核心素養(yǎng)視域下高中化學(xué)情境教學(xué)創(chuàng)新策略研究

摘要：核心素養(yǎng)的提出為高中化學(xué)教學(xué)提供了新的價(jià)值導(dǎo)向?；瘜W(xué)學(xué)科以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和實(shí)踐創(chuàng)新意識為目標(biāo)，肩負(fù)著提升學(xué)生綜合素養(yǎng)的重要責(zé)任。本文主要探討核心素養(yǎng)視域下的高中化學(xué)情境教學(xué)創(chuàng)新策略，強(qiáng)調(diào)教師從基于核心素養(yǎng)構(gòu)建化學(xué)生活化情境出發(fā)，關(guān)注食品化學(xué)與環(huán)境化學(xué)等日常場景的融入方式，從化學(xué)理論與科學(xué)思想的歷史演進(jìn)中提取教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)歷史化情境以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)邏輯思維，通過創(chuàng)設(shè)探究式實(shí)驗(yàn)與模擬式實(shí)驗(yàn)情境，強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐與科學(xué)探究能力。關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；高中化學(xué)；情境教學(xué)；創(chuàng)新策略當(dāng)前新課程改革深入聚焦學(xué)科育人價(jià)值，力圖將學(xué)科教育與全面育人緊密結(jié)合，提出核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，著眼于學(xué)生在真實(shí)情境中的綜合能力提升，為化學(xué)學(xué)科教學(xué)創(chuàng)新指明了方向。情境教學(xué)策略強(qiáng)調(diào)教師將抽象知識嵌入具體的現(xiàn)實(shí)語境中，以核心素養(yǎng)為支點(diǎn)，讓學(xué)生成為知識構(gòu)建的“主角”，在情境中觸摸化學(xué)的內(nèi)核，體味化學(xué)的靈動(dòng)。對此，高中化學(xué)教師需根據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2020年修訂版）“重視開展‘素養(yǎng)為本’的教學(xué)”，結(jié)合學(xué)生的感性經(jīng)驗(yàn)，深入挖掘化學(xué)知識的生活化、歷史化和實(shí)驗(yàn)化背景，創(chuàng)新化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)，打造“情”與“境”有機(jī)統(tǒng)一的素養(yǎng)課堂。一、基于核心素養(yǎng)，構(gòu)建化學(xué)生活化情境（一）創(chuàng)設(shè)食品化學(xué)情境食品化學(xué)情境是以人類日常飲食為切入點(diǎn)，將化學(xué)知識與食品組成、加工、保存以及健康安全問題相結(jié)合的教學(xué)形式。這種情境將化學(xué)理論注入生活最常見的場景，使抽象的化學(xué)知識“看得見”“摸得著”，助力學(xué)生從分子層面探索食品中的化學(xué)變化和反應(yīng)機(jī)制。教師應(yīng)優(yōu)先選取貼近學(xué)生生活的食品現(xiàn)象，例如，通過分解食品成分的化學(xué)方程式，探討不同物質(zhì)在加工和儲存中的轉(zhuǎn)化規(guī)律，借助情境中的細(xì)節(jié)鋪陳，將化學(xué)原理與實(shí)際問題巧妙結(jié)合，以教學(xué)情境促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)長遠(yuǎn)發(fā)展[1]。以人教版必修一“氧化還原反應(yīng)”教學(xué)為例，課堂導(dǎo)入時(shí)教師展示一塊切開的蘋果在不同時(shí)間點(diǎn)的照片，其中蘋果逐漸從白色變?yōu)楹稚?，引?dǎo)學(xué)生從觀察中思考“切開的蘋果為什么會(huì)變色？”提出“是否與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)”的推測，緊接著出示一瓶標(biāo)注有“抗氧化劑維生素C”的果汁產(chǎn)品，提問“抗氧化劑的作用是什么？它如何延緩蘋果變色的過程？”隨后教師基于學(xué)生的回答逐步引導(dǎo)，明確蘋果變色涉及的多酚氧化反應(yīng)，氧化劑為空氣中的氧氣，蘋果中的酚類化合物在多酚氧化酶的催化下被氧化，生成醌類物質(zhì)，即C6H4（OH）2+O2→C6H4O2+H2O，明確反應(yīng)中有化合價(jià)的升降和電子的轉(zhuǎn)移。之后，教師展示蘋果變色實(shí)驗(yàn)的對比結(jié)果：一部分切開的蘋果表面涂抹了檸檬汁，另一部分則直接暴露在空氣中，實(shí)驗(yàn)顯示涂抹檸檬汁的蘋果變色較慢。教師需讓學(xué)生分析檸檬汁中抗氧化劑（維生素C，化學(xué)式C6H8O6）發(fā)揮作用的原因，即基于方程式：C6H8O6→C6H6O6+2H++2e-，探討檸檬汁如何干擾蘋果變色的氧化過程，并從電子轉(zhuǎn)移的角度解釋維生素C的還原性，再討論生活中其他利用抗氧化劑的案例，例如食品腌制時(shí)的亞硫酸鹽應(yīng)用。由此，教師通過不斷追問、分析與探索，讓學(xué)生主動(dòng)歸納出氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)特征：化合價(jià)的升降與電子的得失，深度鍛煉學(xué)生科學(xué)思維能力，提升核心素養(yǎng)。（二）創(chuàng)設(shè)環(huán)境化學(xué)情境環(huán)境化學(xué)情境強(qiáng)調(diào)教師圍繞環(huán)境問題構(gòu)建教學(xué)場景，以污染物的化學(xué)性質(zhì)、反應(yīng)機(jī)制、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律以及治理方法為核心內(nèi)容，將化學(xué)知識與生態(tài)保護(hù)深度融合，幫助學(xué)生感知人與自然關(guān)系的微妙平衡，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)使命感[2]。教師需依托真實(shí)的環(huán)境問題設(shè)計(jì)教學(xué)情境，以問題驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向，從核心素養(yǎng)出發(fā)，選取空氣質(zhì)量、水污染或能源利用等具體議題，采用微觀與宏觀結(jié)合的方式，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)方程式分析污染物反應(yīng)機(jī)理，同定量計(jì)算研究污染程度及治理措施。以人教版必修一“鈉及其化合物”教學(xué)為例，教師可出示室內(nèi)空氣污染的生活場景圖，例如新裝修的房間或密閉的汽車內(nèi)部，引發(fā)學(xué)生關(guān)注空氣質(zhì)量問題，提出問題：“為什么新裝修的房間中空氣容易出現(xiàn)污染？封閉環(huán)境中空氣質(zhì)量如何保持？”引導(dǎo)學(xué)生將問題聚焦到室內(nèi)二氧化碳濃度的增加，結(jié)合一間密閉房間中二氧化碳濃度隨時(shí)間增加的曲線，讓學(xué)生意識到高濃度二氧化碳對人體健康的潛在威脅。隨后，教師可介紹生活中使用的空氣凈化材料，例如“化學(xué)吸附劑”。引入過氧化鈉的化學(xué)特性，說明其在凈化空氣中的實(shí)際作用，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)思考：“如果在密閉環(huán)境中放置一種能降低二氧化碳濃度的物質(zhì)，這種物質(zhì)應(yīng)該具備哪些特性？”配以過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉并釋放氧氣的化學(xué)方程式：2Na2O2+2CO2→2Na2CO3+O2，在講解過程中，提出問題：“反應(yīng)中的二氧化碳濃度如何降低？生成的氧氣如何改善空氣質(zhì)量？”詳解化合價(jià)變化和氧化還原原理，幫助學(xué)生理解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)強(qiáng)化實(shí)際應(yīng)用能力等以落實(shí)核心素養(yǎng)的目標(biāo)。二、基于核心素養(yǎng)，構(gòu)建化學(xué)歷史化情境（一）創(chuàng)設(shè)化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)史情境自1669年煉金術(shù)師布蘭德通過提煉尿液意外發(fā)現(xiàn)磷，到1869年俄國化學(xué)家、物理學(xué)家門捷列夫依據(jù)元素周期律預(yù)言未知元素并最終得到驗(yàn)證，化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)史展現(xiàn)了科學(xué)探索的曲折與輝煌，有助于學(xué)生在歷史情境中感受化學(xué)學(xué)科的深刻魅力，切實(shí)提升其核心素養(yǎng)。教師應(yīng)圍繞經(jīng)典化學(xué)元素的發(fā)現(xiàn)過程展開，通過設(shè)計(jì)問題鏈條，逐步引導(dǎo)學(xué)生思考科學(xué)家如何基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推導(dǎo)元素性質(zhì)、預(yù)測元素存在，并最終驗(yàn)證理論的科學(xué)邏輯，如此“以時(shí)間為軸、以事件為點(diǎn)、以問題為線”，將化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)史情境與核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)深度融合[3]。以人教版必修一“原子結(jié)構(gòu)與元素周期表”教學(xué)為例，課堂導(dǎo)入時(shí)，教師可介紹法國化學(xué)家、物理學(xué)家拉瓦錫在1777年對氧氣的研究，教師引導(dǎo)學(xué)生回顧氧化還原理論的發(fā)展，強(qiáng)調(diào)元素概念逐步確立的不易，以此為基礎(chǔ)提出：“氧元素的發(fā)現(xiàn)為化學(xué)研究帶來了什么變化？科學(xué)家是如何利用氧氣性質(zhì)定義化學(xué)元素的？”通過揭示元素的不可分性和獨(dú)特性，幫助學(xué)生梳理“元素”概念的歷史演變，為后續(xù)元素周期表的學(xué)習(xí)奠定邏輯基礎(chǔ)。情境推進(jìn)至1869年俄國化學(xué)家、物理學(xué)家門捷列夫創(chuàng)立元素周期表的過程，教師出示早期的元素周期表，要求學(xué)生觀察周期表中的未知元素空格并思考：“為什么門捷列夫在表中留下空位？他是如何預(yù)測這些未知元素的性質(zhì)的？”結(jié)合元素周期律的核心思想，逐步引導(dǎo)學(xué)生理解元素性質(zhì)的周期性變化以及原子序數(shù)的重要意義，要求其根據(jù)周期表填補(bǔ)相鄰空白元素的性質(zhì)，幫助學(xué)生在歷史情境中穩(wěn)步提升核心素養(yǎng)。（二）創(chuàng)設(shè)化學(xué)理論發(fā)展史情境化學(xué)理論發(fā)展史情境通過梳理化學(xué)理論的形成與演進(jìn)，將科學(xué)思想的嬗變?nèi)谌牖瘜W(xué)知識的學(xué)習(xí)過程，使學(xué)生在知識的建構(gòu)中體會(huì)科學(xué)發(fā)展的智慧與邏輯，將化學(xué)知識從零散的觀察上升到系統(tǒng)的規(guī)律，揭示科學(xué)的邏輯性與創(chuàng)造性。教師在應(yīng)用化學(xué)情境教學(xué)時(shí)，可聚焦某一理論的提出與發(fā)展，引領(lǐng)學(xué)生深入思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論概括之間的聯(lián)系，呈現(xiàn)科學(xué)家“提出假說→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→修正理論”的過程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識等核心素養(yǎng)。以人教版必修二“化學(xué)反應(yīng)與能量”教學(xué)為例，教師可描述18世紀(jì)燃素說的核心觀點(diǎn)：“燃燒是物質(zhì)失去燃素的過程”，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合燃燒現(xiàn)象提出疑問：為什么燃燒木炭會(huì)產(chǎn)生熱量和氣體？如果木炭“失去燃素”，質(zhì)量是否應(yīng)該減少？展示拉瓦錫設(shè)計(jì)的密閉燃燒裝置圖，引導(dǎo)學(xué)生觀察裝置中蠟燭燃燒、氣體收集及質(zhì)量測量的環(huán)節(jié)，提出問題：“燃燒后密閉容器中物質(zhì)的總質(zhì)量是否發(fā)生變化？反應(yīng)中產(chǎn)物是如何形成的？”討論燃燒過程中氧氣的作用及質(zhì)量守恒的意義，逐步引導(dǎo)其理解拉瓦錫的核心實(shí)驗(yàn)思路和燃燒實(shí)質(zhì)。之后，教師將情境推進(jìn)到19世紀(jì)化學(xué)家焦耳研究能量守恒的階段，展示焦耳水輪實(shí)驗(yàn)裝置，提出問題：“為什么機(jī)械能能轉(zhuǎn)化為熱量？這種轉(zhuǎn)化是否表明能量在化學(xué)反應(yīng)中也會(huì)發(fā)生類似變化？”引導(dǎo)學(xué)生分析焦耳的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，例如測量不同高度水流對水溫升高的影響，引出“能量守恒”這一概念，并讓學(xué)生思考：“如果能量守恒在物理系統(tǒng)中成立，它是否同樣適用于化學(xué)反應(yīng)？”明確化學(xué)反應(yīng)中能量守恒的普適性，為理解反應(yīng)熱奠定基礎(chǔ)。借助具體問題與歷史情境結(jié)合的設(shè)計(jì)，學(xué)生得以逐步建構(gòu)系統(tǒng)科學(xué)認(rèn)知和應(yīng)用能力等核心素養(yǎng)的關(guān)鍵要素。三、基于核心素養(yǎng)，構(gòu)建化學(xué)實(shí)驗(yàn)化情境（一）創(chuàng)設(shè)探究式實(shí)驗(yàn)情境探究式實(shí)驗(yàn)情境是一種以問題驅(qū)動(dòng)為核心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，通過設(shè)計(jì)開放性實(shí)驗(yàn)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)并驗(yàn)證結(jié)論，同時(shí)培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與創(chuàng)新意識[4]。教師需依據(jù)核心素養(yǎng)的目標(biāo)，從學(xué)生認(rèn)知能力和學(xué)科特點(diǎn)出發(fā)設(shè)計(jì)開放性實(shí)驗(yàn)問題，引導(dǎo)其在實(shí)驗(yàn)過程中自主探究，融入科學(xué)討論環(huán)節(jié)，通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的深入解析，引導(dǎo)學(xué)生從微觀粒子和化學(xué)反應(yīng)機(jī)制角度解釋現(xiàn)象，提升“宏觀辨識與微觀探析”等核心素養(yǎng)。以人教版必修二“乙醇與乙酸”教學(xué)為例，教師需以生活化的問題進(jìn)行課堂導(dǎo)入：描述一種香味撲鼻的水果香料，并提問“這種香味的化學(xué)來源是什么？是否可以通過化學(xué)方法人工合成？”由此導(dǎo)入乙醇與乙酸反應(yīng)生成酯的核心內(nèi)容。提出問題“在什么條件下，乙醇與乙酸可以生成這種具有香味的酯？”引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已學(xué)知識，初步推測可能的反應(yīng)條件，包括催化劑、溫度和反應(yīng)物比例等。隨后教師設(shè)計(jì)開放性實(shí)驗(yàn)任務(wù)。提供實(shí)驗(yàn)器材和試劑清單，包括乙醇、乙酸、濃硫酸、飽和碳酸鈉溶液、酒精燈、試管等，要求學(xué)生自行選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作步驟和裝置連接方式。實(shí)驗(yàn)過程中，教師要求學(xué)生觀察并記錄關(guān)鍵現(xiàn)象，例如液面上是否形成透明油狀液體，是否聞到具有香味的氣體逸出。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過分析現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生回答以下問題：“為什么在濃硫酸和加熱條件下才能明顯觀察到酯的生成？”“反應(yīng)的速率和什么因素相關(guān)？”“從化學(xué)鍵斷裂的角度分析，乙醇和乙酸是如何生成酯的？”幫助學(xué)生從微觀粒子的角度探討反應(yīng)的本質(zhì)，加深對酯化反應(yīng)的理解。實(shí)驗(yàn)后引入討論環(huán)節(jié)，通過小組交流和匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓學(xué)生嘗試分析反應(yīng)過程中存在的問題，例如，為什么反應(yīng)效率受反應(yīng)物比例影響，如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件提升生成酯的產(chǎn)率。最后教師帶領(lǐng)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中總結(jié)酯化反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：乙酸中的羧基（-COOH）失去羥基（-OH），乙醇中的羥基失去氫原子（H），結(jié)合生成酯，同時(shí)生成水，基于化學(xué)方程式CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O標(biāo)注反應(yīng)中各化學(xué)鍵的斷裂與形成，通過探索實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的可能性，真正達(dá)到核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。（二）創(chuàng)設(shè)模擬式實(shí)驗(yàn)情境模擬式實(shí)驗(yàn)情境是一種通過虛擬環(huán)境或現(xiàn)實(shí)模擬手段再現(xiàn)化學(xué)現(xiàn)象的教學(xué)方式，以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)條件限制或展示極端環(huán)境下的化學(xué)行為。模擬式實(shí)驗(yàn)情境不僅擴(kuò)展了化學(xué)教學(xué)的可能性，還將抽象的化學(xué)概念以直觀方式傳遞，使知識學(xué)習(xí)指向核心素養(yǎng)的育人高度。教師需選擇適宜的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，針對微觀粒子的運(yùn)動(dòng)、復(fù)雜反應(yīng)的機(jī)理或危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)的過程，利用虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建教學(xué)模型，借助動(dòng)畫或軟件呈現(xiàn)化學(xué)現(xiàn)象動(dòng)態(tài)，以擬真化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境全面培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。以人教版必修二“硫及其化合物”教學(xué)為例，教師需以“硫的燃燒及二氧化硫的性質(zhì)”為教學(xué)核心，利用化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件（如ChemCollective虛擬實(shí)驗(yàn)室或EduLab虛擬實(shí)驗(yàn)平臺）展開模擬教學(xué)。教師先描述火山噴發(fā)時(shí)的濃煙，并提問“火山噴發(fā)中有哪些化學(xué)反應(yīng)發(fā)生？產(chǎn)生的主要?dú)怏w成分有哪些？”通過情境引導(dǎo)學(xué)生聚焦硫的燃燒現(xiàn)象及二氧化硫的生成。隨后教師利用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，展示硫單質(zhì)在空氣和氧氣中燃燒的全過程，突出燃燒過程中火焰顏色的差異與生成氣體的化學(xué)本質(zhì)，通過實(shí)時(shí)呈現(xiàn)生成物分布圖，讓學(xué)生觀察燃燒效率與生成二氧化硫的數(shù)量變化，直觀展示硫原子與氧氣分子結(jié)合生成二氧化硫分子的過程。結(jié)合二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)，教師利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺中的分步動(dòng)畫演示，將二氧化硫與水反應(yīng)生成亞硫酸的過程