摘要
《化学课程标准》（2017版）系统地阐述了化学核心素养应包括的五个方面。本文以“宏观识识与微观探析”为研究对象，为研究其他核心素养奠定了基础。着重从宏观现象中识别出特定物质，从微观角度对物质展开探析和分析，对物质的性质展开认知,进而构建出“物质、结构和性质”三个方面的联系，这在化学学科核心素养中有着无可取代的地位。本论文拟以元素及其化合物作为教学载体，开展相关的教学设计，同时，在此基础上，以提升学生的核心素质为目标，给出了一套行之有效的教育策略，为高中阶段进行“宏观辨识与微观探析”的教育培养，提供了一定的参考。
本文通过查阅大量文献，对文献进行分析、阅读，对本研究的研究目的和研究意义、国内外研究现状、研究内容和研究方法有了一定的认识，掌握了课题的相关理论知识并提出中学化学教学设计案例，主要选择钠及其化合物、氯及其化合物、铁及其化合物、乙醇为例进行教学设计，最后得出结论：基于“宏观辨识与微观探析”的教学设计能够培养学生的学习兴趣，促进综合素养提升；能够提高教学效果；能够提升教师教学水平，促进自身素质的发展。
关键词：宏观辨识与微观探析；核心素养；高中化学；元素及其化合物
第1章绪论
1.1选题的目的和意义
1.1.1选题的目的
本研究主要通过查阅文献及相关理论研究，了解现阶段高中教学中培养学生“宏观辨识与微观探析”素养的现状。挖掘新版必修教科书中体现宏微素养的内容及其呈现方式，以钠及其化合物、氯及其化合物、铁及其化合物、乙醇作为教学案例，融入“宏观辨识与微观探析”这一核心素养，进行教学设计，从而为一线教师的教学提供一定的借鉴与参考以及帮助学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养构建。
1.1.2选题的意义
新课程标准要求化学学习应不断内化化学学科的核心素养，培养学生化学思维，教导学生化学方法。我们的化学思维和方法是为适应社会变革的需要和社会对人才培养的要求而量身定制的。以“宏观辨识与微观探析”为基础，对以核心素养为基础的教材进行了剖析，目的在于培养学生的核心素养，提高教师的教学水平。此外，将这些素养运用到实际教学中，还能使学生在学习化学时不过分依赖于机械记忆，不会产生畏惧心理，从而提高学习化学的自信心。这不仅可以帮助学生增强他们的学习意志力，而且可以为他们将来的终身学习打下坚实的基础。
本研究符合课程改革的要求，以“宏观辨识与微观探析”为基础的教学设计，可以对学生的学习思维进行训练，让他们从科学的视角来认识这个科技发展的社会，培养学生的科学思维，提高学生的素质。在此基础上，本文提出了一种新的研究方法，旨在为一线教师在实践中如何提高学生的“宏观辨识与微观探析”的能力，提供一些教学上的借鉴。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内研究现状
培养学生素养的载体是学科核心素养[1]。《中国学生发展核心素养(征求意见稿)》已于2016年由国家教育部公布。基于这一基础，高中化学课程标准修订组根据《中国学生发展核心素养(征求意见稿)》，首次对中学化学学科的核心素质进行了界定。受“核心素养”在国际教育界的推广和影响，在中国，“核心素养”的培养越来越受到人们的重视。尤其是在新课程改革和新课程标准的背景下，越来越多的研究者开始对学生综合素质的发展，尤其是核心素养能力的发展进行了重视，要求改变教学目的和教学宗旨，将培养与社会发展相适应的人作为重点。
我国基础教育的核心素养框架逐步确立之后，教育工作者们也纷纷进入了化学学科核心素养这一研究领域中。杨梓生认为学生的化学核心素养是在学习化学知识中逐步建立和发展起来并在解决和化学相关问题中得到体现[2]。田长明认为学生的化学核心素养是学习化学的必备能力和化学品质[3]。
新课标（2017版）首次提出了化学核心素养的五个方面，如表1-1所示。
自2016年“宏观辨识与微观探析”化学核心素养的首次提出以来，关于该维度核心素养展开研究的文献逐渐增多[4]，作者在知网以此为主题进行搜索查阅时，发现国内关于维度核心素养的研究是从2017年开始的，相关文献共有3篇。之后呈逐年上升趋势，2021年达到顶点，有44篇，2022年反倒呈现下降趋势，有26篇。可以看出关于“宏观辨识与微观探析”这一核心素养还有较大的研究空间。
1.2.2国外研究现状
“核心素养”及其相关的定义起源于国外，经济合作与发展组织(OECD)认为，“素养”是人在社会中生存必须具备的一种关键能力[5]，在此基础上，欧盟通过了《Key Competence for Lifelong Learning》，文中指明，“核心素养”是知识与技能、态度的集合，提出了八大核心素养，为培养素养目标提供了理论基础，对发展自我、适应社会以及胜任工作至关重要[6]。X、澳大利亚等一系列国家相继对核心素养的课程体系进行研究，核心素养的课程教育目标朝着系统化方向发展[7]。具体内容见表1-2。
当前，无论是联合国教科文组织，欧洲欧盟，OECD，还是其他国家和地区，都对“素养”这一核心问题给予了极大的关注，对核心素养进行研究已经是一种普遍趋势。不同国家对核心素养的研究有不同的发展趋势，但也存在不同的问题。虽然各国的教育含义不尽相同，但是，它们的目标都是为了培育能适应将来的生活与社会，从而达到人的全面发展。以上各国和地区对我们的核心素养研究具有一定的借鉴意义。
1.3研究内容及方法
1.3.1研究内容
本文的主要内容是在核心素养改革的教育大背景下，对有关文献进行分析，界定了“宏观辨识与微观探析”核心素养等相关概念，之后分析高中教材，以钠及其化合物、氯及其化合物、铁及其化合物、乙醇为案例，针对学生学情设计宏微结合的教学方案，针对该类型的教学设计提出建设性教学策略。
1.3.2研究方法
(一)文献分析法
我们在中国知网上阅读了大量的有关的文献资料，并对这些资料进行了梳理和分析，从而对目前的国内外研究状况有一个清晰的认识，并提出了研究的问题、方向和思路，并确定了研究的具体任务。在此基础上，结合前人的研究成果，为本文的研究工作提供了理论基础和方法指导。
(二)实践探究法、观察法
化学学习是一项从实践到理论，再从理论到实践的认识活动[12]。教师需要深入理解化学核心素养，将“宏观辨识与微观探析”的理念体现在课堂教学中。通过教师与学生的互动，使我们对学生的学习情况有一个更深层次的认识。通过课堂反应和练习评估学生学习的有效性，并总结应用的效果。
(三)案例分析法
案例分析法，又称为个案研究法，由哈佛大学法学院克里斯托弗教授在1880年创立并逐渐发展为今天的“案例分析法”[13]。案例分析法需要教师在教学过程中培养学生的创新精神与能力，案例的选择也应该顺应实践性和启发性的要求[14]。
第2章相关概念界定及理论基础
2.1相关概念界定
2.1.1核心素养
较早之前，欧盟就有一个研究团队提出了“核心素质”概念。指出“核心素养”是知识、技能和态度的集合[15]。中国的教育工作者们根据国际上一些机构和学者们的意见，结合中国最近几年的教育状况和社会发展需要，指出核心素养是学生必须具备的基本素养和关键能力，它能够帮助学生适应终身和社会发展[16]。
2.1.2化学核心素养
核心素养要依赖于具体的学科来进行培养，所以，将核心素养融入到现实的教育教学中是十分必要的。它是化学专业学生应具备的基本素养。化学核心素养的五个维度分别为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感[17]。在这些维度中，“宏观辨识与微观探析”能够将化学概念与思维方式有效地体现出来。“变化观念与平衡思想”可体现化学理念，“证据推理与模型认知”可突出化学的逻辑与理性思维。以上三个内容都是从理性思维的角度突出了化学的独有思想。“科学探究与创新意识”主要以社会实践为基础，鼓励学生去自主创新和社会实践。“科学态度与社会责任感”则是从价值的角度反映了学生对化学学习更高水平的追求。
2.1.3宏观辨识与微观探析
新课标(2017版)提出,“宏观辨识与微观探析”核心素养指能从宏观与微观的角度了解物质，对物质进行分类，认识物质组成的微观粒子、结构、性质及其变化，从而构建“结构决定性质”的思维模式，并能从宏观和微观相结合的角度去解决实际问题[17]。
“宏观辨识与微观探析”为一个整体，强调宏观与微观之间的相互渗透，从“宏观与微观，结构与性质”之间的关系出发，对化学物质及其变化规律进行分析，进而解决相关的化学问题。所以，要把这一核心素养与教学设计相融合，让学生在学习化学时，能够从宏微观结合的角度，去认识物质和它的变化过程，从而建立起“结构决定性质”的学科思维，养成良好的思维习惯。
2.2理论基础
2.2.1建构主义理论
在上世纪八十年代，著名学者皮亚杰曾提出一个重要的理论，即建构主义理论，该理论在维果斯基等人的思想影响下不断发展，成为今天仍在教育界产生重大影响的建构主义理论体系。这个体系由三方面组成，即知识观、学习观以及教学观[18]。该理论指出，学生是学习的中心，而非老师。学习并不意味着学生应当被动地接受外部知识，而是在自己的认知背景下，建立起对某事物的理解。在教学中，老师仅仅扮演着引导的角色，基于学情分析，利用情景设计来提高学生对新知识的理解，从而把新知识变成他们自己的知识。其中，教师应该扮演一个解疑者的角色，并起到积极的导向作用。同时，在此过程中，教师还应依据学生的客观条件，合理地调整教学计划，科学地调整教学计划。
2.2.2最近发展区理论
“最近发展区”[19]是指人的实际的发展水平和潜在的发展水平之间的距离。实际发展水平是指可以自己解决问题的水平[20]，而潜在的发展水平是指需要成人的引导或者需要更多的同伴的帮助。这两种水平有一个基本的区别，而这两种水平的距离是最近发展区。在教学中，对学生的潜能开发应该给予足够的重视，它以对将来心理发展的期望为特点，体现出学生所能达到的最高水平。
在具体的教学中，教师要对学生的自我学习状况有一个全面的认识，要清楚其当前的教育发展程度，要把握其最近发展区的特征，并以此作为起点。其次，根据学生所掌握的理论知识及实际经验，选取适当的难度，并将其控制在最近发展区。在此基础上，教师要适时地对学生进行辅导，使其能够顺利地跨过“最近发展区”。因此，在培养学生“宏观辨识与微观探析”核心素养的教学设计中，应遵循最近发展区理论，从学生的思维特征出发，多以情景或实验等具有宏观特征的内容作为课堂导入部分来开展教学，使学生从能够理解的宏观情景过渡到微观知识。这样的教学方式与学生的认知水平相一致，对“宏观辨识与微观探析”这一核心素养的发展大有裨益[21]。
2.2.3 STSE教育理论
在经济高速发展的同时，也有一系列的环境问题，如空气污染，资源短缺等。STSE教育理论就是在这种背景下提出的一种与科学、技术、社会、环境有关的教育理论[18]，要求重视科学技术对社会环境产生的影响中教育所发挥的重要作用。它将教育活动与社会上快速发展的一系列问题相结合，使学生能够通过学习来了解社会中所存在的一些问题，培养他们的环保意识。这一理念还为他们提供思考问题，培养学生解决问题的能力。鉴于化学是一门促进社会生产和技术变革的重要科学，所以有必要在化学教学中融入和加强STSE教育理念。因此，教师要将社会发展变革和前沿科技等知识引入课堂教学来加强化学教学与科技发展之间的联系，增强学生前沿的知识储备[22]，做到与时俱进。另外，在教学设计中，教师要渗透化学发展与环境的关系，加强学生对“对于环境来说，化学是把双刃剑”的理解，进而增强学生的环保意识与社会责任感。由此可知，在提出教学设计时应以生活中遇到的问题出发来激发学生的学习兴趣，使他们了解为什么学习知识以及知识能用来做什么，进而培养学生树立正确的科学价值观。
第3章基于“宏观辨识与微观探析”的中学化学教学设计案例
3.1《钠及其化合物》
(一)教材分析
这节课是从高中化学必修一（人教版）第2章第1节中挑选出来的，是系统学习元素及其化合物的开始。前两节中所讲的离子反应和氧化还原反应，是研究钠和它的化合物的基础。掌握了这一节的内容，不但有助于对第一章的复习，还可以为后面的教学做好准备，所以这一节的内容是非常重要的。这一堂课有很多的实验活动，这对于提高学生的专业素质是非常有益的。
(二)学情分析
在学习了前面两节的离子反应和氧化还原反应之后，学生已经具备了相应的理论基础，但对于微观粒子的相关知识还不是很了解，因此，老师要在授课的时候，加强对钠反应中微观过程的表达和训练。
(三)教学目标
1.通过钠原子的结构示意图，使学生习惯用宏微结合的方式来探究钠的性质。
2.通过实验活动，激发学生对学习钠及其化合物的兴趣，培养学生的实验创新意识。
3.通过对钠着火的处理，培养学生的危机处理能力和社会责任感。
(四)教学重难点
教学重点：钠的化学性质
教学难点：钠与水的反应
(五)教学方法
实验探究法、讲授法
(六)教学过程
(七)板书设计
第一节钠及其化合物
一、钠单质
1、钠的原子结构示意图
2、钠的物理性质
银白色固体、质软、带有金属光泽、密度小、熔点低、导热性、导电性较好。
3、钠的化学性质
（1）与氧气反应：常温：4Na+O2=2Na2O（白色）
加热：2Na+O2△Na2O2(淡黄色)
（2）与水反应：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
现象：浮、熔、游、响、红
(八)教学反思
本节课从“滴水生火”实验引入，激发学生对接下来学习的知识产生兴趣。然后通过钠的微观构成和实验操作，推测钠具有的化学性质及物理性质。接下来，演示钠的缓慢氧化、燃烧和与水的反应等实验，总结实验现象，讲授钠的化学性质。
总的来说，这节课学生处于积极的课堂状态，可以按照老师的教学理念逐步学习。此外，这节课上有大量的实验，学生对宏观实验现象有很大的兴趣，因此整体学习情况良好。然而，由于微观和宏观层面需要不断的相互调试，因此有必要课后通过练习来加强理解。
3.2《氯及其化合物》
(一)教材分析
本节课节选自高中化学必修一（人教版）第2章第2节，这部分知识对我们学习元素周期表有很大帮助，能够巩固前面所学到的离子反应和氧化还原反应，也对学生学习其他非金属元素及其化合物有帮助,能够帮助学生掌握学习这类知识点的学习思路和方法，因此能起到承上启下的作用。
(二)学情分析
在初中阶段，同学们对氯的认识还不够深入，所学知识以氯离子与银离子反应形成氯化银沉淀为主。在先前的学习过程中，学生已经对离子反应和氧化还原反应的发生规律有了初步的掌握，但是他们对元素化合价的分析不够敏感，对常见氧化剂和还原剂的积累也比较少，对不熟悉的物质性质、宏观微观结合的应用等方面存在不足。
(三)教学目标
1.了解氯气的物理性质，掌握氯气与金属、非金属、水的反应。
2.在研究氯气化学性质的方法基础上掌握物质研究的思路，从而构建元素化合物认知模型。
3.以绿色化学的角度辩证看待化学带给生产生活的利与弊。
(四)教学重难点
重点：氯气的化学性质
难点：氯气与水的反应
(五)教学方法
实验探究法，讲授法，演示法
(六)教学过程
(七)板书设计
第二节氯及其化合物
一、氯单质
1、物理性质
黄绿色并有强烈的刺激性气味的气体，能溶于水，有毒，易液化。
2、氯原子结构示意图
3、化学性质
（1）与金属反应
2Na+Cl2点燃2NaCl
2Fe+3Cl2点燃2FeCl3
Cu+Cl2点燃CuCl2
（2）与氢气反应
H2＋Cl2点燃2HCl
（3）与水反应
Cl2+H2O=HClO+HCl
（4）HClO的性质
1)弱酸性(比碳酸还弱)
2)不稳定性：2HClO=2HCl+O2↑（光照）
3)强氧化性(杀菌、消毒、漂白)
（5）新制氯水中存在微粒：
Cl2、H2O、Cl-、H+、ClO-、OH-、HClO
(八)教学反思
本节课主要是从化学史上来认识和归纳氯的物理特性，并根据氯的微观结构来推断它的特性。通过多媒体演示的方式，展示了氯与金属、非金属的反应过程，这既能使学生观察到实验现象，又能避免环境污染。不足的是课上没有时间进行知识强化，需要学生课下勤加练习。
3.3《铁的重要化合物》
(一)教材分析
本节课所讲内容为高中化学必修一（人教版）第3章第1节。通过对第二章的研究，使学生对物质的分类有了初步的了解和认识，这一章的学习不仅能为之前学习的实验和理论知识补充感性知识，还能够为研究元素周期律等知识打下基础，起到承上启下的作用。
(二)学情分析
在开始这门课程前，学生对从实验学化学的思想已经有了初步的认识，对氧化还原、离子反应等概念有了大致的了解，能够在老师的指导下独立进行实验，这为本节课程的学习打下了一定的知识、技能和心理基础。但是，在教学实践中，还需要加强对学生实验的分析与研究能力的培养与提高。初中生对铁已有一定了解，因此，在讲授铁时，要注意新旧知识衔接融洽。
(三)教学目标
1、掌握Fe2+、Fe3+的检验方法及相互转化，巩固氧化还原反应知识。
2、通过探究铁的化合物，提高科学探究能力，理解科学探究意义。
3、充分观察实验现象联系微观粒子，培养学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养。
(四)教学重难点
重点：二价铁和三价铁之间的相互转化
难点：二价铁和三价铁之间的相互转化
(五)教学方法
讲授法、实验法、演示法
(六)教学过程
(七)板书设计
第一节铁的重要化合物
一、铁的氧化物
氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
二、Fe2+、Fe3+的区分与检验
三、Fe2+、Fe3+的相互转化
四、铁的氢氧化物
4Fe(OH)2+O2+2H2O＝4Fe(OH)3↓
白色→灰绿色→红褐色
(八)教学反思
本节课设计由铁引出铁的氧化物，以学生为主体，教学互动，能更好地提高学生的学习效率。通过实验让学生观察宏观现象，由此探究微观性质，在这个过程中能激发学生的创新意识，大量的实验探究也能提高学生的学习兴趣。不过课堂时间有限，需要同学们课下进行巩固练习。
3.4《乙醇》
(一)教材分析
本节课选自高中化学必修二（人教版）第2章第3节，这是我们学到的第一个烃的衍生物，是将“烃”和“烃的衍生物”联系起来的一座桥梁，本节课既能帮助学生巩固前面所学的烃的性质，又能对接下来学习乙酸等其他的烃的衍生物起到指导性的作用，可以让学生抓住官能团的结构和性质，掌握结构决定性质这一规律和学习烃的衍生物这一类物质的方法，提高学习能力。
(二)学情分析
乙醇是一种在日常生活中很普遍的东西，它很容易激发学生的探索欲望。此前，我们对有机物如甲烷、乙烯等进行了研究，但是，我们对有机物官能团的了解却相对较少，更多是在宏观水平上认识乙醇，没有从微观角度去了解乙醇，也没有形成“结构——性质——用途”的有机物学习模式。
(三)教学目标
1.了解乙醇的物理性质;
2.掌握乙醇的化学性质;
3.使学生学会研究有机化学的方法，建立“结构——性质——用途”的有机物学习模式。
(四)教学重难点
教学重点:乙醇的分子结构和化学性质
教学难点:乙醇的催化氧化
(五)教学方法
实验探究法、讲授法、演示法
(六)教学过程
应用总结除此之外，乙醇也能和酸性高锰酸钾溶液和酸性重铬酸钾溶液反应，被氧化成乙酸。查酒驾就是运用了这个原理。乙醇还能用作燃料，是重要的有机化工原料和溶剂，用于生产医药、香料、化妆品、涂料等。医疗上常用75%的乙醇溶液作消毒剂。总结知识点，记录笔记。知识联系生活，认识乙醇的社会价值，培养学生科学看待事物的态度。
(七)板书设计
第三节乙醇
一、物理性质
有特殊气味的无色透明液体，密度比水小，可与水以任意比例互溶，易挥发。
二、分子结构
分子式：C2H6O
结构简式：C2H5OH或CH3CH2OH
三、化学性质
1、与钠的反应：2CH3CH2OH+2Na→2C2H5ONa+H2↑
2、氧化反应：
（1）燃烧：CH3CH2OH+3O2→2CO2+3H2O
（2）催化氧化：2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O
(八)教学反思
本节课以谚语引出知识点，引人入胜。让学生观察宏观现象和结构模型，探究乙醇的物理性质和微观结构。接下来又以实验的形式探析乙醇的化学性质，做到宏微结合。课堂最后将乙醇与生活相结合，让学生知道有哪些应用，认识乙醇的社会价值。课后还需要学生进行必要的联系来巩固强化。
结论
我阅读了大量相关的文献期刊作为理论基础，在此基础上，提出了能够培养学生“宏观辨识和微观探析”核心素养的教学设计，得出了以下几点结论：
一、将微观结构和宏观实验表征引入元素及其化合物的教学设计中有助于学生了解和把握“结构决定物质”的化学概念。将“宏观辨识和微观探析”的核心素养与日常教学相结合，是一种有效且切实可行的方法，可以明显地提升教学效果。
二、将“宏观辨识和微观探析”的核心素质养引入到教学中，可以提高学生的学习兴趣，有利于提高他们的学业水平。元素化合物教学以学科能力理论作为指导对培养学生的认知能力和核心素养有很大帮助。在高中教学中需要有意识地融入宏微结合的理念，时常提醒学生注意宏观与微观的关系，会使学生逐渐形成内化思维，会使他们在学习化学时变得不那么惧怕困难，综合素养也会逐步获得提高。
三、该研究对提升教师的教学水平很有帮助。一方面，将这一核心素养融入到教学设计中，可以加强元素和氧化还原反应的逻辑性，降低教学难度，让教学更加顺畅；其次，在这样的教学设计中，涉及到了假设、探究等教学过程，这就要求老师们要选择适当的教学情境，要运用各种教学方法，这样老师们才能更好地掌控课堂，才能更好地设计出更好的教学策略，才能更好地提升老师们的专业水平。
四、这样一种以“宏观辨识和微观探析”为基础的有关元素及其化合物的教学设计，可以让学生逐步掌握构建元素及其化合物的知识结构，并能够利用思维导图将与元素有关的知识体系展现出来，从而建立起自己的认知模型。
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