“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”在高中化學(xué)教學(xué)中的滲透
——以“溶液組成的定量研究”為例

文/黃志煌

引言

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）對(duì)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”進(jìn)行了詳細(xì)的論述[1]。為確保該意識(shí)在“溶液組成的定量研究”教學(xué)中得到有效滲透，教師應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)其內(nèi)容，理解其內(nèi)涵，尋找其與教學(xué)內(nèi)容的契合點(diǎn)，尤其要認(rèn)真回顧與總結(jié)相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，綜合運(yùn)用多種方法進(jìn)行授課，爭(zhēng)取在順利完成教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，促使學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的有效提升。

一、“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的解讀

《課程標(biāo)準(zhǔn)》從四個(gè)方面對(duì)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”進(jìn)行概述：正確認(rèn)識(shí)科學(xué)探究、發(fā)現(xiàn)和提出有價(jià)值的問題、開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)、具備實(shí)踐以及創(chuàng)新意識(shí)。這四個(gè)方面符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，其中正確認(rèn)識(shí)科學(xué)探究是開展探究活動(dòng)的基礎(chǔ)，教師可引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)探究在利用高中化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題方面的重要作用。發(fā)現(xiàn)和提出有價(jià)值的問題是開展科學(xué)探究活動(dòng)的重要切入點(diǎn)。學(xué)生只有牢固掌握化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，從化學(xué)視角分析問題，才能確保提出的探究問題具有較高價(jià)值?；谔岢龅膯栴}，學(xué)生需要開展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。而開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)需要確定探究假設(shè)、探究目的，認(rèn)真設(shè)計(jì)探究方案，并運(yùn)用所學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)完成實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。不僅如此，學(xué)生在探究的過程中還應(yīng)具備良好的合作意識(shí)，通過相互之間的合作確保探究活動(dòng)的高效開展。當(dāng)然，在完成探究活動(dòng)后，學(xué)生還應(yīng)認(rèn)真分析探究過程，分析探究過程中存在的不足，通過優(yōu)化相關(guān)細(xì)節(jié)，創(chuàng)新相關(guān)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步完善探究活動(dòng)，提升探究質(zhì)量[2]。

二、“溶液組成的定量研究”內(nèi)容分析

“溶液組成的定量研究”單元主要包括“物質(zhì)的量濃度”和“化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算”兩節(jié)內(nèi)容。其中，在“物質(zhì)的量濃度”一節(jié)中，教師不僅要講解相關(guān)概念，還要重點(diǎn)講解“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”實(shí)驗(yàn)，并緊跟實(shí)驗(yàn)講解“化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算”內(nèi)容。

其中，“物質(zhì)的量濃度”是高中化學(xué)中常用的計(jì)量單位，是進(jìn)行化學(xué)計(jì)算的重要基礎(chǔ)?！芭渲埔欢ㄎ镔|(zhì)的量濃度的溶液”是高中化學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)，和科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)有著密切的聯(lián)系。在高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，通過給予學(xué)生引導(dǎo)與啟發(fā)，使學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)其積極動(dòng)手操作，在深化其對(duì)實(shí)驗(yàn)原理認(rèn)識(shí)的同時(shí)，有針對(duì)性地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)[3]。

三、“溶液組成的定量研究”教學(xué)的實(shí)施

（一）教學(xué)設(shè)計(jì)

教師在教學(xué)“溶液組成的定量研究”前應(yīng)做好充分的課前準(zhǔn)備，認(rèn)真設(shè)計(jì)教學(xué)方案，提高課堂教學(xué)效率[4]?？紤]到“物質(zhì)的量濃度”和“物質(zhì)的量”有著密切關(guān)系，為了更好地引入新課，教師應(yīng)注重聯(lián)系學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備，從“物質(zhì)的量”切入設(shè)計(jì)問題，促使學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行“物質(zhì)的量濃度”概念的學(xué)習(xí)，理解并掌握“物質(zhì)的量濃度”計(jì)算公式。同時(shí)，為了確保學(xué)生成功地完成“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需要認(rèn)識(shí)相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材，掌握相關(guān)器材的使用方法?；诖?，教師可在課堂上使用多媒體設(shè)備展示不同規(guī)格的容量瓶圖片，向?qū)W生認(rèn)真介紹容量瓶的構(gòu)成、規(guī)格、使用方法及使用注意事項(xiàng)等，以此為基礎(chǔ)，拋出實(shí)驗(yàn)問題，并組織學(xué)生以小組為單位，參考課本內(nèi)容開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。與此同時(shí)，教師應(yīng)在課堂上了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況并給予引導(dǎo)，讓學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)心得，做好實(shí)驗(yàn)優(yōu)化。當(dāng)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后，學(xué)生自然也就理解了“化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算”所依據(jù)的原理。此時(shí)，教師就可以在課堂上講解相關(guān)例題并及時(shí)組織學(xué)生開展有針對(duì)性的訓(xùn)練，鍛煉學(xué)生學(xué)以致用的能力。

綜合來(lái)看，教師可以使用的教學(xué)方法主要有問題教學(xué)法、自主學(xué)習(xí)教學(xué)法、多媒體教學(xué)法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)法、小組合作教學(xué)法等。同時(shí)，教師可將課堂分成“物質(zhì)的量濃度”“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”“化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算”三部分。在教學(xué)活動(dòng)中，為確保各教學(xué)法優(yōu)勢(shì)的充分發(fā)揮，“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”培養(yǎng)工作的順利完成，教師應(yīng)確保相關(guān)細(xì)節(jié)考慮到位，落實(shí)到位[5]。

（二）課堂展開

1.“物質(zhì)的量濃度”的教學(xué)

在課堂上，教師使用多媒體設(shè)備向?qū)W生展示以下問題，要求學(xué)生思考作答，為新知識(shí)的引入做好鋪墊。什么是溶液的濃度，怎樣計(jì)算溶液濃度？什么是物質(zhì)的量？這兩個(gè)問題，一個(gè)是學(xué)生在初中階段學(xué)習(xí)過的，另一個(gè)是在高中階段剛剛學(xué)習(xí)過的，兩個(gè)問題都不難回答。以學(xué)生熟悉的問題切入，能在激發(fā)學(xué)生思考熱情的同時(shí)，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)陌生感，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)的自信心。當(dāng)學(xué)生回答完上述兩個(gè)問題后，教師繼續(xù)拋出新的問題：在溶液中如何表示單位體積內(nèi)物質(zhì)的量？而后要求學(xué)生完成對(duì)課本中“物質(zhì)的量濃度”概念的自主學(xué)習(xí)。

2.“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”的教學(xué)

講解“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”實(shí)驗(yàn)前，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理。根據(jù)上述內(nèi)容，不難計(jì)算出溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量。接著，教師要求學(xué)生思考：物質(zhì)的量和物質(zhì)的質(zhì)量有什么關(guān)系？學(xué)生聯(lián)系所學(xué)，認(rèn)真思考，得出m=nM，其中M為物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，最終可得出c=m/MV，對(duì)于某一確定的物質(zhì)根據(jù)化學(xué)式可得出M，而質(zhì)量m可通過稱量工具得出（為保證稱量精度實(shí)驗(yàn)中使用分析天平、電子天平），但是體積則需要使用容量瓶定容。教師可在課堂上使用多媒體設(shè)備為學(xué)生展示不同規(guī)格的容量瓶圖片。學(xué)生認(rèn)真觀察可以看到容量瓶由瓶體和瓶塞兩部分構(gòu)成，而且各種規(guī)格的容量瓶上均明確地標(biāo)出了規(guī)格及溫度，同時(shí)，在瓶頸上有刻度線，以標(biāo)示體積。那么容量瓶究竟該怎樣使用呢？教師在課堂上使用多媒體設(shè)備為學(xué)生播放對(duì)應(yīng)的微課視頻，使學(xué)生更好地把握容量瓶的使用要點(diǎn)，認(rèn)識(shí)到在定容時(shí)需要使用膠頭滴管，以保證定容的精度。在此基礎(chǔ)上拋出以下問題：怎樣配制100mL0.1mol/L 的Na2CO3溶液？

教師要求學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)課本內(nèi)容，而后將班級(jí)學(xué)生兩人分為一組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，并提供器材，讓其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生通過認(rèn)真閱讀課本，從課本中獲得啟發(fā)，順利設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)步驟。設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟為：計(jì)算、稱量Na2CO3固體→溶解固體→轉(zhuǎn)移→定容。實(shí)驗(yàn)選用的器材：100mL 容量瓶、電子天平、玻璃棒、100mL燒杯、玻璃棒、膠頭滴管，使用的實(shí)驗(yàn)試劑：Na2CO3固體、蒸餾水。

教師要在課堂上給學(xué)生預(yù)留動(dòng)手操作的時(shí)間，同時(shí)，要了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度。尤其是當(dāng)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)操作后，教師要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真回顧實(shí)驗(yàn)過程，交流實(shí)驗(yàn)心得，思考在實(shí)驗(yàn)過程中遇到了哪些問題，其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果精度造成了哪些影響，該如何進(jìn)行優(yōu)化及創(chuàng)新，以提高實(shí)驗(yàn)精度。學(xué)生通過認(rèn)真討論，總結(jié)出了以下不當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作：實(shí)驗(yàn)過程中沒有洗滌燒杯和玻璃棒；轉(zhuǎn)移溶液時(shí)有少量溶液撒到容量瓶外面；定容時(shí)俯視刻度線；未冷卻到室溫便轉(zhuǎn)移溶液至容量瓶并定容。

結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理，學(xué)生認(rèn)真討論并得出了上述操作會(huì)導(dǎo)致最終配制的溶液濃度出現(xiàn)偏差的結(jié)論，因此，在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行。不僅如此，通過討論，學(xué)生認(rèn)為完成溶液的配制后應(yīng)貼上標(biāo)簽，以便他人使用。

3.“化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算”的教學(xué)

在“化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算”教學(xué)中，教師為學(xué)生講解課本中的例題。同時(shí)，展示以下課堂習(xí)題，對(duì)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練，幫助其更好地鞏固所學(xué)：將500mL 的BaCl2和KCl 溶液分成兩等份，向其中一份加入amolNa2SO4溶液，Ba2+剛好完全沉淀；向另一份中加入bmol 硝酸銀溶液，Cl-剛好完全沉淀，則原溶液中K+的物質(zhì)的量濃度為多少？

學(xué)生結(jié)合所學(xué)及化學(xué)反應(yīng)過程，正確地計(jì)算出該題的結(jié)果。計(jì)算過程如下：amolBaSO4沉淀中含有amol 的Ba2+， 對(duì)應(yīng)溶液中含有2amol 的Cl-；bmolAgCl 沉淀，對(duì)應(yīng)bmolCl-，則KCl 中含有的Cl-的物質(zhì)的量為(b-2a)mol，其對(duì)應(yīng)的體積為250mL，則可得c=n/V=(b-2a)mol/0.25L=4(b-2a)mol/L。

（三）教學(xué)小結(jié)

完成該部分內(nèi)容教學(xué)后，為進(jìn)一步加深學(xué)生的印象，教師在下課前幾分鐘與學(xué)生一起回顧講解的知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，教師運(yùn)用多媒體設(shè)備展示該部分的思維導(dǎo)圖，做好該部分內(nèi)容的總結(jié)，幫助學(xué)生牢固夯實(shí)所學(xué)。

四、“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”滲透策略

（一）做好合理教學(xué)規(guī)劃

合理的教學(xué)規(guī)劃是“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”有效滲透的保障。在教學(xué)實(shí)踐中，教師進(jìn)行教學(xué)規(guī)劃時(shí)應(yīng)注重考慮以下內(nèi)容。其一，分析“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”核心素養(yǎng)內(nèi)容與教學(xué)內(nèi)容是如何聯(lián)系的，制訂目標(biāo)時(shí)將該核心素養(yǎng)內(nèi)容融入其中。其二，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)感受及學(xué)習(xí)體驗(yàn)，以更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性[6]。教師可通過聯(lián)系學(xué)生已學(xué)的舊知識(shí)，幫助學(xué)生構(gòu)建新舊知識(shí)之間的橋梁，實(shí)現(xiàn)新舊知識(shí)的自然過渡，給學(xué)生帶來(lái)“似曾相識(shí)的感覺”，讓學(xué)生充滿信心地完成新知識(shí)的學(xué)習(xí)。其三，結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐及所教內(nèi)容的特點(diǎn)，明確授課中所用的教學(xué)方法，做好各種教學(xué)資源的準(zhǔn)備，包括圖片收集、課件制作、微課視頻的收集與下載等。

（二）注重提供實(shí)踐機(jī)會(huì)

“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的滲透應(yīng)符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，做好各內(nèi)容之間的相互銜接[7]。教師可結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容為學(xué)生講解科學(xué)探究的概念，結(jié)合具體案例進(jìn)行剖析，加深學(xué)生對(duì)科學(xué)探究重要性的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，教師要做好科學(xué)探究理論知識(shí)的系統(tǒng)講解，尤其要給學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)、討論的時(shí)間，使學(xué)生了解基礎(chǔ)知識(shí)的來(lái)龍去脈，為科學(xué)探究活動(dòng)的開展夯實(shí)基礎(chǔ)。另外，在“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的指引下，教師應(yīng)以合理的形式組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、探究，使學(xué)生親身體會(huì)探究過程，認(rèn)真分析探究活動(dòng)中遇到的問題，并相互合作，交流想法，盡可能創(chuàng)造性地解決問題，在無(wú)形中提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

（三）重視教學(xué)效果評(píng)估

在滲透“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”時(shí)，教師應(yīng)做好教學(xué)效果的評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)中的不足，采取有針對(duì)性的改進(jìn)方法[8]。一方面，教師要圍繞教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)相關(guān)問題，檢驗(yàn)學(xué)生能否靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題，結(jié)合學(xué)生暴露出的問題，在做好教學(xué)優(yōu)化的同時(shí)，給予學(xué)生有針對(duì)性的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。另一方面，教師要評(píng)估學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的提升情況，分析是否還存在提升的空間。此外，教師應(yīng)多與其他教師溝通交流，多請(qǐng)教經(jīng)驗(yàn)豐富的教師，注重將他人成功的經(jīng)驗(yàn)、優(yōu)秀的做法應(yīng)用到自身的教學(xué)活動(dòng)中，獲得更好的滲透效果。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于對(duì)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”核心素養(yǎng)內(nèi)容及“溶液組成的定量研究”教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)真分析以及對(duì)教學(xué)活動(dòng)的認(rèn)真設(shè)計(jì)，再結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)明確實(shí)踐中應(yīng)用的教學(xué)方法，并在課堂上給予學(xué)生有針對(duì)性的指導(dǎo)，不僅能有效激發(fā)高中化學(xué)課堂的活力，而且能高效地達(dá)成授課目標(biāo)，既能讓學(xué)生掌握所學(xué)知識(shí)，又能使他們的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”得到鍛煉與提升。