“化知识为素养”的理论架构与实施路径

张聪伟 ,  洪兹田 ,  叶永谦 ,  张贤金 ,  汪阿恋 ,  黄小翠

实验教学与仪器 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (5) : 53 -57.

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实验教学与仪器 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (5) : 53 -57. DOI: 10.19935/j.cnki.1004-2326.2026.05.014
实验教学课例精析·化学

“化知识为素养”的理论架构与实施路径

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摘要

针对当前初中化学课堂教学中“重知识,轻素养”的现状,有必要基于“知识到素养”的理论架构,构建“化知识为素养”的结构化教学实施路径。为此,以沪教版化学九年级下册“中和反应”为例,确立以素养为导向、知识为载体、活动为路径、评价为保障的教学思路,引导学生在学习过程中逐步将学科知识转化为学科素养,以期为课堂教学实现知识向素养转化提供可借鉴的实践经验。

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关键词

“化知识为素养” / 理论架构 / 结构化教学 / 沪教版 / “中和反应” / 实施路径

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张聪伟,洪兹田,叶永谦,张贤金,汪阿恋,黄小翠. “化知识为素养”的理论架构与实施路径[J]. 实验教学与仪器, 2026, 43(5): 53-57 DOI:10.19935/j.cnki.1004-2326.2026.05.014

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《义务教育化学课程标准(2022年版)》(以下简称《新课标》)的颁布,标志着化学课程改革的核心要义在于核心素养的真正落地,而核心素养落地的关键在于实现“化知识为素养”的深度转化。然而,当前教学中仍存在将知识等同于认知、将思维等同于观念等现象,致使知识教学与素养培育相互割裂,进而使素养目标难以在教学中扎根。事实上,从知识到素养的跃迁,并非教学内容的简单更替,而在于基于课堂教学构建“化知识为素养”的结构化实施路径。该路径表现为:以素养为导向,锚定教学的终极目标,确保方向不偏;以知识为载体,夯实素养培育的基础框架,使素养有所依附;以活动为路径,架设知识转化的实践桥梁,促使学生在亲身体验中实现内化;以评价为保障,构筑素养发展的监测与反馈机制,通过持续优化教学过程,助推知识向素养的有效转化。

1 “化知识为素养”的理论架构

1.1 知识概念的界定

《现代汉语词典》1和《教育大辞典》2对知识的定义为:在实践中动态获得或书籍中静态习得的对事物的认识。认识论将知识定义为:在一定的价值观驱动下对某情境中所蕴含问题的尝试解答3。基于现代认知心理学的发展,安德森在《布卢姆教育目标分类学:修订版》4中,将知识重新划分为事实性知识、概念性知识、程序性知识、元认知知识四大类。基于上述理论,为验证该分类理论的实践性,笔者以沪教版化学九年级下册“中和反应”教学为例,依据布卢姆教育目标中的知识分类,结合学科核心素养要求,构建“化知识为素养”的实施路径。

1.2 素养概念的界定

国际上对“素养”的系统界定与推广,肇始于经济合作与发展组织(OECD)。它对“素养”界定如下:“在特定情境中,通过利用和调动心理社会资源(包括技能和态度),以满足复杂需要的能力。”5《新课标》指出:“学科核心素养是学生通过课程学习而逐步形成的适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力。”基于此,义务教育化学课程要培养的核心素养,主要包括化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任,这是中国学生发展核心素养在初中化学课程中的具体化6

1.3 知识与素养的关联

知识不等同于素养。素养是人的知识、技能与态度的集合体,是人运用知识、技能和态度,成功、明智地解决现实复杂问题的能力。素养的形成离不开知识作为支撑,但单纯的知识接受(或被动接受),不足以催生素养,唯有在深度理解与迁移应用中掌握知识,方能实现素养的落地。知识具有去情境化、去个体化、去实践化等特征。正是为了克服这些特征带来的局限,我们需要将知识情境化、问题化与意义化,使其有可能转化为素养7。这种转化的本质,正如学界所共识的那样:知识是素养沉淀稳定的静态结晶,素养是知识迭代生长的动态演进(图1)。

2 “化知识为素养”的实施路径

基于知识、素养的概念界定与关联,结合《新课标》与教材分析,笔者尝试构建“化知识为素养”的结构化教学实施路径(图2)。

“化知识为素养”的结构化教学实施路径:先以知识为载体,依托真实情境、问题导向的任务,推动知识本体结构化并引导学生进行深度思维,同步实现内容与思维的结构化;再以活动为路径,通过梳理认知视角、思维路径,促进学生认知结构的系统化;借助证据推理、模型解释与符号表征等多元认知活动,引导学生建构结构化的观念体系,进而助推知识向可迁移的思维与方法转化;接着,以评价为保障,旨在通过对认知与观念结构化程度的持续评估,精准调控学习方向;最终,以素养为导向,引导学生在陌生情境中秉持科学态度与责任,开展真实情境实践活动,促使知识、思维与观念向解决实际问题的能力转化,真正实现“化知识为素养”。

3 “化知识为素养”的案例分析

笔者结合沪教版化学九年级下册“中和反应”案例,说明如何依托课堂构建“化知识为素养”的结构化教学实施路径,并阐释如何将学科知识转化为学科素养。

3.1 解构教材知识

在深入研读《新课标》基础上,把握单元内容的课程体系定位及学习要求,厘清单元内容逻辑,理解知识内容的关联与发展,揭示知识的发生发展与认知的逻辑推进。教材具体知识内容按知识类型的分类情况如表1所示。

3.2 教学目标

(1) 通过三组实验探究,认识酸与碱之间发生的“中和反应”,了解该反应的热效应特点及盐的组成规律,既能够规范书写“中和反应”的化学方程式,又能够从反应类型的角度认识“中和反应”。

(2) 围绕酸碱“中和反应”的原理展开探究,掌握证明化学变化发生的科学方法,并在学科学习中发展“科学思维”素养。

(3) 借助酸碱“中和反应”的微观变化图,运用分析与归纳的思维方法,对图像类信息进行加工处理,进而得出合理结论。

(4) 通过“中和反应”的实际运用,体会酸碱性与生产生活以及人体健康的密切关系,感受化学对促进社会发展与改善个人生活的积极作用,发展“科学态度与责任”素养。

3.3 教学流程

基于上述分析,设计“中和反应”的“四线融合”教学流程(图3)。

3.4 教学实录

(1) 环节一:知识本体结构化。

师:请同学们打开学习平板上的ima.copilot知识库App,点击老师创建的“酸碱质子理论”与“酸碱电离理论”个人知识库,在阅读的同时思考——HCl、H2SO4、NaOH和Ca(OH)2在水溶液中分别电离出哪些离子?哪些物质具有相似的性质?

生:HCl、H2SO4、NaOH和Ca(OH)2在水溶液中分别电离出H+与Cl-、H+与SO42-、Na+与OH-、Ca2+与OH-等离子。HCl和H2SO4具有相似的性质,都能电离产生H+,且NaOH和Ca(OH)2具有相似性,都能电离产生OH-。HCl和H2SO4能使紫色石蕊变红、无色酚酞不变色。NaOH和Ca(OH)2能使紫色石蕊变蓝、无色酚酞变红。

【教师过渡】通过刚才的回顾,我们知道酸和碱是两类不同的物质,具有不同的性质。那么,如果把酸溶液与碱溶液混合,会发生反应吗?如果会发生反应,会伴随着什么现象?产生什么物质?

设计意图:借助ima.copilot知识库平台,引导学生系统梳理酸碱电离等相关知识,形成知识结构化。学生在检索、整理、归纳的过程中,不仅能够巩固已有知识,还能初步建立知识间的内在联系,从而为后续理解“中和反应”的本质奠定坚实的基础。

(2) 环节二:知识结构化到认知结构化。

【演示实验1】将2~3滴无色酚酞溶液滴入盛有NaOH溶液的烧杯中,插入1支温度计,测量溶液的温度;吸取HCl溶液,逐滴加入盛有NaOH溶液的烧杯中,边滴边搅拌,当溶液刚好变成无色时,停止加入盐酸。

师:请同学们注意观察温度的变化和烧杯中溶液颜色的变化。

生1:温度由19 ℃升至24 ℃,溶液中的红色消失。

师:请同学们分析一下出现上述实验现象的原因。

生2:我们组一致认为,HCl消耗了NaOH,同时产生了热量。

生3:我觉得也有可能HCl消耗了酚酞。

【教师过渡】在加入HCl前,溶液中存在NaOH和酚酞。那么,红色消失的原因是HCl消耗了酚酞,还是HCl消耗了NaOH?

设计意图:引导学生观察实验现象并提出问题,推动学生从知识的静态掌握转向对现象的主动分析与解释;学生在合作探究中逐步形成对“中和反应”现象的感性认识,并据此建构多元认识角度、梳理系统认知思路,实现从“知道是什么”到“理解为什么”的思维跃迁;帮助学生从知识的结构化理解向认知的结构化建构过渡,为其后续深入理解反应本质提供思维支架。

(3) 环节三:思维结构化到观念结构化。

【演示实验2】取实验1所得的少量溶液并倒入1支洁净的试管中,再向该试管中滴入1滴NaOH溶液。

师:溶液变为红色,这一现象背后的原理是什么?

生:说明酚酞还存在溶液中,HCl消耗了NaOH。

师:由实验1、实验2的现象我们已经知道,酸与碱发生了反应,酸和碱被消耗,溶液呈中性(pH=7)。

【教师过渡】化学是一门在分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其变化的自然科学。化学学科所特有的学科思维体现为宏观现象、微观分析和符号表征的三重表征思维。

【视频展示】我们从微观的视角来分析酸与碱去了哪里(视频核心内容见图4)?

生:从微观层面看,酸中的H+与碱中的OH-结合生成水分子,且二者按1∶1的微粒数目比结合形成水分子。

【教师过渡】那么,酸与碱反应除生成水外,还有其他物质吗?我们一起来看第三个实验。

设计意图:引导学生对实验现象进行深入推理与分析,推动其思维从现象描述向本质解释的结构化方向发展。学生在证据推理、模型解释、符号表征等思维活动中,逐步形成对“中和反应”本质的理性理解,并初步建立起“宏观—微观—符号”三重表征的化学思维。这一过程不仅能促进学生科学思维的结构化,也能为其形成“守恒观念”“转化观念”等学科核心观念奠定认知基础,从而实现思维结构化向观念结构化的有效转化。

(4) 环节四:认知结构化与观念结构化的糅合。

【演示实验3】取1支洁净的玻璃棒,蘸取实验1所得溶液,加热至完全蒸干,观察到有白色晶体析出。析出的白色晶体是什么?请同学们先思考,再打开教学平板上的“特级教师小豆”AI助手,对白色晶体进行猜想并阐述理由(图5)。AI助手将对阐述内容进行评价(图6)。

师:通过与“特级教师小豆”的对话,我们知道盐酸具有挥发性,在加热的条件下,不可能以晶体形式存在。同时,白色晶体也不可能是氢氧化钠,因为若有氢氧化钠,酚酞会变红,所以白色晶体可以确定是反应后的新物质。

【教师过渡】建议大家把掌声献给同学们自己,我们在AI助手的加持下,通过不同层级的推理,加深了对产物的全面认识。

【教师追问】那么,这一新物质的成分是什么?又是怎么产生的呢?我们一起来分析。

师:通过微观视角分析(H++OH-→H2O),依据质量守恒定律和化合价的知识可知,剩下的金属离子(Na+)与酸根离子(Cl-)结合生成NaCl,我们把这种由金属离子与酸根离子结合的物质叫作盐。我们发现:它是通过两种反应物相互交换成分且化合价不变而得到的产物。这一反应形式符合复分解反应的原理。

【课堂总结】借助结构化的板书设计(图7),帮助学生建构知识网络。

设计意图:借助AI助手辅助学生对实验现象进行深度思辨,促进其对知识的整合与重构;学生在小组合作中提出猜想、阐述理由,并通过AI助手的即时反馈进行反思与修正。这一过程不仅强化了学生对“中和反应”产物的理解,也促进其认知结构与观念结构的有机融合。通过思辨与评价,学生的批判性思维能力得到提升,实现了知识、思维与观念的结构化统一。

(5) 环节五:实践结构化。

师:我们学习化学的目的在于运用学科视角去解释生产生活中的现象。例如,医疗上常用复方氢氧化铝[主要成分:Al(OH)3]来中和过多的胃酸,请用化学方程式说明其原理。

生:3HCl+Al(OH)3=AlCl3+3H2O。

师:你能又快又好地写出化学方程式,那可以分享你的思路吗?

生:我利用了“中和反应”,它属于复分解反应,互相交换成分且化合价不变,就很容易写出生成物的化学式。再利用“中和反应”的微观本质“H++OH-→H2O”,从定量视角分析可知,1个H+与1个OH-结合生成1个H2O分子。所以说,在HCl与Al(OH)3的反应中,Al(OH)3提供了3个OH-,因此需要在HCl化学式前配系数“3”,同时也在H2O化学式前配系数“3”。

【师生交流体会】今天,我们不仅从定义、实质、热效应和反应形式这4个层面认识了“中和反应”,也认识到不是所有的化学反应都有明显的现象,但可以通过辅助条件来帮助观察。同时,对化学变化中出现的宏观现象,可从微观视角对其进行分析,并用符号语言表征。

设计意图:通过设计真实情境中的化学问题,引导学生将所学知识应用于实际问题的解决。依托方程式书写与原理阐释等结构化实践,学生不仅巩固了对“中和反应”的理解,也体验了化学在生产生活中的价值,促进知识理解向实践能力转化,培育科学态度与责任,最终实现“化知识为素养”的教学目标。

4 “化知识为素养”的反思与展望

4.1 实施路径的实践反思

“化知识为素养”的实施路径,在实践过程中展现出明确的导向性与可复制性。教学需经历从知识解构、活动建构到素养生成的全过程。在此过程中,应依据学科核心素养的预期水平8,将知识分类为事实性、概念性、程序性及元认知知识四类,并对教学内容进行重构。以实验情境驱动知识结构化整合,再通过“提出猜想、设计实验、分析证据、得出结论”的探究链推动思维结构化,最终落脚于守恒观念、转化观念及科学态度的观念结构化,帮助学生不仅掌握“中和反应”的定义,更从微观视角解释反应本质,并在陌生情境的实践中达成科学思维、科学探究与实践等学科素养的培养目标。

从课堂评价反馈看,绝大部分学生都能独立完成“设计实验证明中和反应发生”的任务,并能从微观视角解释反应实质。这充分说明该实施路径基本达成预期目标。

4.2 教学过程的动态调整

“化知识为素养”的实施过程并非静态固化,而是依托教学实践反馈持续优化的动态过程。化学学科兼具理论抽象性与实验实践性,知识点与素养目标的衔接易受学情、教学情境、资源条件等因素影响,动态调整成为保障实施效果的关键环节。在实验教学中,若发现学生仅关注操作步骤,而未形成科学探究与创新意识,教师可即时调整任务,增加“异常现象分析”“实验方案改良”等开放性环节,引导学生从被动操作转向主动探究9

动态调整还需兼顾素养目标的梯度适配与评价方式的灵活优化。针对不同层次学生素养发展的差异,教师可动态细化知识转化的梯度:对基础薄弱学生,侧重“知识应用到素养萌芽”的衔接;对学优生,则强化“素养深化到迁移应用”10。若发现终结性测试难以全面反映素养水平,可增加实验过程记录、项目式学习报告等过程性评价的比重,确保评价与素养目标精准匹配。

4.3 教学设计的创新展望

“化知识为素养”的设计打破了“知识灌输”的传统模式,以素养为导向明确教学的终极目标,将知识分类搭建成素养培育的基础框架;以学科活动为路径构建知识转化的实践桥梁;以学习评价为保障筑牢素养发展的监测防线,及时反馈并优化教学过程。这样的实施设计可迁移至初中化学其他知识点的教学。例如:“质量守恒定律”可通过探究化学反应前后质量变化的实验链推动素养转化;“金属的化学性质”可结合金属防腐的生活应用实现知识与素养的联结。在未来化学教学中,须持续强化“以素养为导向、知识为载体、活动为路径、评价为保障”的实施路径,让知识教学始终服务于学科素养的落地,真正实现“化知识为素养”的教学目标。

参考文献

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中国社会科学院语言研究所词典编辑室.现代汉语词典[M].第7版.北京:商务印书馆,2016

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陈艳茹.素养培育视角下跨学科主题学习设计案例研究[D].上海:华东师范大学,2022

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郑明贤,洪兹田,许振芳.基于思维进阶培养批判性思维的初中化学教学:以“中和反应”的教学重构为例[J].实验教学与仪器202441(03):16-19.

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张礼,黄幼兰,范志敏.问题导向任务驱动评价融合:以“酸和碱的中和反应”教学设计为例[J].实验教学与仪器202340(10):37-39.

基金资助

2024年度福建省教育科学“十四五”规划课题“应用表现性评价开展初中化学实验研究”(FJJKZX24-348)

2025年龙岩市基础教育教学研究“AI赋能”专项课题“AI在初中化学自主学习中的作用研究”(JKYZX25-040)

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