情境教学：开启化学核心素养培养的密钥

情境教学：开启化学核心素养培养的密钥一、引言1.1研究背景与意义在当今教育改革不断深化的时代背景下，核心素养已成为教育领域的核心议题。化学作为一门基础自然科学，对于培养学生的科学素养、创新精神和实践能力具有不可替代的作用。化学核心素养涵盖了宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识以及科学态度与社会责任等多个维度，它不仅是学生在化学学科学习中所应具备的关键能力和必备品格，更是学生未来发展和适应社会的重要基石。随着教育理念的更新，传统的以知识传授为主的教学模式已难以满足培养学生核心素养的需求。优质课教学情境素材作为一种重要的教学资源，能够为学生提供更加真实、生动、有趣的学习环境，激发学生的学习兴趣和主动性，帮助学生更好地理解和应用化学知识，从而有效促进学生化学核心素养的发展。在实际教学中，教学情境素材的选择和运用直接影响着教学效果和学生核心素养的培养。合适的教学情境素材能够将抽象的化学知识与实际生活、生产实践紧密联系起来，使学生在解决实际问题的过程中，深入理解化学原理，掌握化学方法，培养科学思维和探究能力。例如，在讲解“金属的腐蚀与防护”时，通过引入生活中常见的铁生锈现象作为教学情境素材，引导学生探究金属腐蚀的原因和防护方法，不仅能够让学生深刻理解化学知识，还能培养学生关注生活、解决实际问题的能力，增强学生的社会责任感。然而，目前在化学教学中，教学情境素材的运用还存在一些问题。部分教师对教学情境素材的重要性认识不足，在教学中缺乏对情境素材的精心选择和设计，导致教学情境素材与教学内容脱节，无法有效激发学生的学习兴趣和思维。此外，一些教学情境素材的真实性和趣味性不够，难以吸引学生的注意力，无法达到预期的教学效果。因此，深入研究发展学生化学核心素养的优质课教学情境素材具有重要的现实意义。本研究旨在通过对优质课教学情境素材的分析，探讨如何选择和运用合适的教学情境素材来促进学生化学核心素养的发展，为化学教学提供有益的参考和借鉴。具体来说，本研究将有助于教师更好地理解教学情境素材与化学核心素养培养之间的关系，提高教师选择和运用教学情境素材的能力，丰富化学教学资源，改进教学方法和策略，从而提高化学教学质量，促进学生全面发展。同时，本研究也将为教育部门和教材编写者提供一定的理论依据和实践参考，推动化学教育改革的深入发展。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状国外在化学教育领域对核心素养培养和教学情境素材应用的研究起步较早，取得了一系列具有影响力的成果。在化学核心素养培养方面，美国化学教育研究注重将化学知识与实际生活、社会问题紧密结合，强调培养学生解决实际问题的能力和科学探究精神。例如，美国的“21世纪技能合作组织”提出的“21世纪技能框架”，涵盖了学习与创新技能（批判性思维、创新能力、沟通与合作）、信息、媒体与技术技能以及生活与职业技能等多个维度，这些技能与化学核心素养中的科学探究与创新意识、证据推理与模型认知等相互关联。在化学教学中，通过项目式学习、问题导向学习等方式，让学生在解决真实问题的过程中发展化学核心素养。英国的化学教育强调科学探究和实验技能的培养，将科学探究作为化学核心素养的重要组成部分。英国的国家课程标准明确要求学生掌握科学探究的方法和技能，通过实验探究来理解化学概念和原理。在教学中，注重培养学生提出问题、设计实验、收集数据、分析数据和得出结论的能力，鼓励学生自主探究和创新思维。在教学情境素材应用方面，国外学者提出了情境认知理论和情境学习理论。情境认知理论认为，知识是情境化的，学习是在特定情境中进行的认知活动，强调学习环境的真实性和情境性对学习的重要影响。情境学习理论则强调学习者在实际情境中通过与他人的互动和实践活动来获取知识和技能，认为情境是学习的重要组成部分。基于这些理论，国外在化学教学中广泛应用各种真实情境素材，如生活中的化学现象、工业生产中的化学过程、环境问题中的化学因素等。例如，在讲解化学平衡时，以工业合成氨的生产过程为情境素材，引导学生分析温度、压强、催化剂等因素对化学平衡的影响，让学生深刻理解化学平衡的原理及其在实际生产中的应用。此外，国外还注重利用信息技术创设虚拟情境，如利用虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等技术，为学生提供沉浸式的学习体验，增强学生的学习兴趣和参与度。1.2.2国内研究现状国内对化学核心素养培养和教学情境素材应用的研究在近年来得到了迅速发展。在化学核心素养培养方面，随着我国教育改革的不断推进，化学核心素养的培养受到了高度重视。《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》明确提出了化学学科核心素养的五个维度：宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任。这一标准为我国化学教学中核心素养的培养提供了明确的方向和指导。众多学者围绕化学核心素养的内涵、构成要素、培养途径等方面展开了深入研究。例如，通过对化学核心素养的内涵分析，明确了化学核心素养是学生在化学学习过程中逐步形成的关键能力和必备品格，具有综合性、发展性和实践性等特点；在培养途径方面，提出了通过优化教学设计、开展探究式教学、加强实验教学、联系生活实际等多种方式来培养学生的化学核心素养。在教学情境素材应用方面，国内学者也进行了大量的研究和实践。研究表明，创设合适的教学情境可以激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性和主动性，促进学生对化学知识的理解和应用。在教学中，教师们尝试运用多种教学情境素材，如生活实例、化学实验、化学史、社会热点问题等。例如，在讲解“氧化还原反应”时，结合生活中苹果汁变色、钢铁生锈等实例，帮助学生理解氧化还原反应的概念和本质；利用化学实验创设情境，如通过“喷泉实验”展示氨气的溶解性，让学生直观感受化学实验的魅力；以化学史为情境素材，介绍化学科学家的研究历程和成果，培养学生的科学精神和创新意识；关注社会热点问题，如环境保护、能源危机等，引导学生运用化学知识分析和解决实际问题，增强学生的社会责任感。此外，国内还开展了一些关于教学情境素材开发和应用的实践研究，通过对教学情境素材的分类、筛选、设计和实施等方面的研究，探索如何更好地利用教学情境素材来促进学生化学核心素养的发展。同时，也关注教学情境素材应用的有效性评价，通过对学生学习效果、学习兴趣、学习态度等方面的评价，来检验教学情境素材应用的实际效果。1.2.3研究现状总结与不足国内外的研究成果为发展学生化学核心素养的优质课教学情境素材的研究提供了重要的理论基础和实践经验。然而，现有研究仍存在一些不足之处。在研究内容方面，虽然对化学核心素养的内涵和培养途径有了较为深入的探讨，但对于如何根据不同的教学内容和学生特点，精准地选择和设计教学情境素材，以实现化学核心素养的有效培养，研究还不够系统和深入。例如，在教学情境素材与化学核心素养各维度之间的具体关联和作用机制方面，还需要进一步的实证研究和理论分析。在研究方法上，目前的研究多以理论探讨和经验总结为主，实证研究相对较少。缺乏通过大规模的教学实验和数据分析来验证教学情境素材应用效果的研究，导致研究成果的可靠性和推广性受到一定限制。在教学实践中，虽然教师们已经认识到教学情境素材的重要性，并在教学中进行了一些尝试，但仍然存在一些问题。如部分教师对教学情境素材的选择和运用缺乏科学性和系统性，过于依赖教材中的情境素材，缺乏对生活、社会等其他领域素材的挖掘和利用；有些教学情境素材的呈现方式单一，缺乏趣味性和吸引力，难以激发学生的学习兴趣和主动性；此外，在教学情境素材的应用过程中，教师对学生的引导和指导不够到位，导致学生对情境素材的理解和分析不够深入，无法充分发挥教学情境素材的作用。综上所述，针对现有研究的不足，本研究将进一步深入探讨发展学生化学核心素养的优质课教学情境素材的选择、设计和应用策略，通过实证研究和案例分析，为化学教学提供更加科学、有效的教学情境素材应用方案，促进学生化学核心素养的全面发展。1.3研究方法与创新点1.3.1研究方法本研究将综合运用多种研究方法，以确保研究的科学性、全面性和深入性。文献研究法：通过广泛查阅国内外关于化学核心素养、教学情境素材以及相关教育教学理论的文献资料，包括学术期刊论文、学位论文、研究报告、教育著作等，梳理和分析已有研究成果，明确研究现状和发展趋势，为本研究提供坚实的理论基础和研究思路。例如，对化学核心素养内涵和构成要素的界定，将参考国内外权威的课程标准和相关学术研究成果；对教学情境素材应用的研究现状分析，将综合各类文献中关于情境素材选择、设计和实施的观点和实践经验。案例分析法：收集和分析大量的化学优质课教学案例，这些案例涵盖不同的教学内容、教学阶段和教学风格。通过对这些案例中教学情境素材的选择、运用及其对学生化学核心素养培养的效果进行深入剖析，总结出成功的经验和存在的问题。例如，选取典型的高中化学“化学反应速率”优质课案例，分析教师如何以生活中常见的化学反应现象（如食物变质、金属腐蚀等）为情境素材，引导学生探究影响化学反应速率的因素，进而培养学生的变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知等核心素养。问卷调查法：针对化学教师和学生设计调查问卷，了解教师在教学中对教学情境素材的选择和运用情况，以及学生对不同类型教学情境素材的兴趣和学习效果反馈。问卷内容将围绕教学情境素材的来源、类型、呈现方式、与教学内容的结合度等方面展开，通过对问卷数据的统计和分析，获取第一手资料，为研究提供实证依据。例如，通过对教师问卷的分析，了解教师在选择教学情境素材时最关注的因素；通过对学生问卷的分析，了解学生对化学史、生活实例、实验探究等不同类型情境素材的喜好程度和学习收获。访谈法：与化学教师、教育专家进行面对面的访谈，深入了解他们对教学情境素材与化学核心素养培养关系的看法，以及在教学实践中遇到的问题和建议。访谈将采用半结构化的方式，根据访谈对象的回答灵活调整问题，以获取更丰富、深入的信息。例如，与教育专家访谈，探讨教学情境素材设计的原则和方法；与一线教师访谈，了解他们在实际教学中运用教学情境素材的具体案例和经验教训。1.3.2创新点本研究在情境素材挖掘和应用策略上具有一定的创新之处。情境素材挖掘的创新：突破传统的教学情境素材来源局限，不仅关注教材、生活和实验等常见领域，还将广泛挖掘化学学科前沿研究成果、社会热点问题以及跨学科知识等作为教学情境素材。例如，引入当前热门的新能源电池研究中的化学原理和技术难题作为情境素材，让学生了解化学在解决能源危机中的重要作用，激发学生对化学学科的兴趣和探索欲望；将化学与生物学、物理学等学科知识融合，创设跨学科的教学情境，培养学生的综合思维能力和跨学科解决问题的能力。应用策略的创新：提出基于项目式学习和问题导向学习的教学情境素材应用策略。以项目式学习为载体，围绕一个真实的、具有挑战性的项目主题，设计一系列相互关联的教学情境，让学生在完成项目的过程中，综合运用化学知识和技能，发展化学核心素养。例如，开展“校园环境中的化学问题探究”项目，学生通过实地考察、实验分析等方式，探究校园内的水污染、空气污染等问题，在解决问题的过程中培养科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等核心素养。在问题导向学习中，根据教学目标和学生的认知水平，设计具有启发性和层次性的问题情境，引导学生在解决问题的过程中主动建构知识，提升思维能力。评价方式的创新：构建多元化的教学情境素材应用效果评价体系，不仅关注学生的知识掌握和学习成绩，更注重对学生化学核心素养发展的评价。采用过程性评价与终结性评价相结合的方式，通过课堂观察、学生作品分析、小组合作评价等多种途径，全面、客观地评价学生在教学情境中的参与度、思维表现、合作能力以及核心素养的提升情况。例如，通过对学生在项目式学习中的小组讨论记录、实验报告、项目成果展示等进行分析，评价学生的科学探究能力、团队合作能力和创新思维能力。二、化学核心素养与教学情境素材理论剖析2.1化学核心素养的内涵解析化学核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分，是在化学学科学习过程中逐步形成的关键能力和必备品格，它反映了化学学科的本质和育人价值，对学生的终身发展具有重要意义。高中化学核心素养主要涵盖以下五个维度：2.1.1宏观辨识与微观探析宏观辨识与微观探析要求学生能从不同层次认识物质的多样性，并对物质进行分类。在宏观层面，学生要能够观察和识别物质的颜色、状态、气味等物理性质以及物质间发生的化学反应现象，如镁条在空气中燃烧发出耀眼白光、生成白色固体，盐酸与氢氧化钠溶液混合后温度升高、溶液酸碱性改变等。从微观角度，学生需从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化。例如，水由氢、氧两种元素组成，水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成，正是这种微观结构决定了水具有特定的物理和化学性质。学生还应形成“结构决定性质”的观念，理解物质微观结构的差异如何导致其性质的不同，如金刚石和石墨都是由碳元素组成，但由于碳原子的排列方式不同，二者在硬度、导电性等方面表现出极大差异。并且，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题，像在解释钢铁生锈的现象时，既要从宏观上观察到钢铁表面出现铁锈、颜色改变等现象，又要从微观层面理解铁原子在氧气和水的作用下发生氧化反应，失去电子变成亚铁离子，进而逐步转化为铁锈的过程。2.1.2变化观念与平衡思想变化观念与平衡思想维度下，学生首先要能认识物质是运动和变化的，化学变化是物质世界的一种基本变化形式。例如，金属钠在空气中会逐渐失去金属光泽，与氧气发生反应生成氧化钠，这体现了物质的动态变化。同时，学生要知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律。以燃烧反应为例，可燃物燃烧需要达到着火点，且与氧气充分接触，遵循能量守恒和质量守恒定律。化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化，如氢气在氧气中燃烧生成水，同时释放出大量的热，这是化学能转化为热能的过程。此外，学生还需认识到化学变化有一定限度，是可以调控的。像工业合成氨的反应，在高温、高压和催化剂的条件下达到化学平衡状态，通过改变温度、压强等条件可以影响平衡的移动，从而调控氨气的产量。学生要能多角度、动态地分析化学反应，运用化学反应原理解决实际问题，比如在处理汽车尾气污染问题时，利用化学反应原理设计尾气净化装置，通过催化转化使有害气体一氧化碳、氮氧化物等转化为无害的二氧化碳、氮气等。2.1.3证据推理与模型认知证据推理与模型认知强调学生具有证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设。在化学实验中，当向某溶液中滴加氯化钡溶液产生白色沉淀，再滴加稀硝酸沉淀不溶解时，学生应能根据这一证据推测溶液中可能含有硫酸根离子，但也不能排除含有银离子的可能性，因为氯化银也是不溶于稀硝酸的白色沉淀，从而提出多种假设。然后通过分析推理加以证实或证伪，如继续向溶液中加入稀盐酸，若没有新的沉淀生成，则可进一步证明溶液中含有硫酸根离子，排除银离子的干扰。学生还要建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，在学习元素周期律时，根据元素的原子结构、原子半径、化合价等证据，总结出元素周期律，即元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化，这一结论是基于大量证据推理得出的。同时，知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。例如，为了理解原子的结构，科学家建立了多种原子结构模型，如卢瑟福的原子核式结构模型，通过模型展示了原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电，电子在核外高速运动，这有助于学生直观地认识原子的本质特征。学生能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律，利用化学平衡常数模型可以定量地描述化学平衡状态，解释温度、压强等因素对化学平衡的影响，预测反应进行的方向。2.1.4科学探究与创新意识科学探究与创新意识要求学生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。在化学学习中，学生通过科学探究活动深入理解化学知识，提升实践能力和创新思维。能发现和提出有探究价值的问题，比如在观察到铁在潮湿空气中容易生锈，而在干燥空气中不易生锈的现象后，学生可以提出“影响铁生锈速率的因素有哪些”这样具有探究价值的问题。能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究。针对上述问题，学生可以假设影响铁生锈速率的因素有氧气浓度、湿度、温度等，确定探究目的是探究这些因素对铁生锈速率的影响。然后设计实验方案，如准备多组相同的铁钉，分别置于不同氧气浓度、湿度和温度的环境中，观察并记录铁钉生锈的时间和程度。在探究中学会合作，面对“异常”现象敢于提出自己的见解，在小组实验探究过程中，学生分工合作，共同完成实验操作、数据记录和分析等任务。当实验结果出现与预期不符的“异常”现象时，学生要敢于提出自己的看法，分析可能导致异常的原因，如实验操作失误、实验条件控制不当或存在其他未考虑的因素等，通过进一步探究寻找答案，培养创新思维和独立思考能力。2.1.5科学精神与社会责任科学精神与社会责任体现了化学学习更高层面的价值追求。学生应具有严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识。在化学实验中，认真对待每一个实验步骤和数据，如实记录实验结果，不篡改数据，尊重实验事实。当实验结果与理论预期不一致时，不轻易放弃，而是通过反复实验、分析原因，追求科学真理。赞赏化学对社会发展的重大贡献，化学在材料科学、能源开发、环境保护、生命科学等领域都发挥着关键作用。例如，新型高分子材料的研发推动了电子、航空航天等产业的发展；太阳能、氢能等新能源的开发利用有助于缓解能源危机；化学在环境监测和污染治理方面提供了有效的方法和技术，保障了生态环境的健康；化学药物的研发为人类健康提供了重要保障。学生要具有可持续发展意识和绿色化学观念，认识到资源的有限性和环境问题的严重性，在化学学习和实践中，倡导绿色化学理念，从源头上减少或消除化学对环境的污染。如在化学实验中，尽量选择无毒、无害的试剂，采用绿色化学合成方法，减少废弃物的产生。能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断，面对诸如食品安全、环境污染、能源危机等社会热点问题，学生能够运用所学化学知识进行分析，客观、理性地看待问题，不盲目跟从，做出正确的价值判断和决策。例如，对于食品添加剂问题，学生能认识到合理使用食品添加剂可以改善食品品质、延长食品保质期，但滥用食品添加剂可能会对人体健康造成危害，从而支持合理规范使用食品添加剂的政策和措施。2.2教学情境素材的作用与价值教学情境素材在化学教学中具有举足轻重的作用，对学生化学核心素养的发展有着多方面的价值体现，具体如下：2.2.1激发学习兴趣，增强学习动力兴趣是最好的老师，是学生主动学习、积极思考的内在动力。传统的化学教学往往侧重于知识的灌输，形式较为单一枯燥，容易使学生感到乏味，从而降低学习的积极性。而优质的教学情境素材能够打破这种沉闷的教学氛围，以其丰富多样的呈现形式和生动有趣的内容吸引学生的注意力。例如，在讲解“氧化还原反应”时，引入生活中常见的“苹果生锈”现象作为教学情境素材。学生们在日常生活中经常会看到苹果切开后放置一段时间表面会变黄、变褐，这种熟悉又好奇的现象能够迅速激发学生的好奇心，使他们迫切想要了解背后的化学原理。又如，以“热冰实验”这一神奇的化学实验作为情境素材，当学生看到看似普通的液体在瞬间变成固体，仿佛魔术一般的场景，会极大地激发他们对化学的兴趣和探索欲望。通过这些生动有趣的情境素材，学生能够真切地感受到化学的奇妙和魅力，从而将学习从被动接受转变为主动探索，增强学习的动力和积极性。2.2.2促进知识理解与掌握，构建知识体系化学知识具有较强的抽象性和逻辑性，对于学生来说理解和掌握存在一定难度。教学情境素材能够将抽象的化学知识与具体的生活实例、实验现象等相结合，使知识变得更加直观、形象，有助于学生的理解和掌握。例如，在学习“物质的量”这一抽象概念时，教师可以以生活中购买鸡蛋的情境为例，一打鸡蛋是12个，一箱矿泉水是24瓶，将物质的量类比为“打”“箱”等集合概念，帮助学生理解物质的量是用来衡量一定数目粒子集合体的物理量。这样的情境素材能够将抽象的概念转化为学生熟悉的生活场景，降低学生的理解难度。同时，合理的教学情境素材还可以帮助学生建立知识之间的联系，构建完整的知识体系。在学习“元素周期律”时，教师以化学史为情境素材，介绍门捷列夫发现元素周期律的过程。从最初人们对元素的零散认识，到门捷列夫通过对元素性质和原子量的研究，将元素按照一定规律排列，最终发现元素周期律。学生在了解这一历史过程中，不仅能够掌握元素周期律的具体内容，还能明白元素之间的内在联系，以及化学知识的发展脉络，从而将孤立的元素知识整合起来，构建起系统的知识体系。2.2.3培养科学探究与创新能力，提升思维品质科学探究与创新能力是化学核心素养的重要组成部分，教学情境素材为培养学生的这些能力提供了良好的平台。真实的问题情境能够引导学生发现问题、提出假设、设计实验、收集证据、分析论证，从而培养学生的科学探究能力。例如，在“探究铁生锈的条件”的教学中，教师创设这样的情境：展示生活中不同环境下生锈程度不同的铁钉，让学生观察并思考铁生锈可能与哪些因素有关。学生们基于这些情境提出各种假设，如与氧气、水、温度、酸碱度等因素有关。然后，学生们设计实验方案，通过控制变量法，分别探究各个因素对铁生锈的影响。在这个过程中，学生们亲身体验科学探究的过程，学会如何运用科学方法解决问题，提高了科学探究能力。同时，教学情境素材还能够激发学生的创新思维。在解决情境中的问题时，学生可能会遇到各种挑战和困难，这促使他们尝试从不同角度思考问题，提出创新性的解决方案。例如，在“设计化学电池”的教学中，教师给出一些常见的化学试剂和材料，要求学生设计出能够产生电流的装置。学生们在这个情境中，需要充分发挥自己的想象力和创造力，尝试不同的组合和实验方法，从而培养了创新能力和思维品质。2.2.4增强科学态度与社会责任，树立正确价值观化学科学对社会的发展有着深远的影响，教学情境素材能够让学生认识到化学与生活、社会的紧密联系，培养学生的科学态度和社会责任。通过引入与化学相关的社会热点问题，如“环境污染与治理”“能源危机与新能源开发”等作为情境素材，学生能够了解化学在解决这些问题中的重要作用，同时也认识到化学可能带来的负面影响，从而培养学生的社会责任感。例如，在学习“酸雨的形成与防治”时，教师展示酸雨对环境、建筑物、农作物等造成危害的图片和数据，让学生了解酸雨问题的严重性。然后引导学生探究酸雨形成的化学原理，以及如何通过化学方法防治酸雨。学生在这个过程中，不仅掌握了化学知识，还深刻认识到保护环境的重要性，增强了社会责任感。此外，在教学情境中，学生通过科学探究和实验操作，培养严谨求实的科学态度。实验过程中，学生需要认真观察实验现象、准确记录实验数据，当实验结果与预期不符时，要冷静分析原因，反复验证，这有助于培养学生实事求是的科学精神和严谨的治学态度。通过对化学科学家研究历程的介绍，如居里夫人发现镭元素的艰辛过程，学生能够感受到科学家们追求真理、勇于探索的精神，从而树立正确的价值观和科学观。2.3二者融合的理论基础化学核心素养与教学情境素材的融合并非随意为之，而是有着坚实的理论基础作为支撑，这些理论从不同角度阐释了二者融合的必要性和可行性。建构主义学习理论强调学习的主动性、情境性和社会性。该理论认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。在化学教学中，真实具体的教学情境素材为学生提供了这样的社会文化背景，学生在情境中通过与教师、同学的互动交流，以及对情境中化学问题的思考、探究，主动建构化学知识。例如，在“原电池”的教学中，教师以生活中的干电池为情境素材，引导学生探究干电池的工作原理。学生在这个情境中，通过观察干电池的结构、分析电池中发生的化学反应，以及与教师和同学讨论交流，逐步理解原电池的概念、构成条件和工作原理，实现对原电池知识的意义建构。这种在情境中主动学习的方式，不仅有助于学生对知识的理解和掌握，还能培养学生的自主学习能力和合作交流能力，与化学核心素养中强调的培养学生的关键能力和必备品格相契合。情境认知理论认为，知识是情境化的，学习是在特定情境中进行的认知活动，强调学习环境的真实性和情境性对学习的重要影响。化学学科与生活、生产实际紧密相连，许多化学知识和原理都源于真实的情境。将教学情境素材融入化学教学，能够使学生在真实的情境中学习化学知识，更好地理解知识的产生背景和应用价值。例如，在学习“化学与环境保护”时，教师以当地的环境污染问题（如河流污染、空气污染等）为情境素材，引导学生运用化学知识分析污染产生的原因和治理方法。学生在这样真实的情境中学习，能够深刻认识到化学在环境保护中的重要作用，增强对化学知识的应用意识和社会责任感，这与化学核心素养中科学态度与社会责任维度的培养目标一致。同时，情境认知理论还认为，学习者在情境中通过与环境的互动，能够发展解决问题的能力和创新思维，这也有助于培养学生的科学探究与创新意识等核心素养。学习迁移理论指出，一种学习对另一种学习的影响，即已获得的知识、技能、态度等对新知识、新技能的学习和解决新问题的影响。良好的教学情境素材能够为学生提供丰富的知识背景和问题情境，帮助学生将所学的化学知识与实际问题联系起来，促进知识的迁移和应用。例如，在学习“金属的腐蚀与防护”后，学生通过分析生活中金属制品（如自行车、铁栅栏等）的腐蚀现象和防护措施，将课堂上学到的金属腐蚀原理和防护方法迁移到实际生活中，加深对知识的理解和掌握。这种知识的迁移应用过程，不仅能够提高学生解决实际问题的能力，还能培养学生的思维能力和创新精神，与化学核心素养中证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想等维度的要求相呼应。通过在不同情境中运用化学知识解决问题，学生能够更好地理解知识的本质和规律，形成更加系统的知识体系，从而更好地发展化学核心素养。三、优质课教学情境素材案例展示3.1生活化情境素材案例-“酸碱反应”在化学教学中，将生活中的素材引入课堂，能够让学生切实感受到化学与生活的紧密联系，加深对化学知识的理解和应用。以“家庭厨房中的化学”为主题开展的“酸碱反应”教学，便是一个生动且富有成效的生活化情境素材案例。课程伊始，教师以一段充满生活气息的视频开启课堂，视频中展示了家庭厨房的各种场景，如烹饪美食、清洗餐具等，引发学生对厨房中化学现象的好奇。随后，教师提问：“在厨房中，我们经常会用到醋和小苏打，大家有没有想过它们之间会发生什么有趣的化学反应呢？”这一问题瞬间激发了学生的兴趣，他们纷纷回忆生活中使用这两种物质的经历，展开热烈讨论。在实验探究环节，教师组织学生进行“自制汽水”的实验。学生们按照教师的指导，准备好白醋、小苏打、糖、果汁和纯净水等材料。首先，在一个干净的饮料瓶中加入适量的糖和果汁，接着倒入一定量的纯净水，搅拌均匀。然后，小心地加入一小勺小苏打，迅速拧紧瓶盖，轻轻摇晃饮料瓶。此时，神奇的现象发生了，瓶中产生了大量的气泡，就像商店里买来的汽水一样。学生们兴奋地观察着这一现象，迫不及待地想要知道其中的奥秘。教师引导学生思考：“这些气泡是怎么产生的呢？”学生们通过回忆之前所学的酸碱知识，结合实验现象，大胆猜测可能是白醋和小苏打发生了反应。为了验证这一猜测，教师进一步引导学生分析白醋和小苏打的成分，白醋中含有醋酸（CH₃COOH），小苏打是碳酸氢钠（NaHCO₃）。在教师的启发下，学生们逐渐明白醋酸与碳酸氢钠发生了酸碱反应，产生了二氧化碳气体，这就是气泡的来源。反应方程式为：CH₃COOH+NaHCO₃=CH₃COONa+H₂O+CO₂↑。为了让学生更深入地理解酸碱反应的原理，教师又组织了“去除水垢”的实验。教师展示了一个底部布满水垢的水壶，提问学生：“如何利用厨房中的物品去除这些水垢呢？”学生们积极思考，很快想到了可以用白醋。在实验过程中，学生们将适量的白醋倒入水壶中，浸泡一段时间后，发现水垢逐渐溶解，水壶变得干净了许多。通过这个实验，学生们直观地感受到了酸与盐（水垢的主要成分是碳酸钙等盐类物质）之间的反应，进一步理解了酸碱反应在生活中的实际应用。在课程的拓展延伸部分，教师引导学生思考生活中还有哪些酸碱反应的实例。学生们踊跃发言，提到了用小苏打中和胃酸过多、用柠檬汁清洗铁锈等生活场景。教师对学生的回答进行了补充和总结，强调了酸碱反应在生活中的广泛应用，以及化学知识对解决实际问题的重要性。通过“家庭厨房中的化学”这一生活化情境素材案例，学生在实验探究中深刻理解了酸碱反应的原理，学会了从化学的角度分析生活中的现象，提高了运用化学知识解决实际问题的能力。同时，这种将化学知识与生活紧密结合的教学方式，激发了学生对化学学科的兴趣和热爱，培养了学生的科学探究精神和实践能力，有效促进了学生化学核心素养的发展。3.2实验探究情境素材案例-“氧化还原反应”在“氧化还原反应”的教学中，以“电池制作”的实验探究作为情境素材，能为学生提供直观且富有挑战性的学习体验，帮助学生深入理解氧化还原反应的原理及其在实际生活中的应用，培养学生的科学探究与创新意识等核心素养。实验开始前，教师向学生展示生活中常见的干电池、锂电池等不同类型的电池，提问学生：“这些电池是如何产生电流，为我们的电子设备提供能量的呢？”引发学生的思考和讨论，激发学生对电池工作原理的好奇心。接着，教师引入本节课的主题——通过自制电池来探究其中的化学奥秘。在实验准备阶段，教师为学生提供了锌片、铜片、稀硫酸、导线、电流表等实验材料，并指导学生认识这些材料的性质和用途。学生们分组进行实验，首先将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，此时学生们观察到锌片表面有大量气泡产生，而铜片表面无明显现象。教师引导学生思考这一现象背后的原因，学生们通过回忆之前所学的金属活动性顺序知识，明白锌的金属活动性比氢强，能够与稀硫酸发生置换反应，而铜则不能。反应方程式为：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑。随后，学生们用导线将锌片和铜片连接起来，并在导线中间接入电流表，神奇的现象发生了，电流表指针发生了偏转，这表明电路中有电流通过，一个简单的原电池装置成功制成。学生们兴奋不已，对这一现象充满了好奇，迫切想要知道为什么会产生电流。教师抓住学生的好奇心，引导学生从氧化还原反应的角度分析原电池的工作原理。在锌片上，锌原子失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e⁻=Zn²⁺；失去的电子通过导线流向铜片，在铜片表面，溶液中的氢离子获得电子，发生还原反应，电极反应式为：2H⁺+2e⁻=H₂↑。电子的定向移动形成了电流，从而实现了化学能向电能的转化。通过这样的分析，学生们深刻理解了氧化还原反应与电池工作原理之间的紧密联系。为了进一步拓展学生的思维，教师提出问题：“如何改进这个原电池装置，提高电池的性能呢？”学生们分组讨论，提出了各种假设和方案，如更换不同的金属电极、改变电解质溶液的浓度、添加催化剂等。各小组根据自己的方案进行实验探究，观察实验现象，记录实验数据，并对实验结果进行分析和总结。在这个过程中，学生们充分发挥自己的想象力和创造力，积极动手操作，不断尝试新的方法和思路，培养了创新能力和实践能力。实验结束后，教师组织学生进行小组汇报和交流，每个小组分享自己的实验方案、实验结果以及在实验过程中的收获和体会。通过交流，学生们不仅了解了不同的改进方案对电池性能的影响，还学会了从他人的经验中学习，拓宽了自己的思维视野。教师对各小组的表现进行点评和总结，强调了实验过程中的注意事项和科学探究的方法，进一步加深了学生对氧化还原反应和原电池原理的理解。通过“电池制作”这一实验探究情境素材案例，学生们在亲身体验中深入理解了氧化还原反应的本质，掌握了原电池的工作原理，学会了运用氧化还原反应的知识解决实际问题。同时，在实验探究过程中，学生们的科学探究能力、创新思维能力以及团队合作能力都得到了有效锻炼和提升，促进了学生化学核心素养的全面发展。3.3问题解决情境素材案例-“污染水源治理”在化学教学中，以“污染水源治理”作为问题解决情境素材，能够引导学生运用所学化学知识，深入分析实际问题，提出解决方案，培养学生的科学探究能力和社会责任感，促进学生化学核心素养的全面发展。课程开始，教师播放一段关于当地某河流污染状况的视频，视频中河流颜色发黑，散发着刺鼻的气味，河面上漂浮着各种垃圾，岸边的植被也因污染而枯萎。这一真实且触目惊心的场景，立刻吸引了学生的注意力，激发了他们对污染水源治理问题的关注和思考。教师随后提出问题：“同学们，看到这条被污染的河流，你们有什么感受？我们应该如何运用化学知识来治理它呢？”学生们分组进行讨论，每个小组都积极地查阅资料，运用已有的化学知识，对污染水源的成分、污染原因进行分析。通过讨论，学生们了解到河流污染可能是由于工业废水排放、生活污水未经处理直接排入、农业面源污染（如农药和化肥的不合理使用）等多种因素导致的。在分析污染原因后，各小组开始制定治理方案。有的小组提出可以利用化学沉淀法去除水中的重金属离子，如向水中加入适量的硫化钠，使重金属离子与硫离子结合生成难溶性的硫化物沉淀，从而达到去除重金属的目的。反应方程式为：Cu^{2+}+Na_2S=CuS↓+2Na^+（以去除铜离子为例）。有的小组则建议采用氧化还原法处理有机污染物，如利用强氧化剂过氧化氢（H_2O_2）将有机污染物氧化为二氧化碳和水。以氧化甲醛（HCHO）为例，反应方程式为：HCHO+2H_2O_2=CO_2↑+3H_2O。还有小组考虑到水中的悬浮颗粒和胶体物质，提出使用絮凝剂，如硫酸铝（Al_2(SO_4)_3），它在水中水解产生氢氧化铝胶体，能够吸附水中的悬浮颗粒和杂质，使水变得澄清。水解反应方程式为：Al_2(SO_4)_3+6H_2O=2Al(OH)_3(胶体)+3H_2SO_4。在制定方案的过程中，学生们不仅要考虑化学原理的可行性，还要考虑实际操作的可行性、成本效益以及对环境的影响等因素。例如，在选择絮凝剂时，需要考虑其价格、用量以及是否会对水体造成二次污染等问题；在采用氧化还原法时，要控制氧化剂的用量，避免过量使用导致新的污染。为了验证方案的可行性，各小组进行了模拟实验。他们准备了受污染的水样，按照自己设计的方案进行处理，并对处理前后的水样进行检测，对比各项指标的变化，如酸碱度（pH）、化学需氧量（COD）、重金属含量等。通过实验，学生们直观地看到了治理方案对水样的改善效果，同时也发现了方案中存在的问题，如某些方法的处理效果不理想、操作过程较为复杂等。针对这些问题，学生们进一步讨论和优化方案，尝试不同的试剂用量、反应条件等，以提高治理效果。在整个“污染水源治理”的教学过程中，学生们在真实的问题情境中，综合运用化学知识和技能，通过分析问题、提出假设、设计方案、实验验证等环节，深入探究污染水源治理的方法。这不仅加深了学生对化学知识的理解和应用，还培养了学生的科学探究能力、创新思维能力和团队合作精神。同时，学生们也深刻认识到化学在环境保护中的重要作用，增强了社会责任感和环保意识，为学生化学核心素养的发展提供了有力支撑。四、教学情境素材的选取与设计原则4.1真实性原则真实性原则是教学情境素材选取与设计的基石，强调情境素材应源于真实的生活、生产实际，让学生在真实的情境中感受化学的魅力，理解化学知识的应用价值。真实的情境素材能够使学生更好地将所学化学知识与实际生活相联系，增强学生对知识的理解和记忆，培养学生运用化学知识解决实际问题的能力。生活中蕴含着丰富的化学知识，将生活中的素材引入化学教学，能够让学生切实感受到化学无处不在。例如，在学习“铁盐及亚铁盐性质”时，以“补铁剂”为素材，具有很强的真实性和生活关联性。教师可展示常见的补铁剂药品，如硫酸亚铁片，让学生观察药品的外观、说明书等信息。学生通过阅读说明书，了解到补铁剂中含有的铁元素大多以亚铁盐的形式存在，这是因为亚铁离子更容易被人体吸收。在课堂上，教师可以引导学生思考为什么补铁剂中的亚铁盐需要特殊的保存方式，如密封、避光等。学生通过讨论和分析，结合所学的化学知识，明白亚铁离子具有还原性，容易被空气中的氧气氧化成铁离子，从而降低补铁效果。为了验证这一结论，教师可以组织学生进行实验探究。取少量硫酸亚铁片溶解于水中，分成两份，一份暴露在空气中一段时间，另一份密封保存。然后，向两份溶液中分别滴加硫氰化钾溶液，观察溶液颜色的变化。学生发现，暴露在空气中的溶液滴加硫氰化钾溶液后变成了血红色，说明溶液中的亚铁离子被氧化成了铁离子；而密封保存的溶液滴加硫氰化钾溶液后无明显变化，证明亚铁离子没有被氧化。通过这样真实的情境素材和实验探究，学生不仅深入理解了亚铁盐的还原性这一化学性质，还学会了如何运用化学知识解释生活中的现象，提高了学生的科学探究能力和知识应用能力。同时，这种真实情境的教学方式也能让学生认识到化学知识在保障人体健康方面的重要作用，增强学生对化学学科的认同感和学习兴趣。又如，在学习“酸碱中和反应”时，以“治疗胃酸过多”为真实情境素材。教师可以展示常见的治疗胃酸过多的药物，如碳酸氢钠片、氢氧化铝片等，让学生了解这些药物的主要成分和作用原理。学生通过分析药物成分，明白碳酸氢钠、氢氧化铝等物质能够与胃酸（主要成分是盐酸）发生酸碱中和反应，从而缓解胃酸过多引起的不适症状。在实验环节，教师可以让学生模拟胃酸过多的情况，向一定量的稀盐酸中加入不同的治疗胃酸过多的药物，观察反应现象，并测量反应前后溶液酸碱度的变化。通过实验，学生直观地感受到酸碱中和反应的发生，深入理解了酸碱中和反应的原理和应用。这种基于真实生活情境的教学素材，能够让学生认识到化学知识在解决生活问题中的实际价值，培养学生关注生活、学以致用的意识和能力。在工业生产中，也存在许多与化学知识密切相关的真实情境素材。例如，在学习“硫酸的工业制备”时，以接触法制硫酸的工业生产流程为情境素材。教师可以通过展示工业生产的图片、视频资料，以及实际的生产数据，让学生了解硫酸工业制备的原料、反应原理、生产设备和工艺流程等知识。学生在学习过程中，不仅掌握了化学知识，还了解到工业生产中的实际问题和解决方法，如如何提高原料的利用率、如何处理工业废气以减少环境污染等。通过对工业生产情境的学习，学生能够认识到化学在工业发展中的重要作用，以及化学与环境保护的紧密联系，培养学生的科学态度和社会责任。总之，真实性原则要求教学情境素材贴近学生的生活和社会实际，使学生在真实的情境中学习化学知识，感受化学的实用性和价值。通过真实情境素材的运用，能够激发学生的学习兴趣和探究欲望，提高学生的学习效果，促进学生化学核心素养的发展。4.2趣味性原则趣味性原则是教学情境素材选取与设计中不可或缺的一环，它强调通过有趣的化学故事、实验等素材，激发学生的学习兴趣，使学生在轻松愉悦的氛围中主动学习化学知识，进而有效促进学生化学核心素养的发展。化学故事作为一种极具趣味性的教学素材，能够以生动的情节和丰富的历史背景吸引学生的注意力。例如，在讲解“燃烧与灭火”时，教师可以讲述“二战中的‘化学武器’——燃烧弹”的故事。在二战期间，美军对日本东京进行了大规模的燃烧弹袭击。燃烧弹中含有白磷等易燃物质，当它们被投掷到目标区域后，白磷与空气接触迅速燃烧，产生高温和强光，引发了大面积的火灾，给城市和居民带来了巨大的灾难。通过这个故事，学生不仅对燃烧弹的化学原理产生了浓厚的兴趣，更深刻地理解了燃烧的条件和危害。教师可以进一步引导学生思考：“如果当时你在现场，你会用什么方法来灭火呢？”这一问题激发了学生的思考，他们纷纷运用所学的灭火知识，提出用沙土覆盖、用水灭火等方法，从而将化学知识与实际问题紧密联系起来，培养了学生的问题解决能力和知识应用能力。化学实验则以其直观、生动的特点，成为激发学生学习兴趣的有力手段。“魔棒点灯”实验就是一个充满趣味的经典实验。实验前，教师神秘地拿出一根玻璃棒，告诉学生这是一根具有神奇魔力的“魔棒”，可以不用火柴就能点燃酒精灯。学生们听到后，好奇心被瞬间点燃，纷纷投来怀疑和期待的目光。实验开始，教师将玻璃棒在一种无色液体（浓硫酸和高锰酸钾的混合物）中蘸取一下，然后轻轻触碰酒精灯的灯芯，奇迹发生了，酒精灯瞬间被点燃，火焰熊熊燃烧起来。学生们被这神奇的现象惊得目瞪口呆，课堂气氛瞬间达到高潮。此时，教师引导学生思考：“为什么这根看似普通的玻璃棒能点燃酒精灯呢？”学生们带着强烈的好奇心，积极地参与到讨论和分析中。教师通过讲解浓硫酸和高锰酸钾混合后产生的强氧化性，以及这种强氧化性与酒精发生化学反应释放热量从而点燃酒精灯的原理，让学生在趣味中学习到了化学知识，深刻理解了氧化还原反应和燃烧的条件。除了化学故事和实验，还可以采用趣味游戏的方式来设计教学情境素材。在学习“化学元素周期表”时，教师可以组织学生进行“元素接龙”游戏。游戏规则是：第一个学生说出一个元素名称，下一个学生要说出一个元素名称，且该元素的首字母要与前一个元素的尾字母相同。例如，第一个学生说“氢（H）”，第二个学生就可以说“氦（He）”，依次类推。在游戏过程中，学生们全神贯注，积极思考，不仅快速熟悉了元素周期表中的元素，还在轻松愉快的氛围中培养了思维能力和反应速度。同时，教师可以在游戏中适时地提问：“这些元素都有什么特点呢？它们在元素周期表中的位置有什么规律？”引导学生进一步思考元素的性质和元素周期表的结构，加深学生对化学知识的理解。将多媒体资源与教学情境素材相结合，也能极大地增强教学的趣味性。在讲解“分子和原子”时，教师可以利用动画展示分子和原子的运动、结合等微观过程。动画中，色彩鲜艳的分子和原子在屏幕上不断地运动、碰撞，形象地展示了分子和原子的特性，如分子在不断运动、分子之间有间隔等。这种直观、生动的展示方式，使抽象的微观世界变得具体可感，让学生在趣味中理解了分子和原子的概念，提高了学习效果。趣味性原则要求教学情境素材充满趣味和吸引力，让学生在趣味中学习化学知识，培养学习兴趣和学习动力。通过有趣的化学故事、实验、游戏以及多媒体资源等素材的运用，能够营造轻松愉快的学习氛围，激发学生的学习积极性和主动性，使学生在趣味中提升化学核心素养。4.3启发性原则启发性原则在教学情境素材的选取与设计中占据关键地位，它强调借助具有启发性的素材，如设置探究性问题，引导学生积极思考和深入探究，从而有效培养学生的思维能力和自主学习能力，助力学生化学核心素养的全面提升。在“影响化学反应速率的因素”教学中，教师以“如何加快钢铁生锈的速率”这一具有启发性的问题作为情境素材的切入点。钢铁生锈是生活中常见的现象，学生对其并不陌生，但对于如何加快生锈速率这一问题，却能激发他们的好奇心和探究欲望。教师引导学生从化学反应速率的影响因素角度去思考，如温度、反应物浓度、接触面积、催化剂等。学生们分组讨论，提出各种假设，有的认为升高温度可以加快钢铁生锈速率，因为温度升高会增加分子的运动速率，使反应更容易发生；有的则提出增大氧气浓度或湿度，因为钢铁生锈是铁与氧气、水发生的化学反应，反应物浓度的增加会加快反应速率。为了验证这些假设，学生们设计并进行实验。他们准备多组相同的铁钉，分别控制不同的变量进行实验。一组将铁钉放在高温环境中，一组增大铁钉周围氧气的浓度，还有一组增加铁钉周围的湿度。通过观察和记录铁钉生锈的时间和程度，学生们获取了实验数据和证据。在这个过程中，学生们不仅深入理解了影响化学反应速率的因素，还学会了运用控制变量法进行实验探究，培养了科学探究能力和证据推理能力。又如在“盐类水解”的教学中，教师展示了生活中用纯碱（碳酸钠）溶液清洗油污的现象，并提出问题：“为什么纯碱溶液可以清洗油污？它的去污原理是什么？”这一问题引发了学生的思考，促使他们探究纯碱溶液的性质和盐类水解的原理。学生们通过查阅资料、小组讨论和实验探究，了解到纯碱在水中会发生水解反应，使溶液呈碱性，而碱性条件有利于油污的水解和乳化，从而达到清洗油污的目的。在探究过程中，教师进一步引导学生思考：“如何通过改变条件来增强纯碱溶液的去污效果？”学生们从盐类水解的影响因素出发，提出升高温度、增大纯碱浓度等方法，深化了对盐类水解知识的理解和应用。设置具有层次性和逻辑性的问题链也是贯彻启发性原则的有效方式。在“原电池”教学中，教师首先展示一个简单的原电池装置，提出问题：“这个装置为什么能产生电流？”引导学生从氧化还原反应的角度分析原电池的工作原理。接着，教师继续提问：“如果改变电极材料或电解质溶液，原电池的性能会发生怎样的变化？”学生们通过实验探究，观察不同条件下原电池的电流大小、电压变化等现象，总结出电极材料和电解质溶液对原电池性能的影响规律。最后，教师提出：“如何设计一个高效的原电池？”这一开放性问题激发了学生的创新思维，学生们综合运用所学知识，尝试设计不同的原电池方案，并对方案进行评估和优化。通过这一系列具有层次性的问题链，学生们在思考和探究中逐步深入理解原电池的原理和应用，培养了创新能力和解决实际问题的能力。启发性原则要求教学情境素材能够激发学生的思维，引导学生主动探究化学知识。通过设置探究性问题、展示生活中的化学现象并引导学生思考等方式，能够使学生在探究过程中深入理解化学原理，培养科学探究能力、创新思维能力和问题解决能力，从而促进学生化学核心素养的发展。4.4关联性原则关联性原则在教学情境素材的选取与设计中至关重要，它要求教学情境素材与教学内容紧密相连，同时契合学生已有的知识经验，从而搭建起新旧知识的桥梁，助力学生实现知识的有效迁移和深度理解，有力地促进学生化学核心素养的发展。在教学内容的关联上，素材应精准对接教学目标和知识点。例如，在“物质的量”概念教学时，以“化学试剂的配制”为情境素材就具有很强的关联性。在化学实验中，常常需要配制一定物质的量浓度的溶液，这就涉及到物质的量的计算和应用。教师可以展示实验室配制溶液的实际场景，提出问题：“如何准确称取一定物质的量的溶质来配制特定浓度的溶液呢？”引导学生思考物质的量与质量、体积之间的关系。学生在解决这个问题的过程中，会深入理解物质的量这一概念的内涵和应用，明白物质的量是连接微观粒子和宏观物质的桥梁，从而掌握物质的量浓度的计算和溶液配制的方法。这种与教学内容紧密相关的情境素材，能够让学生在具体的情境中运用所学知识解决实际问题，加深对知识的理解和记忆，提高知识的应用能力。素材与学生已有知识经验的关联也不容忽视。学生在学习新知识之前，已经积累了一定的生活经验和学科知识，选取与这些经验相关的素材，能够降低学习的难度，增强学生的学习信心。比如，在“水的净化”教学中，学生在日常生活中对水的净化有一定的感性认识，如用纱布过滤水中的杂质、用活性炭吸附异味等。教师可以以此为切入点，引导学生进一步探究水净化的化学原理。通过展示自来水厂的净化流程，让学生思考每个环节所涉及的化学知识，如沉淀、过滤、消毒等过程中发生的化学反应。学生可以将已有的生活经验与化学知识相结合，理解明矾净水是因为铝离子水解生成氢氧化铝胶体，能够吸附水中的悬浮颗粒；氯气消毒是利用其强氧化性杀灭水中的细菌等。这样的情境素材能够唤起学生的已有经验，激发学生的学习兴趣，使学生更容易理解和掌握新知识。又如，在“酸碱中和反应”教学中，学生在生活中可能有过用小苏打缓解胃酸过多的经历。教师可以利用这一经验，引导学生探究酸碱中和反应的原理。提出问题：“为什么小苏打（碳酸氢钠）可以缓解胃酸过多呢？”学生通过回忆已有的知识，知道胃酸的主要成分是盐酸，进而分析小苏打与盐酸发生的反应，理解酸碱中和反应的本质是氢离子与氢氧根离子结合生成水。在这个过程中，学生不仅掌握了酸碱中和反应的知识，还学会了运用化学知识解释生活中的现象，实现了知识的迁移和应用。关联性原则要求教学情境素材在内容上与教学目标、知识点紧密相关，在经验上与学生已有的生活和学科知识相契合。通过这种关联性，学生能够在熟悉的情境中学习新知识，更好地理解知识的内涵和应用，提高知识的迁移能力和解决实际问题的能力，从而有效促进学生化学核心素养的提升。五、教学情境素材促进核心素养发展的机制5.1激发学习兴趣，增强学习动力兴趣是学生学习的内在驱动力，优质的教学情境素材能够以其独特的魅力激发学生对化学的浓厚兴趣，使学生由被动学习转变为主动探索，从而增强学习动力。以“化学与生活”这一主题为例，教师在课堂上引入“自制汽水”的情境素材。首先，教师展示一瓶商店购买的汽水，提问学生：“为什么汽水打开后会有大量气泡冒出？”这个问题立刻吸引了学生的注意力，引发他们的思考。接着，教师介绍自制汽水的原料和方法，学生们迫不及待地动手操作，将柠檬酸、小苏打、糖、果汁等混合在一起，看到瓶中迅速产生气泡，仿佛魔法一般，学生们的好奇心被充分激发。在这个过程中，学生们不仅对汽水产生气泡的原理充满好奇，更对其中涉及的化学知识产生了浓厚的兴趣，主动询问柠檬酸与小苏打反应的化学原理。教师顺势引导学生学习酸与盐的反应，解释柠檬酸与小苏打反应生成二氧化碳气体的过程，学生们听得津津有味，学习积极性高涨。又如在“燃烧与灭火”的教学中，教师以“神奇的火焰”实验作为情境素材。教师准备了一个特殊的装置，将一块手帕浸泡在酒精和水的混合溶液中，然后点燃手帕。学生们惊讶地看到手帕在火焰中燃烧，却始终没有被烧坏。这一神奇的现象瞬间点燃了学生的好奇心，他们纷纷猜测原因。教师引导学生思考燃烧的条件以及水和酒精在其中所起的作用，学生们积极参与讨论，主动查阅资料，试图揭开其中的奥秘。在这个过程中，学生们对燃烧与灭火的知识产生了强烈的兴趣，不再是被动地接受知识，而是主动去探索和学习。再如在“金属的化学性质”教学中，教师展示了生活中常见的金属制品，如铁锅、铝制易拉罐、铜导线等，然后提出问题：“为什么这些金属会被用于不同的用途？它们的性质有什么不同？”这个问题贴近学生的生活实际，引发了学生的共鸣。学生们开始观察这些金属制品的外观、质地等，思考它们的性质差异。接着，教师组织学生进行金属与酸反应的实验，学生们亲自操作，观察不同金属与酸反应的剧烈程度，记录实验现象。通过实验，学生们对金属的化学性质有了更直观的认识，对化学实验的兴趣也愈发浓厚。他们主动向教师询问实验中出现的各种现象的原因，积极参与讨论和分析，学习动力得到了极大的增强。通过这些具体案例可以看出，教学情境素材以其生动有趣、贴近生活的特点，能够迅速吸引学生的注意力，激发学生的好奇心和求知欲，使学生对化学学习产生浓厚的兴趣。在兴趣的驱动下，学生主动参与学习，积极思考问题，不断探索化学知识的奥秘，学习动力得到了显著增强，为化学核心素养的发展奠定了坚实的基础。5.2搭建认知桥梁，促进知识建构化学知识抽象复杂，学生理解与掌握难度较大。优质教学情境素材能将抽象知识具象化，帮助学生搭建认知桥梁，促进知识建构。以“铁及其化合物的性质”教学为例，教师可引入生活中常见的铁锈现象作为情境素材。生活中，学生常看到铁制品生锈，如自行车生锈、铁门生锈等，但对铁锈形成原理并不清楚。教师以此为切入点，提出问题：“为什么铁会生锈？铁锈的成分是什么？”激发学生探究欲望。在探究过程中，教师引导学生从微观角度分析铁生锈的过程。铁在潮湿空气中，铁原子（Fe）失去电子变成亚铁离子（Fe²⁺），发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e⁻=Fe²⁺。亚铁离子进一步与空气中氧气和水反应，被氧化成铁离子（Fe³⁺），最终形成铁锈（主要成分是Fe₂O₃・xH₂O）。通过这样的分析，学生将抽象的氧化还原反应知识与生活中铁生锈现象联系起来，理解铁在化学反应中电子转移的过程，掌握铁的还原性这一化学性质。为进一步加深学生对铁及其化合物性质的理解，教师可组织“探究不同价态铁之间转化”的实验。教师提供氯化亚铁（FeCl₂）溶液、氯化铁（FeCl₃）溶液、铁粉、氯水等试剂，让学生设计实验实现Fe²⁺与Fe³⁺之间的相互转化。学生在实验中观察到，向FeCl₂溶液中滴加氯水，溶液颜色由浅绿色变为黄色，说明Fe²⁺被氯水氧化成Fe³⁺，反应离子方程式为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl⁻。向FeCl₃溶液中加入铁粉，溶液颜色由黄色变为浅绿色，证明Fe³⁺被铁粉还原成Fe²⁺，反应离子方程式为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺。在这个实验情境中，学生通过亲身体验实验操作和观察实验现象，直观理解不同价态铁之间转化的条件和原理，将教材中抽象的化学方程式转化为具体实验事实，促进对铁及其化合物性质知识的建构。同时，在实验探究过程中，学生学会运用氧化还原反应知识分析实验现象，建立起物质性质与化学反应之间的联系，提升证据推理与模型认知能力，进一步深化对化学核心概念的理解。又如，在讲解“氢氧化亚铁（Fe(OH)₂）制备”时，教师可创设问题情境：“如何制备纯净的Fe(OH)₂？”学生在已掌握铁化合物知识基础上，尝试设计实验方案。在实际操作中，学生发现向FeSO₄溶液中滴加NaOH溶液，很难得到白色的Fe(OH)₂沉淀，而是迅速变成灰绿色，最终变为红褐色。针对这一“异常”现象，教师引导学生思考原因，学生通过分析得知，Fe(OH)₂具有很强的还原性，在空气中易被氧气氧化成Fe(OH)₃。反应方程式为：4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃。为了成功制备Fe(OH)₂，学生在教师引导下改进实验方案，如用煮沸过的蒸馏水配制FeSO₄溶液和NaOH溶液，以除去水中溶解的氧气；在FeSO₄溶液表面覆盖一层植物油，隔绝空气；将胶头滴管插入FeSO₄溶液液面下滴加NaOH溶液等。通过这些改进措施，学生最终观察到白色的Fe(OH)₂沉淀，成功掌握Fe(OH)₂的制备方法和性质。在这个过程中，学生在问题情境驱动下，不断思考、尝试和改进，将理论知识与实验操作相结合，深入理解Fe(OH)₂的性质和制备条件，促进知识的有效建构。“铁及其化合物的性质”教学中，通过生活实例、实验探究和问题情境等教学情境素材，将抽象化学知识转化为具体、生动的学习内容，帮助学生搭建认知桥梁，理解和掌握化学知识，培养学生科学探究能力和思维能力，有效促进学生化学核心素养的发展。5.3培养实践能力，提升综合素养在“污染水源治理”这一问题解决情境素材案例中，学生在实践过程中积极参与各项活动，其实践能力和综合素养得到了多方面的显著提升。在实验操作技能方面，学生需要进行水样采集和检测，这要求他们熟练掌握各种实验仪器的使用方法，如pH计、化学需氧量（COD）测定仪等。在采集水样时，学生要学会正确使用采样器，确保采集的水样具有代表性。在检测水样的酸碱度、化学需氧量、重金属含量等指标时，学生需要准确操作仪器，读取数据并进行记录。例如，在使用pH计测量水样酸碱度时，学生要先对pH计进行校准，然后将电极插入水样中，等待读数稳定后准确记录数据。通过这些实践操作，学生的实验操作技能得到了锻炼和提高，他们更加熟练地掌握了各种仪器的使用技巧，为今后从事化学实验和科学研究打下了坚实的基础。数据处理与分析能力也是学生在这一案例中提升的重要实践能力。在获取大量的实验数据后，学生需要对这些数据进行整理、分析和解释。他们运用统计学方法，计算数据的平均值、标准差等，以评估实验结果的可靠性。同时，通过绘制图表，如柱状图、折线图等，将数据直观地展示出来，便于发现数据中的规律和趋势。例如，在分析不同治理方案对水样化学需氧量（COD）的影响时，学生绘制了COD随时间变化的折线图，清晰地看到不同方案下COD的下降趋势，从而判断出哪种方案的治理效果更好。在分析数据的过程中，学生还需要结合化学知识，对数据变化的原因进行深入思考和解释，培养了他们的逻辑思维能力和数据分析能力。学生的团队协作与沟通能力在“污染水源治理”案例中也得到了充分锻炼。整个治理过程涉及多个环节和步骤，需要学生分组合作完成。在小组中，学生们分工明确，有的负责水样采集，有的负责实验操作，有的负责数据记录和分析，有的负责撰写报告。在合作过程中，学生们需要相互沟通、协调和配合，共同解决遇到的问题。例如，在讨论治理方案时，小组成员各抒己见，分享自己的想法和建议，通过充分的沟通和交流，最终达成共识，确定最佳方案。在团队协作中，学生们学会了倾听他人的意见，尊重他人的想法，发挥自己的优势，提高了团队的整体效率和凝聚力。在解决实际问题的过程中，学生的综合素养得到了全面提升。面对复杂的污染水源治理问题，学生需要综合运用化学、物理、生物等多学科知识，从不同角度分析问题，提出解决方案。例如，在考虑治理方案时，学生不仅要运用化学知识，选择合适的化学试剂和方法去除污染物，还要考虑物理因素，如沉淀、过滤等方法的应用，以及生物因素，如利用微生物降解有机污染物等。这种跨学科的思维方式培养了学生的综合分析能力和解决复杂问题的能力。同时，学生们在解决问题的过程中，还需要考虑实际操作的可行性、成本效益、环境影响等多方面因素，这使他们更加关注社会现实，增强了社会责任感和环保意识。例如，在选择治理试剂时，学生们会优先考虑对环境友好、成本较低的试剂，以减少对环境的二次污染和治理成本。“污染水源治理”案例为学生提供了一个真实、复杂的问题解决情境，学生在其中积极实践，全面提升了实验操作技能、数据处理与分析能力、团队协作与沟通能力等实践能力，以及跨学科思维、综合分析和解决问题的能力、社会责任感和环保意识等综合素养，为学生未来的学习和生活奠定了坚实的基础。六、教学情境素材应用的策略与建议6.1教师素养提升策略教师作为教学活动的组织者和引导者，其素养直接影响着教学情境素材的应用效果。为了更好地运用教学情境素材促进学生化学核心素养的发展，教师需要从以下几个方面提升自身素养。6.1.1提升专业知识水平化学是一门知识体系庞大且不断发展的学科，教师应持续学习，深入钻研化学专业知识，包括化学基本概念、原理、化学反应规律、物质结构与性质等方面。例如，在讲解“化学反应原理”时，教师要对化学平衡、电离平衡、水解平衡等知识有深入透彻的理解，能够准确无误地向学生传授相关知识，解答学生的疑问。同时，教师还应关注化学学科的前沿动态和研究成果，将其融入教学情境素材中，使教学内容与时俱进，激发学生对化学学科的探索欲望。如引入最新的电池技术研究成果，介绍新型电池的工作原理和优势，让学生了解化学在能源领域的创新应用，拓宽学生的视野。6.1.2增强情境创设能力教师要具备敏锐的观察力和丰富的想象力，善于从生活、生产、科研等领域挖掘与化学知识相关的素材，创设生动、有趣、富有启发性的教学情境。比如，在学习“有机化合物”时，教师可以以日常生活中的食品、药品、塑料等为素材，创设“有机化合物在生活中的应用”的教学情境。通过展示各种食品的成分表，让学生了解其中含有的有机化合物，如糖类、蛋白质、油脂等；分析药品的说明书，介绍药物中的有机成分和作用机制；展示不同类型的塑料制品，探讨其合成原料和性能特点。在创设情境时，教师还应充分考虑学生的认知水平和兴趣点，确保情境素材既具有挑战性又能被学生接受，从而激发学生的学习兴趣和积极性。6.1.3提高教学引导能力在教学情境素材的应用过程中，教师要善于引导学生思考和探究。当学生在情境中遇到问题时，教师不应直接给出答案，而是要通过提问、启发、引导等方式，帮助学生理清思路，找到解决问题的方法。例如，在“探究金属腐蚀的原因”的教学情境中，学生观察到金属在不同环境中的腐蚀现象后，提出“为什么金属在潮湿空气中更容易腐蚀”的问题。教师可以引导学生从金属的化学性质、空气中的成分、湿度对化学反应的影响等方面进行思考，鼓励学生提出假设，并设计实验进行验证。同时，教师还要关注学生的思维过程和探究进展，及时给予指导和反馈，帮助学生不断调整探究策略，提高探究能力。在学生探究结束后，教师要组织学生进行交流和总结，引导学生反思探究过程，深化对知识的理解和掌握。6.2教学过程优化建议6.2.1情境导入环节在课程开始时，教师应精心选择具有吸引力的教学情境素材进行导入，快速抓住学生的注意力，激发学生的学习兴趣和好奇心。例如，在“化学反应与能量”的教学中，教师可以播放一段关于火箭发射的视频，火箭发射时巨大的能量释放和壮观的景象能够瞬间吸引学生的目光。教师随后提问：“火箭发射需要巨大的能量，这些能量从何而来？化学反应在其中起到了怎样的作用？”通过这样的情境导入，将抽象的化学反应与能量的知识与学生感兴趣的火箭发射场景联系起来，引发学生的思考，顺利导入新课。又如，在“有机化合物”的教学中，教师可以展示生活中常见的塑料制品、食品包装、药品说明书等，让学生观察其中的有机化合物成分，然后提问：“这些我们日常生活中随处可见的物品，它们的主要成分有什么共同点？这些有机化合物又具有怎样的性质和用途呢？”通过生活中熟悉的物品作为情境导入，使学生感受到有机化合物与生活的紧密联系，激发学生对有机化合物知识的探究欲望。6.2.2知识讲解环节在知识讲解过程中，教师应巧妙运用教学情境素材，将抽象的化学知识具象化，帮助学生更好地理解和掌握知识。例如，在讲解“物质的量”这一抽象概念时，教师可以以“超市购物”为情境素材。将物质的量类比为超市中的“购物篮”，把微观粒子比作商品。当我们购买商品时，会将一定数量的商品放入购物篮中，同样，物质的量就是用来衡量一定数目微观粒子集合体的物理量。通过这样的类比，学生能够更直观地理解物质的量的概念，降低学习难度。在讲解“氧化还原反应”时，教师可以以“金属的冶炼”为情境素材。展示古代金属冶炼的图片或视频，介绍金属从矿石中被还原出来的过程。教师引导学生分析在金属冶炼过程中，金属元素的化合价发生了怎样的变化，哪些物质得到了电子，哪些物质失去了电子，从而深入理解氧化还原反应的本质是电子的转移。通过具体的情境素材，将抽象的氧化还原反应知识与实际的金属冶炼过程相结合，使学生更容易理解和掌握。6.2.3实验探究环节实验探究是化学教学的重要环节，教师应充分利用实验情境素材，培养学生的科学探究能力和实践能力。在“探究影响化学反应速率的因素”实验中，教师可以提供多种不同的实验情境素材，如“探究温度对过氧化氢分解速率的影响”“探究催化剂对氯酸钾分解速率的影响”“探究浓度对锌与稀硫酸反应速率的影响”等。学生分组选择不同的实验情境进行探究，在实验过程中，学生需要自行设计实验方案、选择实验仪器和试剂、进行实验操作、观察实验现象并记录数据。教师在一旁给予指导和帮助，引导学生分析实验数据，得出结论。通过这样的实验探究，学生不仅能够深入理解影响化学反应速率的因素，还能培养观察能力、实验操作能力、数据处理能力和科学探究能力。在实验探究结束后，教师组织学生进行小组汇报和交流，每个小组分享自己的实验过程、实验结果和结论。学生在交流中可以相互学习，拓宽思路，进一步深化对知识的理解。6.2.4拓展应用环节在课程的拓展应用环节，教师应引导学生运用所学化学知识，解决实际问题，实现知识的迁移和应用。例如，在“化学与环境保护”的教学中，教师可以以“当地河流污染治理”为情境素材。让学生调查当地河流的污染状况，分析污染的原因和危害，然后运用所学的化学知识，提出治理河流污染的方案。学生可能会提出利用化学沉淀法去除水中的重金属离子、利用氧化还原法处理有机污