体如铜丝从一端转移到另一端呢？会有什么现象呢？
⑤能否借助化学仪器来证明锌失去的电子可以沿着铜丝发生定向转移呢？
[设计意图]通过设计问题串，引导学生将观察的视角从关注元素化合价前后的变化，转换到发生氧化反应和还原反应的元素之间的联系。同时，引导学生大胆假设锌失去电子可以通过铜丝进行定向移动，培养学生科学探究能力和科学创新精神。
[情景3]设计实验
①将弯曲的铜丝的两端直接插入盛有稀硫酸的表面皿中，观察实验现象并做好记录。
②将锌粒置于表面皿上，将弯曲的铜丝一端接触锌粒，另一端置于表面皿中，向表面皿中加入少量的稀硫酸并没过铜丝的两端[4]，观察实验现象并做好记录。
③将锌片和铜片用导线连接，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，并用电流计接在导线之间，观察实验现象并做好记录。
[设计意图]实验①让学生意识铜丝直接插入稀硫酸没有明显的现象；实验②让学生知道电子由锌粒提供，并通过铜丝定向转移到铜丝的另一端，溶液中的H+在其表面得到电子后产生气泡；实验③让学生再次从宏观上体会到锌与稀硫酸反应确实存在电子的转移；通过边实验边探究，让学生充分体验并理解知识的形成过程，培养学生的思维能力、探索能力、创新意识及创新能力，进而提升学生的化学学科核心素养。
三、基于学科核心素养培养的高中化学教学建议
高中化学课堂教学需从“知识与技能”的低层次目标的培养，转变为“素养和能力”的高层次目标的培养，处理好隐性与显性，短期与长期，具体与抽象，明线与暗线等关系，最终实现全面发展人的培养目标。
（一）培养学生化学观念和化学思想的学习素养
化学观念是学生在化学学习过程中充分理解化学学科特征的基础上所获得的对化学的总观性认识[5]。化学思想是学生对化学本质、特征、价值的基本认识，是应用科学方法的一种意识。化学观念和化学思想是建立在对具体的化学知识的理解和掌握的基础上形成的，它的培养不是一朝一夕就能完成的，而是需要學生在不断地学习中慢慢地体会和感悟。上文中，笔者引导学生从得氧失氧、化合价变化及电子转移角度分析反应，帮助学生建构化学分类观、辩证观、电子守恒观等学科观念。教师要不断地研究课程标准，研究教材，研究学生特点，感悟课程理念，探讨教育教学方法，才能更好地将化学观念和思想的培养融合于化学知识体系当中。化学观念和思想的建立，有利于提升学生的化学学科核心素养，有助于学生用化学观念和化学思想去认识事物，去分析处理生产、生活中的问题，成为具备化学学科素养的合格的公民，为学生的终身学习打下坚实的化学基础。
（二）提升学生“宏观—微观—符号”表征相结合的学习素养
物质的性质体现在事物宏观的现象上，而宏观的现象又都和微粒间的作用相关联，物质的组成、结构等微观知识则是理解物质性质、把握化学变化本质的基础，化学符号则从微观视角上表达了宏观物质的性质及其变化规律，成为了联系宏观物质世界和微观粒子世界的纽带。但是由于学生自身的认知水平、教师没有有效引导等原因，而使学生不能很好地理解“宏观—微观—符号”三重表征思想，所以教学过程中要利用化学实验来增强感性认识，通过分析微观粒子重组过程，挖掘化学知识内涵，创设问题情境，提升认知水平等方式，促使学生更好地了解化学，明白生活中化学现象、理解化学变化的本质，运用化学知识解决实际问题的能力。上文中，笔者通过让学生观察化学反应中物质元素的化合价变化的宏观表现，引导学生从微观角度理解氧化还原反应的微观概念，指导学生学会用“双线桥法”及“单线桥法”分析氧化还原化学反应中电子转移的方向和数目，形成“宏观辨识与微观探析”学科素养。
（三）促使学生形成化学实验探究的学习素养
学生的思维发展扎根在课堂，教师改变教学方式方法，才能转变学生的学习方式。实验探究可以促进学生对化学反应实质的理解，可以引导学生从科学方法论出发，掌握科学研究的一般方法。实施以学生实验探究为核心的化学教学，可让学生有更多的机会主动地体验探究，是一个不断地去发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的探索过程，充分体现学生的主体地位。实验探究在培养学生动手实践，观察分析能力的同时，还能够帮助学生更好地建立和巩固化学基本概念，有助于培养学生自主学习和科学探究的能力。上文中，笔者通过探究锌与稀硫酸反应的电子转移，揭示反应的实质，培养学生的逻辑思维、发散思维、迁移思维等各方面的能力，促使学生养成科学探究和科学创新的学科素养。
总之，高中化学课堂仍然是高中化学课程实施与改革的主阵地，基于学科核心素养培养的高中化学教学，必定要实现“以传授为中心”向“以学习为中心”的转型，进而实现“以知识为中心”向“以素养为中心”的转变，最终实现全面提升学生的化学学科素养。
[参 考 文 献]
[1]林崇德.21世纪学生发展核心素养研究[M].北京师范大学出版社，2016.
[2]朱鹏飞.学科核心素养的研究进展及其对中学化学教师的启示[J].化学教学，2017（1）.
[3]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.
[4]江敏.在体验中学习——“氧化还原反应”的教学设计与思考[J].中学化学教学参考，2012（6）.
[5]毕华林，卢巍.化学基本观念的内涵及教学价值[J].中学化学教学参考，2011（6）.
（责任编辑：张华伟）