基于学科（化学）核心素养的价类二维图在元素化合

基于学科（化学）核心素养的价类二维图在元素化合物学习中的运用—以《硫及其化合物的性质复习》教学为例内容摘要：元素化合物知识的学习是中学（高中）化学基础知识的主要内容，也是发展学生化学学科核心素养的重要载体。但其内容繁多学生遗忘性大，本文通过价类二维图，引导学生自主有条理地列举出硫元素各类别的典型代表物，并从类别分析其通性，从价态分析其氧化还原性质，直接在图上标识和推导物质类别和元素价态的转化，实现了分类观和氧化还原观等抽象原理的可视化。价类二维图构建的过程是学生将知识整理内化的过程，同时在构建模型的过程中加深了化学核心素养之一证据推理和模型认知的学习和理解，体会建模在化学学习中的价值与应用。关键词

价类二维图

元素化合物

认知模型

可视化

元素化合物知识是高中化学基础知识的重要组成部分，也是发展和提升学生化学学科核心素养的重要载体。《普通高中化学课程标准(2017年版)》中提到“常见无机物及其应用”，作为必修课程的五大主题之一［1］，说明元素化合物学习在学生化学学习中占有重要的地位。一、价类二维图实现抽象思维的可视化在高中化学的学习中，元素化合物的性质多而散，学生想要更好地掌握元素化合物性质就必须形成相关的思维模型，其中分类观和氧化还原观是我们学习元素化合物性质的两大有效工具，贯穿整个高中阶段元素化合物的学习。但对学生而言，分类观尤其是氧化还原观都属于抽象思维，学生在解题过程中，无法第一时间在脑海中想起运用分类观和氧化还原观来解决问题。以物质类别为横坐标元素化合价为纵坐标的价类二维图是物质转化观和分类观的直观图像，通过价类二维图可以引导学生自主、有条理地列举出该元素各类别的典型代表物，并能从类别分析其通性，从价态分析其氧化还原性质，直接在图上标识和推导物质类别和元素价态的转化，很好地实现了分类观、氧化还原观的可视化。借助价类二维图将抽象思维可视化，不仅能让学生在运用抽象思维去分析解决问题时有了可操作性强的抓手，更可以提高课堂思维含量，并能使学生分析问题的思维过程外显，利于教师根据学生的外显思维进行授课方向和授课内容的调整，以此促进教学，达到元素化合物复习的增质和提效。二、价类二维图实现繁杂知识的系统化传统教学中，元素化合物性质的学习是分类别进行的，学完一类再到另一类，使得物质性质割裂开来，无法体现物质的核心性质且不能形成系统。使用价类二维图这一认知模型，引导学生进行相关证据推理，既能使学生对“已有知识”进行有效系统化的梳理，又能形成以物质类别和价态为框架认识物质性质的思维方法，也能让学生在“陌生情境”中以价类二维图为工具，预测陌生物质的性质，从而链接“陌生情境”与其他未知知识间的转化关系，实现元素化合物知识的结构化和系统化，对于提高元素化合物知识的复习效率起着至关重要的作用。三、价类二维图实现化学核心素养的培养国家考试中心2016高考评价新体系的“一核四层四翼”理论中，“立德树人”是我们教育的根本任务，培养学生的学科核心素养，既是实现这一根本任务，也是“培养德智体美劳全面发展的人”教育总要求的具体体现。利用价类二维图，可以使高中阶段种类多、性质散、反应杂的元素化合物性质知识高度浓缩，从而可以将学习过程中的非核心性质过滤掉，使核心知识形成更清晰的知识结构网络体系，纳入学习者已有的知识体系中，哪怕学习者遗忘了具体的知识，也能通过认知模型重新学习模块知识，使学习者拥有终身学习的能力，更有利于培养学生学习的关键能力,还有助于培养学生的统摄思维和概括能力［2］，从而培养学生的化学核心素养。四、价类二维图的教学实践——以《硫及其化合物性质复习》为例【课前自学】[前置任务1]：完成硫元素的价类二维图并用箭头表示物质间的相互转化关系。设计意图：学生在完成与运用价类二维图的过程中，除了可以回忆相关性质外，还能通过解决具体问题而外显学习能力，具体见图1。图1价—类二维图模型及应用[3][前置任务2]：结合你所绘制的价类二维图，归纳总结硫及其重要化合物的性质。设计意图：引导学生运用价类二维图解决问题，在解题过程中形成解决问题的简单思维模式：从价态和类别两个角度分析物质性质，使分类观尤其是氧还观可视化。【课堂教学】环节一：课前导入——红酒酿制过程添加二氧化硫的作用设计意图：创设与生活相关的情景，激起学生对所复习知识的兴趣与好奇心。环节二：自学引馈、探究释疑——学生以小组形式对前置性作业进行评价并补充最后展示，教师进行适当点评。设计意图：通过小组合作对前置性任务进行评价和知识补充，再次加深对价类二维图的认识思维。环节三：当堂练评——学生当堂进行针对性练习，即堂反馈评价，老师根据反馈调整课堂教学内容及导向。[当堂检测]——学生独立完成后由学生进行讲评,老师根据反馈点评。题目1：物质核心元素的化合价及类别对于研究物质性质非常重要，请根据下图所示，回答问题：（1）Y化学式为，检验Y所用试剂是．（2）写出W的浓溶液与金属铜在加热条件下的化学方程式．（3）实验室制备Na2S2O3，若从从氧化还原的角度去分析合理的是a．Na2S+Sb．Na2SO3+Sc．Na2SO3+Na2SO4d．SO2+Na2SO4（4）若SO2与X两者混合生成淡黄色固体．则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为。设计意图：再次运用价—类二维观解决实际问题，通过学生讲评，使学生运用价类二维图工具模型分析和解决问题的思维过程外显，以此来引导我们的课堂教学。[能力提升]题目2：二氧化硫可引起酸雨等环境问题，是大气污染物之一，每年工业SO2排放量高达1556.7万吨，利用价类二维观讨论分析工业上如何脱除SO2？设计意图：通过工业真实问题驱动学生自主调用价类二维观来实现问题的分析、问题的解决、方案的评价等，让学生形成从价态和类别两个角度分析物质性质的思维模型，发展学生“证据推理与模型认知”的化学核心素养。也利用实际产生的环境问题来激发学生的社会责任感，帮助学生体会物质性质及变化在促进社会可持续发展方面的应用和价值，培养学生的辩证思维和“科学态度与社会责任”的学科核心素养。【课堂小结】运用价类二维观构建元素性质分析的思维模型——学生通过上述活动总结得出模型，老师修正完善。判断类别→得知通性→具体反应

判断价态→预测氧还→具体反应

是否有特性设计意图：回顾前面运用价类二维图分析问题，解决问题的过程，体会和形成解决问题的思路和方法，培养学生的学科核心素养。【课后拓新】——巩固价类二维图的运用[课后作业]实际工业生产中排放的废气除了含硫氧化物外，还会有硫化氢气体等污染。运用价类二维图相关知识提出几种可能的化学方法进行处理。设计意图：再次运用价类二维图模型解决实际工业问题，凸显价类二维观在解决元素化合物实际问题时的价值功能。五、结语价类二维图提供了解决与元素性质有关的问题的思维模型，是实现化学知识向化学学科核心素养转化的有效工具。构建价类二维图的过程也是学生将知识整理消化的过程，教师在教学过程中要尽可能地去创设条件让学生自主体验构建模型的过程，让学生在构建模型的过程中加深对知识的认知和理解，体会化学建模的价值与应用。参考文献:［1］［6］中华人民共和国教育部制定．普