基于核心素养，指向深度学习的高中化学学历案设计
——以“钠”主题教学为例
于宝忠1崔利新2张国昶3（1葫芦岛市第一高级中学 辽宁 葫芦岛 125004；2葫芦岛市第二高级中学 辽宁 葫芦岛 125001；3葫芦岛市连山区世纪高级中学 辽宁 葫芦岛 125001）摘要：学历案是指教师在班级教学的背景下，为了便于学生自主或社会建构经验，围绕某一相对独立的学习单位，对学生学习过程进行专业化预设的方案。深度学习是指学生基于教师预设的专业方案，经历有指导、有挑战、高投入、高认知的学习过程，进而获得有意义的学习结果。学历案为学生提供了专业化设计的深度学习的机会，也为核心素养教学的落地提供了具体路径和方案。文章以“钠”的主题教学为例，探讨基于核心素养背景下，指向深度学习的高中化学学历案设计。关键词：核心素养；深度学习；学历案；钠学习的本质是经验在深度或广度上的持续变化，即个体在原有经验的基础之上，通过自主建构或社会建构，进而形成新的经验的过程。学历案是指教师在班级教学的背景下，为了便于学生自主或社会建构经验，围绕某一相对独立的学习单位，对学生学习过程进行专业化预设的方案。一份学历案的基本要素包括学习主题及课时、学习目标、评价任务、学习过程（学法建议/课前预习/课中学习）、检测与练习、学后反思等。深度学习是指学生基于教师预设的专业方案，经历有指导、有挑战、高投入、高认知的学习过程，进而获得有意义的学习结果［1］。深度学习具有理解学习、内容统整、自主建构、迁移运用等主要特征。实现深度学习是发展核心素养的必经之路。在当前核心素养教育的背景下，学历案为学生提供了专业化设计的深度学习的机会，也为核心素养教学的落地提供了具体路径和方案。本文以“钠”的主题教学为例，探讨基于核心素养背景下，指向深度学习的高中化学学历案设计。一、学习主题
钠。人教版高中化学必修一第三章第一节（1课时）【课标要求】（1）体验科学探究的过程，学习运用以实验为基础的实证研究方法。（2）能够独立或与同学合作完成实验，并能主动进行交流。（3）根据生产、生活中的实例或通过实验探究，了解钠的主要性质。（4）能从不同视角认识化学变化的多样性，能运用对立统一思想和定性定量结合的方式揭示化学变化的本质特征。能对具体物质的性质和化学变化作出解释或预测。
二、学习目标
（1）通过回忆、观察，能描述Na的物理性质。（2）通过Na与O2反应的探究实验，了解外界条件对化学反应产生的影响，认识活泼金属与O2发生反应的复杂性，能从Na的原子结构角度认识结构对性质的决定性作用。能熟练书写Na与O2反应的化学方程式，并从电子转移的角度认识反应的本质。（3）通过Na与H2O反应的探究实验，结合练习3～10，多角度认识Na与H2O反应的实质，认识钠的活泼性。能描述Na与水反应的现象，并能解释其原因。能熟练书写Na与H2O反应的化学方程式、离子方程式，认识其中蕴含的定量关系。（4）通过Na与CuSO4溶液反应的探究实验，再认识钠的活泼性，认识化学变化的多样性。能分步或合并写出Na与CuSO4溶液反应化学方程式。学习运用以实验为基础的实证研究方法，重视利用图书或网络查阅科研文献解决疑难问题，学会合作与分享。（5）能结合Na的性质解释Na元素在自然界中的存在形态、Na的用途及保存方法，认识性质对物质存在、用途、制法及保存方法的决定作用。三、评价任务
（1）完成实验1、2，分析现象，填表 2（检测目标 1）。（2）分析实验1、2现象，完成练习1、2（检测目标2）。（3）完成探究实验3，分析现象，填表4，完成练习3～10（检测目标 3、5）。（4）讨论分析探究实验4现象，完善表1（检测目标 4）。（5）绘制 Na的概念图后，完成练习 11～14（综合检测）。四、学法建议
（1）金属钠是本章重点内容之一，是在初中初步认识金属的基础上，进一步深入系统学习金属元素及其化合物的知识的开端，有承上启下的作用。学习中要抓住两条主线：明线是按照“金属单质—氧化物—氢氧化物—盐”顺序系统有序进行，暗线是“结构决定性质，性质决定存在、用途、制法、保存”，后一条主线是学懂学通元素化合物知识的关键。记忆物质物理性质要从“色、态、味、点、度、毒”有序理解记忆，记忆金属单质化学性质要从“与非金属单质、与水、与酸、与碱、与盐、与氧化物”等反应有序理解记忆。学完一个主题，要学习构建思维模型或思维导图。（2）本主题的重点是钠的化学性质，难点是过氧化钠的生成和钠与水反应的实质，学习时要从离子反应、氧化还原反应、定量的视角进行深层次的再认识。同时，注意结合实际应用加深对钠的性质的理解与掌握。（3）化学是以实验为基础的自然科学，学习中注意运用以实验为基础的实证研究方法。实验中态度要认真、严谨，学会独立或与同学合作完成实验，实验操作要科学、规范，严格按照实验规程操作，注意实验安全。（金属钠的用量一定要严格按照实验要求取用，用剩的钠不能随意抛弃。）（4）学历案中的A组练习为合格标准，B组练习为较高要求，可根据需要选择完成。五、学习过程
1．课前准备
（1）回忆物质的分类方法，分类列出你所知道的含有钠元素的物质的化学式。（2）查阅初中教材，举例说明金属具有哪些共同的物理性质和各自的特性。（3）类比初中学过的镁、铝、锌、铁和铜的一些化学性质，尝试写出Na的某些化学性质的化学方程式（完成表1）。表1 推导钠的化学性质
（4）阅读人教版必修1 P38～42，思考钠与初中学过的其他金属有何异同。设计说明：认识模型的建立是学习化学以及认识客观世界的重要手段，是建立解决复杂化学问题的思维框架的基础，也是化学核心素养的重要组成部分。从系统学习元素化合物伊始就努力让学生建立元素化合物认识模型，并在学习的过程中不断丰富完善，可以有效降低知识难度，减轻学生学习负担，可以让学生受益终身。通过回忆分类，初步建立“金属单质—氧化物—氢氧化物—盐”有序研究模型，通过金属物理性质复习，初步建立“色、态、味、点、度、毒”有序记忆模型，通过金属化学性质复习，初步建立研究金属化学性质的认识模型（重点）。同时，这种基于建构主义学习理论的运用，能够帮助学生从原有的知识经验中，主动建构新的知识经验，并逐步系统化，从而引导学生走向“深度学习”，也体现了教师的学习帮助者的角色。在Na与O2、与盐溶液反应的自主建构中，诊断学生已有的知识容量，并针对学生可能出现的错误迁移（如钠在水溶液中置换铜），引向本节课的重难点——Na2O2的生成及Na与水的反应。课前阅读教材，自主学习，减少课堂的低效、重复劳动，带着问题进课堂，为深入学习做准备。2．课中学习
观看投影，交流学前准备1和2（诊断认识水平）。阅读：材料一 金属钠的发现与用途在19世纪初，意大利物理学家伏特（Volta A.G.1745-1827）发明了电池后，英国化学家戴维（Davy H.1778-1829）坚持不懈地从事于利用电池分解各种物质的实验研究。1807年10月，戴维在电解熔融的苛性钠时发现了金属钠。目前，世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法，少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。金属钠能在熔融条件下，将钛、锆、铌、钽等金属从它们的化合物中置换出来。例如：TiCl4 4Na=熔融Ti 4NaCl。钠还用于制造过氧化钠等化合物。钠和钾组成的合金在常温时是液体，用于快中子增殖反应堆作热交换流体。高压钠灯现在已大量应用于道路和广场的照明，由于它不降低照度水平而又能减少能源消耗，因此高压钠灯虽问世较晚，但发展很快。钠灯也可用于洗相的暗室，因为这种黄光不会使相纸曝光。相比于铁、铜、铅、汞等金属的几千年的使用历史，为什么钠的发现和使用只有短短二百年？（1）Na的物理性质探究实验1：用镊子从煤油中取出一小块钠，置于玻璃片上，用滤纸吸干表面的煤油后，用小刀切去一端的外皮（切下的外皮放回到原试剂瓶中），这时可以看到钠的真面目。观察钠表面的光泽和颜色，新切开的钠的表面在空气中会发生怎样的变化（填写表3）？探究实验2：将这小块钠外皮全部切去，放在坩埚里，加热，观察现象（填写表3）。根据观察，填写表2（检测目标1）。表2 钠的物理性质
（2）Na的原子结构与化学性质①钠的原子结构写出钠的原子结构示意图，并尝试推测钠的化学性质有哪些特点。②钠的化学性质（1）钠与氧气的反应表3 钠与氧气的反应
练习1：写出钠在常温下及加热条件下与氧气反应的化学方程式（检测目标2）。练习2：用单线桥法标出上面两个反应过程中电子转移的情况（从氧化还原角度再认识）（检测目标2）。设计说明：真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台，为学生化学学科核心素养提供了真实的表现机会［2］。选取金属钠的发现和用途创设问题情境，使学生充分认识化学科学的价值。“宏观辨识与微观探析”要求学生能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的观念。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题［3］。通过观察、辨识一定条件下金属钠的形态及变化的宏观现象，借助已有的经验分析，获取正确的结论，能运用化学符号作正确的表达，有利于培养“宏观辨识与微观探析”素养。（2）钠与水的反应探究实验3：在大烧杯中加一些水，滴入几滴酚酞溶液，用镊子取一小块钠，擦干表面的煤油，切去氧化膜，切下绿豆大小的一块，放入水中，观察实验现象（填写表4）。表4 钠与水的反应
练习3：写出钠与水反应的化学方程式（检测目标 3）。练习4：写出钠与水反应的离子方程式（从离子反应视角再认识）（检测目标3）。练习5：用单线桥法标出钠与水反应的电子转移情况（从氧化还原视角再认识）（检测目标3）。练习6：钠保存在煤油中的原因是什么？钠能否保存在汽油、CCl4及酒精中，为什么（从应用视角再认识）（检测目标 5）？练习7：水是一种弱电解质，它能发生微弱的电离：H2O⇌H＋ OH-。有同学认为：钠与水反应的本质是Na与H2O电离的OH-结合生成了NaOH。你是否同意这种观点。如果不同意，你认为钠与水反应的本质最有可能是什么（从微观视角探析反应本质）（检测目标 3）？练习8：如果将一小块同样大小的钠分别投入到水和稀盐酸中，你认为哪个更剧烈？为什么（检测目标3）？（3）钠与盐酸的反应练习9：写出钠与盐酸反应的化学方程式和离子方程式（检测目标3）。练习10：若将2mol Na分别投入到100m L水和100m L 1mol/L盐酸中，生成H2的物质的量之比是多少（检测目标3）？（4）钠与盐溶液的反应探究实验4：在大烧杯中加入1mol/L CuSO4溶液，用镊子取一小块钠，擦干表面的煤油，切去氧化膜，切下绿豆大小的一块，放入大烧杯中，观察实验现象（填写表5）。表5 钠与CuSO4溶液的反应
材料二：水合物是金属离子存在的最基本形式。水分子被中心离子吸引形成水化层。其中最主要的是水分子作为配位体与中心离子结合。如Cu2 离子和Fe3 离子的水合离子 Cu（H2O）42 和 Fe（H2O）63 。通常为了方便简写成Cu2 和Fe3 离子。讨论：为什么金属Na没有置换出CuSO4溶液中的铜？观看投影，讨论交流学前准备3，订正错误（检测目标 4）。设计说明：教学、学习和评价是三位一体的关系，对基础内容的学习以“评”促“教”，对于深入内容的学习也可以以“评”促“思”，从而在不知不觉中实现深度学习。提供大学的研究成果，一方面加深学生对溶液中离子反应的认识，另一方面也希望培养学生查阅文献解决疑难的素养，体现教师的学习帮助者的角色。③钠的用途、保存、钠元素在自然界中的存在绘制模型概念图：
图1 金属Na的认识概念图练习 11：在烧杯中加水和煤油（密度：0.88g·cm-3）各 50mL，将一小粒金属钠（密度：0.97g·cm-3）投入烧杯中，观察到的现象可能是_________（提示：钠与煤油不反应）（综合检测）A.钠在水层中反应，并四处游动B.钠停留在煤油层中，不发生反应C.钠在煤油的液面上反应并四处游动D.钠在煤油与水的界面处反应并可能上、下跳动练习12：将小块钠投入到FeCl3的稀溶液中，以下对有关现象的描述中最恰当的是_______（综合检测）A.钠溶解；溶液里有黑色固体析出和无色气体逸出B.钠与溶液剧烈反应；溶液里有红褐色沉淀生成，溶液的颜色变浅C.钠在溶液的表面上静静地消失；溶液里有红褐色沉淀生成D.钠迅速消失；溶液里快速地冒出很多的气泡，同时有红褐色固体生成*练习13（提升）：将一块银白色的金属钠放在空气中会发生一系列的变化：表面迅速变暗→“出汗”→变成白色固体（粉末），下列有关叙述正确的是_____（综合检测）A.表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了过氧化钠B.“出汗”是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的CO2在表面形成了溶液C.最后变成碳酸钠粉末D.该过程的所有化学反应均为氧化还原反应*练习14（提升）：将钠、镁、铝各0.3mol分别放入100mL 1mol·L-1的盐酸中，同温同压下产生的气体体积比是_________（综合检测）A.1∶2∶3 B.6∶3∶2C.3∶1∶1 D.1∶1∶13．课后检测A组（基础巩固学习）1.取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象描述正确的是 （ ）①金属钠熔化 ②在空气中燃烧，放出黄色火花③燃烧后得白色固体 ④燃烧时火焰为黄色 ⑤燃烧后生成浅黄色固体物质A.②⑤ B.①②③C.①④⑤ D.④⑤2.下列关于金属钠的叙述错误的是 （ ）A.金属钠可以保存在煤油中B.金属钠着火时，可用泡沫灭火器来灭火C.金属钠的化学性质非常活泼，钠元素只能以化合态存在于自然界中D.实验时用剩的钠块应该放回原试剂瓶3.将一小块钠放入下列溶液中，既能产生气体又能生成白色沉淀的是 （ ）A.硝酸铜溶液 B.稀硫酸C.氯化钠溶液 D.氯化镁溶液4.将一小块钠投入含5mL饱和石灰水的试管里，不可能观察到的现象是 （ ）A.钠熔成小球并在液面上游动B.有气体生成C.溶液底部有银白色物质生成D.溶液变浑浊5.2.3 g纯净金属钠在干燥空气中被氧化后得到3.5g固体，由此可判断其氧化产物是 （ ）A.只有 Na2O B.只有 Na2O2C.Na2O和Na2O2D.无法确定6.有人设计了如图所示的实验装置，目的是做钠与水反应的实验并验证钠与水反应的产物。
（1）该反应的离子方程式为：______________。（2）将大头针提起，钠块脱落，此时观察到试管中的反应现象是什么？__________________________。（3）要验证钠与水反应的产物时，能否直接用火柴在细玻璃管处点燃？为什么？应该先怎么办（具体操作）？_______________________________________。B组（拓展提升学习）7.下列说法错误的是 （ ）A.钠在空气中燃烧时先熔化，再燃烧，最后所得产物是Na2O2B.镁因在空气中形成了一薄层致密的氧化膜，保护了内层的镁，故镁不需要像钠一样的特殊保护C.铝制品在生活中非常普遍，是因为铝不活泼D.因为铁在潮湿的空气中生成的氧化物疏松，不能保护内层金属，故铁制品往往需涂保护层8.下列关于金属冶炼的说法不正确的是 （ ）A.电解熔融的NaCl制备NaB.Fe和CuSO4溶液的反应可用于湿法炼铜C.CO还原赤铁矿（Fe2O3）可用于炼铁D.电解饱和NaCl溶液制备Na9.在托盘天平的两个盘上分别放置等质量的两个烧杯，调节天平平衡，在两个烧杯中分别放入等浓度、等质量的稀盐酸，再分别加入23g钠和24g镁。充分反应后，下列说法正确的是 （ ）A.若盐酸过量，则天平仍平衡B.若盐酸过量，则放钠的一端轻C.若盐酸不足，则放Na的一端重D.若盐酸不足，则天平仍平衡10.钠能与熔融态的盐反应，可以置换出盐中的
标出这两个反应的电子转移情况，并据此说出Na的一种重要用途。11.钠与H2在一定温度下可反应生成一种叫氢化钠（NaH）的白色化合物，该化合物在熔融状态下可导电，取少量NaH放入水中，剧烈反应放出一种无色、无味的气体，并形成一种碱性溶液。（1）Na与H2反应的化学方程式为_________________________，H2作 ________ 剂。（2）NaH与水反应的化学方程式为________________________，NaH作_______剂。12.某校学生课外活动小组为测定Na元素的相对原子质量，设计的装置如图所示，该装置（包括水和干燥剂）的总质量为a g，从实验室取出b g（不足量）钠放入水中，塞紧瓶塞，完全反应后再称量此装置的总质量为c g。试回答：
（1）实验室取用一小块钠，需要用到__________________。（2）此干燥管的作用是___________________。若此钠块有极少量被氧化，则测出的相对原子质量会比实际相对原子质量________（填“偏大”、“偏小”或“不变”，下同）。（3）有甲同学建议在图中干燥管上再连一同样干燥管，其目的是____________，计算钠的相对原子质量的表达式为________。（4）有乙同学为避免由于行动不够迅速产生偏差，又建议在集气瓶中再加入一定量煤油，其目的是___________________。六、学后反思
本节内容学习中，你所获得的核心知识有哪些？你觉得还有什么内容需要强化？需要老师提供哪些帮助？你还有什么好的经验可以跟大家分享？设计说明：围绕化学核心素养的培养精心设计学历案，以实验为载体，激发学生探究的欲望，激发学生学习的主动性、创造性，为学生逐步搭建解决问题的“脚手架”，引导学生自主构建知识体系，促进学生深度学习，关注学生差异的存在，使每个学生都能不同程度地获得成就感，从而真正提高课堂教学的有效性，提高学生的核心素养，实现“人本教育”。参考文献略。
本文来源：《化学教与学》 第1期 P45-49，64页
