一、化學學科教育與科學素養提高
《普通高中化學課程標準》明確提出，高中化學課程是科學教育的重要組成部分，它對提高學生的科學素養，促進學生的全面發展有著不可替代的作用。把化學學科教育提到了“不可替代”的高度，筆者認為這是由化學學科的特點所決定的。化學是門研究物質組成、結構、性質及其變化合成的科學，它與社會、環境、生活息息相關。就化學知識來看既是抽象的又是具體的、既是模糊的又是精確的；就化學的學習過程來看，它既是敘述的又是推理的，既是以實驗為基礎的又是由相關理論指導的，所以化學知識的學習和掌握的過程，既影響著學生的知識結構和思維結構的變化，也影響著學生對科學的態度和情感的變化。化學學科鮮明的學科特點，為化學教師在學科教育中提高學生的科學素養提供了廣闊的空間，化學教學中如何發揮化學學科不可代替的獨特功能，更有效地提高學生的科學素養，這是廣大化學教師在不斷思考和實踐的問題，筆者認為應該以化學學科思想為靈魂，進行化學課堂教學的設計，才能有效地提高學生的科學素養。
二、化學學科思想與化學學科教育
1．化學學科思想是化學學科教育的靈魂
化學學科知識、化學學科能力、化學學科思想構成了化學學科體系，其中化學學科思想是靈魂。化學學科思想是人們在認識化學的活動中運用科學方法的思想意識，是對化學本質、特徵及價值的基本認識。它雖不是具體的化學知識，但它是從具體化學知識中提煉形成的，它體現了化學的本質和價值。化學的許多內容都可在化學學科思想的框架下得以解釋，同時化學學科思想引導著化學的發展和完善，是指導人們去發現新物質、新規律的最鋒利武器。就學生學習化學的過程來看，化學學科思想為學習者提供了明確的指向和目標，它能使學生把握住學習化學的關鍵，也為學生理解和掌握化學的本質提供了優化的途徑。所以在化學教學中也必須把化學學科思想作為化學教育的靈魂，把化學最精髓、最本質的思想通過精心的設計讓學生去領悟，這對學生形成化學學科思想、增強認識能力、掌握科學方法、提高科學素養，無疑是非常有效的。
2．以化學學科思想為靈魂的課堂教學設計
首先教師要樹立起正確的課程觀，要理解教材知識只是作為一種載體，因此要從所學知識身上讀出其三方面的含義。
(1)所學知識承載著其他知識。在掌握所學知識的同時，要使該知識與其他相關知識有機地進行聯絡，使知識結構化，體現出知識的邏輯化。
(2)所學知識承載著它的產生及發展的資訊，使學習過程總體上與知識的產生過程相似，使教學過程中學生的情感得以體驗，體現出知識的倫理性和人文價值。
(3)所學知識承載相關的化學學科的思想和觀點，向學生傳遞一些分析問題、解決問題的能力和方法，使學生感悟到學習化學的方法，體現知識的方法性和思想性。
在此基礎上，教師要將化學知識上升為化學學科思想。所謂將化學知識上升為化學學科思想，就是要讀出決定所學知識的本質的因素，即一些化學規律、化學觀點、化學思想等。如從“化學能與電能的轉化”這節知識內容中，教師要理解並讀出能量守恆及轉化、氧化還原反應、元素週期律、金屬活動性順序表等是決定這塊知識基本的化學思想和觀點。以化學學科思想作為靈魂設計教學，就是把上面的過程反轉過來，通過教師的情境創設，適當的`引導和點撥，在上述化學學科思想的框架下，組織學生開展分析、推導、實驗驗證、歸納等學習過程。
三、教學設計案例及分析說明
現以蘇教版《化學1》專題3“鐵銅及其化合物的應用”為例，談談如何實施以化學學科思想為靈魂，進行課堂教學設計的。本節教材主要是四個方面的教學內容：鐵銅的物理性質、鐵銅的化學性質、鐵三角及Fe3+的檢驗、鐵銅化合物的應用。
1．教學設計
(1)關於鐵銅的物理性質
①讓學生以金屬的通性、現有的知識經驗作為指導，推測其可能的性質。
②讓學生觀察實物。
③歸納鐵銅的物理性質。
(2)關於鐵銅的化學性質
①讓學生以金屬的通性、金屬活動性順序表作為指導，推測它們可能的化學性質。
②教師展示鐵銅分別與酸、非金屬（氯氣、氧氣、硫）、鹽、水反應的事實。
③讓學生髮現鐵銅化學性質的差異，以及鐵銅分別與不同非金屬反應，產物中其化合價的不同。
④指導學生用金屬活動性順序表、氧化還原反應的觀點，嘗試對發現的問題進行解釋。
⑤歸納鐵銅的化學性質。
(3)鐵三角的轉化
分別讓學生明確，鐵三角轉化的實質是氧化還原反應，並在氧化還原反應觀點的指導下，結合鐵化學性質的知識，推測出要實現下列各項轉化，所需要的物質應具有的性質。
緊接著教師向學生介紹Fe3+的檢驗方法，並讓學生明確只有Fe3+中加入KSCN溶液才顯紅色。在此基礎上，教師指導學生對上述推測的結果，設計實驗進行驗證。教師選擇金屬鐵和Fe3+的反應作為重點，師生共同進行反應的可行性討論、驗證實驗的設計、現象的分析、結論的得出。在此基礎上，讓學生推測金屬鋅和銅能否使Fe3+還原成Fe2+。
對鋅的問題學生會產生以下兩種推測：
①鋅比鐵更容易將Fe3+還原成Fe2+，因為在金
屬活動性順序表中，鋅排在鐵的前面，它具有更強的還原性。
②鋅不能將Fe3+還原成Fe2+，而直接將Fe3+還原成為金屬鐵，因為鋅能將Fe2+置換，所以鋅不能使Fe3+還原成Fe2+。
根據上面的推測，組織學生開展討論，提出鋅的量決定了還原產物的猜想。然後設計出將少量鋅加入到氯化鐵溶液中看是否有固體析出，或溶液的顏色是否變化來判斷Fe3+能否可被還原成Fe2+。
對銅的問題，學生會有以下三種想法。
①銅是不活潑的金屬，在金屬活動性順序表中排在鐵和氫後面，所以不能使Fe3+還原為Fe2+。
②因為銅具有還原性，Fe3+具有氧化性，所以銅一定能使Fe3+轉化為Fe2+。
③雖然銅具有還原性，但其還原性比鐵弱，所以銅能否使Fe3+轉化為Fe2+很難說。
師生綜合以上觀點，形成用實驗進行驗證的共識，並通過實驗，得出結論。
在明確了銅能被Fe3+,氧化的反應原理後，教師展示印刷電路板的構造，啟發學生設計其製造過程。
(4)鐵及銅化合物的應用
啟發學生從氧化鐵的顏色、一些含鐵化合物的磁性、Fe3+的強氧化性等對應地找出它們在工業生產及生活中的具體應用。
2．分析說明
(1)推測需要有化學學科思想作指導
在探究未知世界的過程中，需要進行猜想，但不是沒有方向沒有依據地亂猜，是要有一定化學學科思想作指導的，這種猜想應該是科學的推測。
上面的設計中，在對鐵銅的物理性質、化學性質及鐵元素間的相互轉化等知識學習中都強調了學生預先的推測。從整個過程中可看出教師始終把金屬的通性、金屬活動性順序表、氧化還原反應等一些基本的化學觀點和思想，作為指導學生推測的依據。這種設計使學生有效地形成並鞏固了一些化學學科思想，同時也提高了學生解決實際問題的能力。
(2)實驗是檢驗探究是否正確的標準
化學實驗是化學理論產生的直接源泉，是檢驗化學理論是否正確的標準，也是提聲化學科學認識能力，促進化學科學持續發展的重要動力。
在整個設計過程中，既強調了學生積極主動地開啟思維，從理論上對鐵、銅的性質進行探究，同時又非常重視讓學生自行推測，通過實驗來進行驗證（如鐵轉化中所選物質到底能否發生，鐵、鋅、銅與Fe3+到底可否發生反應等），充分體現了化學實驗在化學科學中的地位和作用，強化了化學學科學習離不開化學實驗的基本思想，有效提高了學生運用實驗方法認識化學的恿想意識。
(3)結構決定性質，性質決定用途
“結構決定性質”“性質決定用途”是化學的基本思想，鐵、銅性質的差異以及Fe、Fe2+、Fe3+性質的不同都是它們內部結構的不同引起，另外當學生掌握了物質性質後，都很注重將其原理推廣應用，如利用Fe3+的檢驗方法應用於判斷反應是否發生、根據銅與Fe3+的反應原理設計印刷電路板的製造方法、鐵和銅化合物的性質與其應用的對應等，都體現了結構決定性質，性質決定用途的化學學科思想，使學生學會把握住學習關鍵，同時對化學本質、價值也有了更深的認識，使情感、態度得到了昇華。
(4)從已知的知識中發現新規律
從化學科學的發展史來看，不少重大的發明和創造都是在對已有知識進行再認識後獲得的，像門捷列夫就是對當時已知的63種元素的相對原子質量和元素性質進行仔細研究後，探索出了二者的關係，得出了“元素的性質隨元素相對原子質量的遞增而呈週期性變化”的重要規律，所以這也是學習化學的重要方法和思想，如在展示了金屬鐵分別與氯氣、氧氣、硫的反應後，教師要引導學生進行分析、比較，開展積極的思維活動，在氧化還原反應和結構決定性質等化學學科思想的框架下，嘗試對其進行解釋，最終讓學生歸納出“鐵與強氧化劑反應顯高價，與弱氯化劑反應顯低價”的理論性規律，使學生的知識結構和思維結構有了進一步的發展和完善，也有效地提高了學生的創新意識和創新能力。
化學學科思想還包含了很多的內容，如整體性、聯絡性、微觀與巨集觀、量變與質變、守恆、動態等思想，在本節內容中，限於學生的認知水平以及筆者的能力，認為本節課主要體現的就是上述思想。
化學學科思想是化學學科素養的靈魂，也應該成為化學課堂教學設計的靈魂。在化學教學中，要抓住化學學科的特點，根據學生的知識結構和認知水平，在化學學科思想的統攝下，精心設計教學過程，使化學課堂充滿濃濃的化學味，讓學生真正體驗到科學的探究過程，形成一些化學的基本思想和基本方法，並將化學知識內化成為學生的精神財富，只有這樣才能在化學學科教育中有效地提高學生的科學素養。