實驗創(chuàng)新讓素養(yǎng)有效生成精準(zhǔn)落地

福建省晉江市英林中學(xué)(362256) 楊 萍

筆者用手持技術(shù)與常規(guī)實驗給學(xué)生上了滬教版初中化學(xué)“金屬的性質(zhì)和利用”第2課時“金屬性質(zhì)的應(yīng)用”同課異構(gòu)公開課?，F(xiàn)就實驗內(nèi)容、實驗拓展深化、實驗過程、課后診斷反饋、學(xué)習(xí)評價、反思等予以總結(jié)。

1 兩種實驗探究課的實驗內(nèi)容簡介

兩節(jié)課的實驗，都是學(xué)生自主完成，活動成效顯著。其中，手持技術(shù)課用控制變量法進(jìn)行實驗探究活動。

1.1 以化學(xué)核心素養(yǎng)為指導(dǎo)，預(yù)設(shè)實驗內(nèi)容，制定教學(xué)目標(biāo)

核心素養(yǎng)是中學(xué)化學(xué)教育的立足點和出發(fā)點，讓化學(xué)教學(xué)有據(jù)可依。其中，《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》與現(xiàn)行《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》中核心素養(yǎng)內(nèi)容的表述有一定的差別，但是核心素養(yǎng)教育的理念本質(zhì)沒有改變。初高中化學(xué)教育的目的、思想、原則是一致的，知識是一脈相承的。初中教師要有超前學(xué)習(xí)意識，讓學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)得以生成、加強(qiáng)與提升，為以后的素養(yǎng)落實做準(zhǔn)備。

(1)實驗前：通過兩節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)的制定，可以看出手持技術(shù)課與信息技術(shù)緊密結(jié)合在一起，更加符合社會發(fā)展進(jìn)步的需求。教學(xué)目標(biāo)與實驗準(zhǔn)備過程對比見表1。

表1 教學(xué)目標(biāo)與實驗準(zhǔn)備過程對比表

(2)實驗中：兩節(jié)課中，分為8個組進(jìn)行學(xué)生實驗探究活動，教師演示了Fe與CuSO4的反應(yīng)，沒有檢驗生成的H2。學(xué)生課堂實驗內(nèi)容、探究結(jié)果對比見表2。

(3)實驗后：通過對比，將教師的課堂駕馭能力、學(xué)生的實踐探究能力都淋漓盡致地展現(xiàn)出來了。對課堂內(nèi)容的評價，成為教學(xué)進(jìn)步的推手，也讓教師的專業(yè)素養(yǎng)不斷精進(jìn)。學(xué)生對手持技術(shù)實驗課也非常喜歡，表現(xiàn)出了再探究興趣。課后評價對比見表3。

表3 課后評價對比表

手持技術(shù)實驗課中，依據(jù)不同金屬與相同酸反應(yīng)的速率和放出的熱量不同，采用溫度傳感器和氧氣傳感器做實驗，得出了“氣壓與氣體運(yùn)動速率的關(guān)系”。化學(xué)反應(yīng)速率是中考中的難點，學(xué)生在真實的探究中得出了定量的結(jié)論，拓寬了常規(guī)實驗視野，學(xué)習(xí)了更多知識與技能。

1.2 課堂整體情況簡介

H2的制取實驗探究是本節(jié)課的重點。在制取H2過程中，首先是傳感器的選擇。如果使用電導(dǎo)率測H2SO4的濃度變化，或者用pH傳感器測pH值的變化來判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，事實上是行不通的。因為金屬與酸的反應(yīng)，酸的濃度通常超過電導(dǎo)率傳感器量程上限。此外，由于電荷守恒，反應(yīng)過程中電導(dǎo)率不變，所以，選擇恰當(dāng)?shù)膫鞲衅髯寣W(xué)生進(jìn)行實驗探究，是發(fā)展學(xué)生化學(xué)思維、提升學(xué)生化學(xué)品質(zhì)與化學(xué)素養(yǎng)的途徑。

在裝置的氣密性檢查方面，手持技術(shù)組用注射器(氣壓法)、壓強(qiáng)傳感器進(jìn)行檢查，將壓強(qiáng)傳感器得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得出了裝置的氣密性，比起常規(guī)檢查氣密性的方法(微熱法)節(jié)省了課堂時間。手持技術(shù)實驗需要用壓強(qiáng)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，一節(jié)課時間有限，需要學(xué)生課后計算和診斷實驗結(jié)果，學(xué)生容易產(chǎn)生再探究、再學(xué)習(xí)的愿望，這正是新課標(biāo)所提倡的教育理念。設(shè)計Cu與酸的反應(yīng)，作為對比實驗，讓實驗結(jié)論更有說服力。將實驗結(jié)果的得出由推導(dǎo)出定性結(jié)論轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓴?shù)據(jù)支撐得出定量結(jié)論，讓學(xué)生體驗手持技術(shù)實驗的精密性和科學(xué)性。

兩節(jié)課中，學(xué)生都在實驗探究中得出了金屬活動性順序，有效地突出了教學(xué)重點，突破了難點，達(dá)成了教學(xué)目標(biāo)。

2 實驗“教、學(xué)、做、評”一體化，加強(qiáng)課后診斷，有效生成素養(yǎng)

2.1 實驗對比分析：讓學(xué)生產(chǎn)生再探究、再學(xué)習(xí)的欲望

手持技術(shù)實驗結(jié)果和現(xiàn)象，與常規(guī)實驗中看不到摸不著的數(shù)據(jù)變化不同，學(xué)生真切地感受到發(fā)生的化學(xué)變化。具體、生動的化學(xué)變化現(xiàn)象，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的本質(zhì)一步步得到體現(xiàn)，學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)逐步生成，實踐探究能力越來越強(qiáng)。

課后，學(xué)生對本節(jié)課的實驗再探究時依據(jù)金屬與酸的反應(yīng)這一典型的氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)過程中產(chǎn)生微電壓、微電流的事實，學(xué)生選擇用電壓傳感器測兩種金屬的電動勢，用微電流傳感器測反應(yīng)過程中的微電流。從而得出活潑金屬與不活潑金屬電動勢的差別和微電流的數(shù)據(jù)，學(xué)生的深度學(xué)習(xí)真切地發(fā)生了。

2.2 學(xué)習(xí)結(jié)果評價：初步診斷實驗探究水平，體現(xiàn)核心素養(yǎng)

做手持技術(shù)實驗的學(xué)生，課后找老師繼續(xù)探究金屬與酸的反應(yīng)。該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)中產(chǎn)生電流。筆者用微電流傳感器與微電壓傳感器做實驗，讓學(xué)生體驗到了電能與化學(xué)能的真實轉(zhuǎn)化情境。關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的題目，學(xué)生做得得心應(yīng)手，體現(xiàn)了診斷的結(jié)果和課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。課后再探究，完善對照實驗，發(fā)展了學(xué)生學(xué)習(xí)物質(zhì)性質(zhì)的能力水平和推理論證的素養(yǎng)。

常規(guī)實驗課上，教師課后通過習(xí)題分析、提煉、診斷出共性問題，在課堂上有針對性地組織學(xué)生復(fù)習(xí)，提高復(fù)習(xí)效果。學(xué)生幾乎沒有表現(xiàn)出后續(xù)探究的渴望，學(xué)生自主遷移知識的能力，有待教師進(jìn)一步指引。完善學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)能力，需要教師深化教學(xué)方式方法，以便更好地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。

3 總結(jié)反思

3.1 以常規(guī)實驗為出發(fā)點，創(chuàng)設(shè)實驗方案，提升學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)

學(xué)生做常規(guī)實驗時只是通過肉眼觀察化學(xué)反應(yīng)速率的快與慢，驗證了金屬的活潑性與金屬活動性順序表，缺乏數(shù)據(jù)支持，學(xué)生后續(xù)探究的意愿低。H2的制取常規(guī)實驗課分別用Zn、Fe、Cu與H2SO4反應(yīng)，學(xué)生觀察了反應(yīng)速率的不同。其實，常規(guī)實驗中放出的熱量、溫度、反應(yīng)速率、生成的氣體的壓強(qiáng)也不同，成為手持技術(shù)課實驗方案設(shè)計的緣由，是手持技術(shù)實驗方案的基礎(chǔ)。

通過手持技術(shù)實驗課，學(xué)生在真實的化學(xué)情境中觀察和推理，化學(xué)素養(yǎng)得以養(yǎng)成。采用壓強(qiáng)、溫度傳感器做實驗，從數(shù)據(jù)的變化測出H2生成速率隨溫度的升高而加快、H2的壓強(qiáng)隨溫度升高而增大；氧氣傳感器采集的數(shù)據(jù)，還間接反應(yīng)出看不見的H2的產(chǎn)生過程，讓宏觀辨識與微觀探析的素養(yǎng)得以真實體現(xiàn)。

3.2 實驗內(nèi)容的取舍體現(xiàn)人文精神，讓課堂生成更安全

一般情況下，金屬與酸的實驗探究首先是檢驗生成的H2，讓學(xué)生初步形成基于物質(zhì)類別的性質(zhì)檢驗的認(rèn)知模型，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。

可兩節(jié)課都沒有對H2進(jìn)行檢驗。這是因為這兩節(jié)課都是在錄播室上課，錄播室是密閉的。學(xué)生檢驗生成的H2時，如若對反應(yīng)過程的判斷和反應(yīng)的速率的把握不準(zhǔn)，點燃?xì)錃庥邪l(fā)生爆炸的危險，安全得不到保證。因此，H2的檢驗由老師在課后演示。