以實(shí)驗(yàn)探究培育初中生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

【摘要】本文論述培育學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的途徑，認(rèn)為教師應(yīng)重視探究思路植入、改進(jìn)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、拓展課外實(shí)驗(yàn)探究、利用實(shí)驗(yàn)探究習(xí)題強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)態(tài)度能力，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新精神、社會(huì)責(zé)任意識(shí)以及科學(xué)態(tài)度能力的養(yǎng)成。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)探究 學(xué)科核心素養(yǎng) 初中化學(xué)

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2020）06A-0141-02

“實(shí)行探究式的學(xué)習(xí)過程與方法”是現(xiàn)用科粵版九年級(jí)化學(xué)教材編寫修訂的原則之一，“讓學(xué)生主動(dòng)地體驗(yàn)科學(xué)探究過程，在探究實(shí)踐中培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”的思想貫穿于整個(gè)教與學(xué)的過程中，“探究”成為教材的高頻詞?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，是學(xué)生通過化學(xué)學(xué)習(xí)而逐步形成的、能適應(yīng)終身發(fā)展需要、能符合社會(huì)發(fā)展需要的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，開展實(shí)驗(yàn)探究能幫助學(xué)生鞏固知識(shí)、提高思維能力、培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、重視探究思路植入，激發(fā)實(shí)驗(yàn)探究興趣

學(xué)習(xí)化學(xué)之前，學(xué)生對(duì)探究的一般規(guī)律缺乏系統(tǒng)了解，探究的思路和步驟是沒有章法的。思路植入指通過具體的實(shí)驗(yàn)例子，讓學(xué)生了解并領(lǐng)悟探究的方法與過程，激發(fā)學(xué)生的思考與興趣，由此形成探究的思路與思考方法，并運(yùn)用于整個(gè)初中化學(xué)學(xué)習(xí)階段。

在第一章第四節(jié)“物質(zhì)性質(zhì)的探究”教學(xué)中，探究興趣的啟動(dòng)、思維方式、思路步驟可作為教學(xué)重難點(diǎn)，期待學(xué)生與“探究”的第一次遇見時(shí)烙下深刻的印記。在“銅片加熱”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生觀察銅片變黑現(xiàn)象不存在困難，也能很快給出猜想：銅片變黑是因?yàn)殂~與空氣中的氧氣發(fā)生了反應(yīng)，但進(jìn)一步猜測(cè)其他可能性時(shí)，學(xué)生往往打不開思路，教師這時(shí)候不能急于推進(jìn)教學(xué)而直接告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的其他可能性，而是要預(yù)留充足的時(shí)間讓學(xué)生討論交流，使其在相互“碰撞”中打破固有思維。銅片變黑，會(huì)不會(huì)是煙熏？若是，能用什么辦法證明？待冷卻后用布擦拭嗎？如果我們不讓火焰直接接觸銅片，就不會(huì)有煙熏的可能了，銅片還會(huì)變黑嗎？說明什么？對(duì)于這些問題，學(xué)生在探究之前都不會(huì)去思考，更沒有得到重視，但這正是探究的關(guān)鍵，也是激起學(xué)生實(shí)驗(yàn)思考和興趣的興奮點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)我們假設(shè)“銅片加熱時(shí)是與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)”，那有沒有辦法讓銅片隔絕空氣加熱觀察其變化？課本的方法之一是用金屬鋁箔嚴(yán)密包裹銅片，趕走空氣，加熱后冷卻，學(xué)生對(duì)這實(shí)驗(yàn)充滿了好奇與期待，感受到“假設(shè)預(yù)測(cè)”與“實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的邏輯呼應(yīng)與印證。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生已經(jīng)明確銅片在空氣中加熱是與氧氣發(fā)生了反應(yīng)。教師拋出問題：反應(yīng)生成黑色的物質(zhì)是什么？師生收集黑色物質(zhì)在小試管，滴加稀鹽酸，震蕩時(shí)形成黑色的懸濁液，學(xué)生觀察到稍做靜置黑色物質(zhì)與溶液分層，經(jīng)過加熱后，黑色固體溶解于溶液中，形成藍(lán)色的溶液。學(xué)生徹底相信并證明銅片在空氣中加熱時(shí)與氧氣反應(yīng)生成了黑色新物質(zhì)。教師引導(dǎo)學(xué)生由實(shí)驗(yàn)梳理歸納探究過程的思路與步驟：觀察與問題——假設(shè)與預(yù)測(cè)——實(shí)驗(yàn)與事實(shí)——解釋與結(jié)論——反思與評(píng)價(jià)——表達(dá)與交流，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的一步步推進(jìn)分析，探究的思路就深刻植入學(xué)生的思維腦海中，為后面的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)并激發(fā)探究興趣。

二、改進(jìn)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)辨析、創(chuàng)新精神

化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)中，學(xué)會(huì)用辨析的觀點(diǎn)去分析和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是一種可貴的學(xué)科素養(yǎng)，也是學(xué)生終身發(fā)展必備的思維品格。在教學(xué)中，以課本實(shí)驗(yàn)為藍(lán)本組織學(xué)生進(jìn)行辨析探究并改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)的重要過程。

例如第二章第一節(jié)“空氣的成分”中氧氣含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，課本介紹的裝置和步驟都較簡單，但其中有很多值得探究和討論的點(diǎn)。學(xué)生初學(xué)化學(xué)，不能很好地領(lǐng)會(huì)由于氣壓變化導(dǎo)致的水倒吸現(xiàn)象，教師可以增加實(shí)驗(yàn)：將一支大試管倒立在裝有較多水的水槽中，感受試管中空氣氣壓的存在。接著，教師鏈接課本第30頁的裝置圖，將燃燒匙換成50mL注射器，保持裝置氣密性良好，向上拉動(dòng)注射器時(shí)，觀察到水注入廣口瓶內(nèi)，引導(dǎo)學(xué)生思考原因：廣口瓶內(nèi)的氣壓發(fā)生了什么變化？在接下來的白磷燃燒實(shí)驗(yàn)中，觀察到“放熱，產(chǎn)生大量的白煙”，教師引導(dǎo)學(xué)生思考廣口瓶里發(fā)生什么變化——氧氣被消耗、白煙是因?yàn)樯傻奈逖趸资枪腆w小顆粒，當(dāng)冷卻到室溫，瓶內(nèi)氣壓減小，打開止水夾時(shí)水倒吸到廣口瓶并約占五分之一。實(shí)驗(yàn)熱熱鬧鬧完成了，結(jié)論也與課本吻合，筆者突然問學(xué)生：“這個(gè)實(shí)驗(yàn)的裝置設(shè)計(jì)是不是最理想的？大家在操作上有什么想法嗎？有什么小建議嗎？”學(xué)生覺得很奇怪，課本的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)難道還有不理想的？學(xué)生議論一會(huì)兒，有學(xué)生說：“我覺得白煙彌漫挺嗆人的，這個(gè)能改進(jìn)嗎？”“若轉(zhuǎn)移燃燒匙時(shí)動(dòng)作不夠快，會(huì)不會(huì)導(dǎo)致瓶內(nèi)氧氣耗不完呢？”“可是不點(diǎn)燃，白磷能在瓶內(nèi)自己燃燒嗎？”“如果氧氣沒耗盡，會(huì)是什么結(jié)果呢？”“如果有結(jié)果偏低的情況，是不是也有偏高的情況呢？”七嘴八舌中，學(xué)生進(jìn)入一種對(duì)比辨析、優(yōu)化變通、探究創(chuàng)新的情境中，經(jīng)歷著在觀察、思考、假設(shè)、驗(yàn)證、評(píng)析和反思中汲取化學(xué)知識(shí)的過程，體會(huì)到課本的實(shí)驗(yàn)裝置也不一定是最理想的，不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)各有優(yōu)缺，學(xué)會(huì)用辨析對(duì)比的方法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、啟發(fā)思維、激活創(chuàng)新潛能，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的提升。

三、拓展課外實(shí)驗(yàn)探究，形成社會(huì)責(zé)任意識(shí)

新課標(biāo)提出“化學(xué)與社會(huì)生活實(shí)際有著廣泛而緊密的聯(lián)系”，教師需根據(jù)教材內(nèi)容，拓展課外探究，豐富學(xué)生社會(huì)生活實(shí)踐，讓學(xué)生回歸社會(huì)生活，了解化學(xué)學(xué)科在不斷發(fā)展的社會(huì)中對(duì)提高人們生活質(zhì)量起到的重要作用，感受社會(huì)面臨的資源、材料、環(huán)境、健康等嚴(yán)峻問題，從而形成社會(huì)責(zé)任感。

例如第四章第一節(jié)《我們的水資源》“水的凈化方法”，實(shí)驗(yàn)操作比較簡單，學(xué)習(xí)內(nèi)容貼近生活，設(shè)計(jì)課外探究有利于學(xué)生建立化學(xué)與社會(huì)生活密切相連的意識(shí)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組拿到一瓶模擬的野外泥漿水，從家庭生活中取材進(jìn)行沉淀法、過濾法、蒸餾法凈化水探究。學(xué)生往混合液加入明礬或白礬攪拌，近距離觀察渾濁物靜置沉淀的現(xiàn)象;利用倒置的礦泉水瓶或其他材料制作過濾柱，將炭粉、沙子、紗布、棉布從下至上依次組裝，往過濾柱中慢慢倒入渾濁的水，學(xué)生根據(jù)過濾需要和過濾效果進(jìn)行不斷調(diào)整和嘗試，如考慮能過濾的物品、物品厚度、物品放置的順序等;利用家里的廚具等進(jìn)行蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生近距離觀察到水蒸發(fā)后留下的固體雜質(zhì)，同時(shí)動(dòng)手熟悉蒸發(fā)的操作，獲得課堂演示實(shí)驗(yàn)無法比擬的學(xué)習(xí)效果;為了得到純凈的水需通過蒸餾方法，學(xué)生通過將過濾水加熱至沸騰，收集蒸氣的冷凝水;對(duì)比過濾水與蒸餾水的外觀區(qū)別，明確生活中“無色無味澄清的液體就是純凈的水”是錯(cuò)誤的判斷，感受化學(xué)在生活中的應(yīng)用。

除了動(dòng)手實(shí)驗(yàn)制取蒸餾水，學(xué)生還可以通過上網(wǎng)查資料等方式了解本市污水處理情況和自來水廠的生產(chǎn)流程等，使學(xué)習(xí)不局限于教科書中，讓學(xué)生保護(hù)環(huán)境、保護(hù)水資源等社會(huì)責(zé)任感油然而生。

四、利用實(shí)驗(yàn)探究習(xí)題，強(qiáng)化科學(xué)態(tài)度能力

實(shí)驗(yàn)探究題是中考重要題型，是對(duì)學(xué)生初中化學(xué)學(xué)習(xí)探究能力考核的重要方式，題目一般以實(shí)驗(yàn)切入，模擬科學(xué)探究的過程，從情境觀察、問題思考、猜想預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)記錄、反思拓展這幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行構(gòu)建，這種題型信息量大、知識(shí)面廣、面孔新且文字多，要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究有自己的思考，尤其是善于從信息中尋找解題的思路和方法，文字表達(dá)要求科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、簡潔。因此實(shí)驗(yàn)探究題的難度大、易失分，對(duì)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)有著較高要求，是化學(xué)中考的一個(gè)難點(diǎn)。教師在中考復(fù)習(xí)中要重視此類題目，積極開展專題訓(xùn)練，使學(xué)生發(fā)展探究思維、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度、提高綜合學(xué)習(xí)能力，達(dá)到落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的目的。

例如某道中考題：小明在市場(chǎng)上看到，魚老板將一勺白色粉末加入水中，水中奄奄一息的魚很快張開嘴，活蹦亂跳起來。小明對(duì)這種“白色粉末”很感興趣，與小剛進(jìn)行了相關(guān)探究。

[查閱資料]這種“白色粉末”的主要成分是過碳酸鈉（化學(xué)式Na2CO3），常溫下與水反應(yīng)生成氧氣。

[實(shí)驗(yàn)1]小明選用裝置 ? （填序號(hào)），進(jìn)行過碳酸鈉與水的反應(yīng)并收集產(chǎn)生的氣體，經(jīng)檢驗(yàn)該氣體是氧氣，檢驗(yàn)方法是 ? ? ? ? ? ? ? ? 。

[提出問題]過碳酸鈉與水反應(yīng)后得到的溶液M中溶質(zhì)的成分是什么？

[做出猜想]根據(jù)過碳酸鈉和水的組成做出以下猜想。

猜想一：Na2CO3;猜想二：NaOH;猜想三：Na2CO3和NaOH。

[實(shí)驗(yàn)2]小明取溶液M，滴加CaCl2溶液，觀察到有白色沉淀生成。他認(rèn)為白色沉淀是CaCO3，溶液中一定含有Na2CO3。小剛提出質(zhì)疑：產(chǎn)生的白色沉淀不一定是CaCO3。他的理由是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

[實(shí)驗(yàn)3]小剛?cè)∪芤篗，滴加稀鹽酸，觀察到 ? ? ? ，證明溶液中一定含有Na2CO3，從而否定了猜想二。

[實(shí)驗(yàn)4]為進(jìn)一步確定溶液M中是否含有NaOH，他們向溶液M中滴加CaCl2溶液至不再產(chǎn)生沉淀為止，取上層清液，加入 ? ?，無明顯現(xiàn)象。證明溶液中無NaOH，猜想一正確。

該實(shí)驗(yàn)中用CaCl2溶液而不能用飽和石灰水，原因是 ? ? ? ? ? ? ? 。

[反思拓展]（1）根據(jù)過碳酸鈉的性質(zhì)，保存時(shí)應(yīng)注意防潮。

（2）檢驗(yàn)A、B兩種物質(zhì)是否同時(shí)存在時(shí)，一定要考慮二者性質(zhì)的互相干擾問題。

這道探究題以引起學(xué)生興趣的“活魚”開始，提供了課外的知識(shí)信息，在實(shí)驗(yàn)假設(shè)推測(cè)、實(shí)驗(yàn)操作、結(jié)論反思中，考查了氧氣性質(zhì)與檢驗(yàn)、酸堿鹽之間反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，訓(xùn)練了學(xué)生的邏輯推理思維和對(duì)實(shí)驗(yàn)評(píng)析的科學(xué)態(tài)度，是一道很典型的實(shí)驗(yàn)探究題。中考探究專題復(fù)習(xí)通常包含反應(yīng)生成物成分的探究、物質(zhì)變質(zhì)的探究、混合物成分的探究、物質(zhì)組成構(gòu)成的探究、物質(zhì)性質(zhì)的探究等類型，教師掌握好探究習(xí)題的規(guī)律，就可以將學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)具備的科學(xué)態(tài)度、邏輯推理、嚴(yán)謹(jǐn)表達(dá)等素養(yǎng)融入專題訓(xùn)練中，為學(xué)生高中化學(xué)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

整個(gè)初中化學(xué)教學(xué)中，教師要抓住實(shí)驗(yàn)探究這一主線，在初學(xué)時(shí)夯實(shí)學(xué)生探究的基礎(chǔ)，通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生有思考地探究，通過生活經(jīng)驗(yàn)和社會(huì)參與去拓展探究范圍、形成責(zé)任意識(shí)，在中考備考專題復(fù)習(xí)中強(qiáng)化探究能力。只要教師重視并精心探索實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)，必能走出一條有效提高學(xué)生核心素養(yǎng)的路子。

【參考文獻(xiàn)】

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注：本文系北海市教育科學(xué)規(guī)劃課題“基于學(xué)科核心素養(yǎng)的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)踐研究”的階段性研究成果。

作者簡介：王曉玲（1972— ），女，大學(xué)本科學(xué)歷，高級(jí)教師，研究方向?yàn)槌踔谢瘜W(xué)教學(xué)研究。

（責(zé)編 劉小瑗）