在實(shí)驗(yàn)探究中發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力

申燕 楊顯江 李迪

摘要： 以“金屬的化學(xué)性質(zhì)”為例，對其教學(xué)實(shí)施流程、設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行分析，重點(diǎn)闡述本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)設(shè)計(jì)。教學(xué)設(shè)計(jì)力求還原真實(shí)的科學(xué)探究情境，關(guān)注學(xué)生在探究過程中化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)、發(fā)展以及能力的進(jìn)階式提升。

關(guān)鍵詞： 實(shí)驗(yàn)探究; 化學(xué)核心素養(yǎng); 關(guān)鍵能力; 金屬活動性

文章編號： 1005-6629（2019）2-0046-05??????????? 中圖分類號： G633.8??????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

1? 背景介紹

2017年12月，深圳市鹽田區(qū)實(shí)驗(yàn)學(xué)校楊顯江老師參加了市初中化學(xué)公開展示課活動，執(zhí)教主題為“金屬的化學(xué)性質(zhì)”第2課時(shí)的內(nèi)容。

本節(jié)課是以探究常見金屬活動性順序?yàn)楹诵?，認(rèn)識金屬的化學(xué)性質(zhì)（金屬與鹽溶液反應(yīng)），并且能用金屬活動性順序解釋一些與日常生活有關(guān)的化學(xué)問題。本節(jié)課的傳統(tǒng)教學(xué)方法[1]是： 根據(jù)教材要求開展分組實(shí)驗(yàn)，分析和討論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并得出金屬活動性順序，再運(yùn)用結(jié)論進(jìn)行鞏固練習(xí)。傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)雖然能將教材知識按部就班地呈現(xiàn)出來，但學(xué)生依據(jù)給定實(shí)驗(yàn)方案按圖索驥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的過程缺乏主動思考，實(shí)驗(yàn)的探究性不足，不利于問題意識和化學(xué)思維的培養(yǎng)。于是本節(jié)課進(jìn)行大膽嘗試，試圖在初中化學(xué)課堂上較為真實(shí)地還原實(shí)驗(yàn)探究過程，讓學(xué)生在精心設(shè)計(jì)的教學(xué)情境中體驗(yàn)科學(xué)探究之美，發(fā)展高階思維。筆者將本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)以及教學(xué)效果進(jìn)行整理分析，以饗讀者。

2? 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

2.1? 教學(xué)活動安排

本節(jié)課的教學(xué)環(huán)節(jié)、活動設(shè)計(jì)如圖1所示，并對其具體設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行闡述。

2.2? 教學(xué)流程

環(huán)節(jié)一： 回顧舊知，引發(fā)沖突

教師引導(dǎo)學(xué)生回顧上節(jié)課中得出四種金屬（Mg、 Zn、 Fe、 Cu）的活動性強(qiáng)弱順序，并提出問題，如果有兩種活動性強(qiáng)弱未知的金屬Al和Ag，運(yùn)用上節(jié)課學(xué)習(xí)的比較金屬活動性順序的方法，如何判斷出Al、 Ag和這四種金屬活動性的強(qiáng)弱關(guān)系？學(xué)生提出利用金屬與稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)的劇烈程度。教師按照學(xué)生提供的方法進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生進(jìn)行分類，初步得出結(jié)論： Al和酸的反應(yīng)現(xiàn)象與Zn相似，Ag和酸的反應(yīng)現(xiàn)象與Cu相似。此時(shí)產(chǎn)生本節(jié)課需要探究的問題： 兩種金屬與稀鹽酸反應(yīng)劇烈程度相近（Al和Zn）或者都不反應(yīng)（Ag和Cu）時(shí)，如何進(jìn)一步比較它們的金屬活動性強(qiáng)弱？

設(shè)計(jì)意圖： 本環(huán)節(jié)注重從學(xué)生已有舊知出發(fā)，學(xué)生容易產(chǎn)生學(xué)習(xí)認(rèn)同感，符合學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展規(guī)律。在舊知中生長出新的問題，學(xué)生運(yùn)用原有知識無法解決現(xiàn)有問題，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，從而激發(fā)學(xué)生的好奇心，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)和探究的欲望。

環(huán)節(jié)二： 關(guān)聯(lián)舊知，提煉方法

教師引導(dǎo)學(xué)生回憶將鐵釘投入到硫酸銅溶液中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，書寫化學(xué)方程式。結(jié)合上節(jié)課得出的Fe比Cu的金屬活動性強(qiáng)的結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生感悟此類反應(yīng)所體現(xiàn)出的規(guī)律，并建構(gòu)比較金屬活動性強(qiáng)弱的方法模型：

A+B的化合物溶液→B+A的化合物溶液（A、B均為金屬，且金屬活動性： A>B）

設(shè)計(jì)意圖： 本環(huán)節(jié)通過已學(xué)知識之間的關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)學(xué)生感悟化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律之美，提煉出新的方法，并且構(gòu)建認(rèn)知模型，用于具體問題的分析解決。為學(xué)生解決上一環(huán)節(jié)中的問題提供思維導(dǎo)向，為下一環(huán)節(jié)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)探究提供方法指引，起到了承上啟下的作用。

環(huán)節(jié)三： 實(shí)驗(yàn)探究，探索新知

教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已建立的方法模型，進(jìn)一步探究Al和Zn、 Ag和Cu的金屬活動性強(qiáng)弱，學(xué)生提出假設(shè)并在教師引導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)探究方案設(shè)計(jì)（見表1）。教師講解具體的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，以確保實(shí)驗(yàn)安全規(guī)范、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。學(xué)生分組合作，選擇儀器和藥品完成實(shí)驗(yàn)并做好記錄。

設(shè)計(jì)意圖： 本環(huán)節(jié)中，學(xué)生將認(rèn)知模型應(yīng)用于具體問題的分析，提出合理假設(shè)，并根據(jù)假設(shè)提出可行的實(shí)驗(yàn)方案，在教師的幫助下逐步完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。本環(huán)節(jié)旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識、證據(jù)推理能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

環(huán)節(jié)四： 歸納總結(jié)，推廣延伸

學(xué)生分享本小組的實(shí)驗(yàn)成果，具體內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論、支撐結(jié)論的相關(guān)證據(jù)，以及實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。

分享過程中，學(xué)生對Cu的金屬活動性強(qiáng)于Ag的結(jié)論是一致認(rèn)同的，但是也普遍認(rèn)為實(shí)驗(yàn)過程中，無論是將打磨后的Al片置于ZnSO4溶液中還是將打磨后的Zn片置于Al2（SO4）3溶液中，均無明顯現(xiàn)象，無法得出兩者活動性強(qiáng)弱的結(jié)論。

為使反應(yīng)現(xiàn)象更加明顯，對實(shí)驗(yàn)作了改進(jìn)。先用ZnSO4溶液浸泡濾紙，取出后放在培養(yǎng)皿中，再將打磨后的Al片放置在濾紙中央靜置約8小時(shí);同時(shí)把Al2（SO4）3溶液浸泡后的濾紙取出放在培養(yǎng)皿中，再將打磨后的Zn片放置在濾紙中央靜置約8小時(shí)[2]。

學(xué)生根據(jù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，得到Al的金屬活動性比Zn強(qiáng)的結(jié)論。從而確定Al、 Ag在金屬活動性順序表中的相對位置：

教師進(jìn)行總結(jié)，正是無數(shù)研究者經(jīng)歷了許多類似上述實(shí)驗(yàn)的探索過程，才歸納總結(jié)出了常見金屬在溶液中的金屬活動性順序?？茖W(xué)探究是艱辛的，只有經(jīng)歷一次次的去偽存真，才能距離真理越來越近，而我們能站在巨人的肩膀上看世界，應(yīng)倍感幸福。

設(shè)計(jì)意圖： 本環(huán)節(jié)中，學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告并分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生在相互交流、認(rèn)可、質(zhì)疑中，鍛煉了表達(dá)能力、交流能力和合作能力。教師分享其改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)過程更加縝密。教師的總結(jié)提升，讓學(xué)生明白今天課堂上的實(shí)驗(yàn)探究只是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的一小部分，科學(xué)家們進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，歷經(jīng)多次探索，才歸納總結(jié)出了常見金屬在溶液中的金屬活動性順序，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和鍥而不舍的科學(xué)精神。