基于培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的復(fù)習(xí)課
--以“物質(zhì)成分的探究”為例

周 蕾，孫應(yīng)倫，張 穎，張 莉，吳 園

(1.昆明市第八中學(xué)，云南 昆明 650000；2.昆明市教育科學(xué)研究院，云南 昆明 650000)

1 指導(dǎo)思想

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以進(jìn)行物質(zhì)的檢驗(yàn)、鑒別、除雜等。《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》 (2022年版) (以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》)中提出了義務(wù)教育階段化學(xué)核心素養(yǎng)包括化學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究與實(shí)踐、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，同時(shí)還對(duì)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵進(jìn)行了闡釋[1]。在《課標(biāo)》中，對(duì)科學(xué)探究與化學(xué)實(shí)驗(yàn)提出了相關(guān)要求(如表1)。

表1 《課標(biāo)》要求

科學(xué)探究是初中學(xué)生積極主動(dòng)地獲取化學(xué)知識(shí)、認(rèn)識(shí)和解決化學(xué)問題的重要實(shí)踐活動(dòng)，既是初中化學(xué)教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容，又是初中化學(xué)學(xué)業(yè)水平考試的重難點(diǎn)。因?yàn)槠渲胁粌H包含了基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的考察，更多的是對(duì)分析、知識(shí)遷移能力、實(shí)驗(yàn)探究能力等科學(xué)素養(yǎng)的考察[2]?？茖W(xué)探究的教學(xué)，其實(shí)是將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實(shí)到課堂中的一種有效途徑，應(yīng)該創(chuàng)設(shè)生產(chǎn)生活中的真實(shí)情境，在真實(shí)情境中進(jìn)行探究，解決真實(shí)的問題，因此科學(xué)探究是落實(shí)核心素養(yǎng)的有效途徑之一[3]。本節(jié)復(fù)習(xí)課將“物質(zhì)成分的探究”作為落實(shí)核心素養(yǎng)的載體，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)室中真實(shí)存在的問題情境，通過探究的步驟逐步解決真實(shí)問題，以達(dá)到培養(yǎng)核心素養(yǎng)的目的。

2 教學(xué)背景分析

2.1 教材分析

人教版九年級(jí)下冊(cè)化學(xué)教材第十一單元課題1生活中常見的鹽中，介紹了碳酸鈉、碳酸鈣的相關(guān)性質(zhì)；課題2化學(xué)肥料的資料卡片中，介紹了化肥的簡(jiǎn)易鑒別，其中涉及到硫酸根離子的檢驗(yàn)方法。然而在教材上關(guān)于離子的檢驗(yàn)內(nèi)容較少，沒有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生無(wú)法建立離子檢驗(yàn)的思維模型。

2.2 學(xué)情分析

授課對(duì)象為初三下學(xué)年的學(xué)生。學(xué)生已經(jīng)能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作，已了解一些常見物質(zhì)的性質(zhì)和特點(diǎn)，掌握一定的離子共存及離子檢驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)，但進(jìn)行具體離子的檢驗(yàn)時(shí)存在考慮不全面等問題，同時(shí)還存在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力較弱等問題。這些問題均需要在教師的引導(dǎo)下，通過真實(shí)問題的解決來(lái)提升綜合能力[4]。

3 教學(xué)目標(biāo)

1)知識(shí)層面：學(xué)會(huì)溶液中同時(shí)存在碳酸根離子和硫酸根離子時(shí)的離子檢驗(yàn)方法；學(xué)會(huì)氯離子的檢驗(yàn)方法。

2)技能層面：在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)物質(zhì)時(shí)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、操作能力、觀察能力，體會(huì)物質(zhì)檢驗(yàn)的一般思路和方法；學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)完整可行的實(shí)驗(yàn)方案并能對(duì)實(shí)驗(yàn)方案或?qū)嶒?yàn)過程進(jìn)行科學(xué)的反思與評(píng)價(jià)。

3)素養(yǎng)層面：提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作能力。

4 教學(xué)流程

實(shí)驗(yàn)探究一般包括發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、做出猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并完成實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論、反思評(píng)價(jià)等步驟[5]。本課以“探究物質(zhì)的成分”為載體，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)室真實(shí)的情境，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有的化學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的流程圖，實(shí)施實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而得出結(jié)論；最后通過云南省初中學(xué)業(yè)水平考試真題進(jìn)行知識(shí)的遷移和新問題的思考與解決。本節(jié)課的教學(xué)流程如圖1所示。

圖1 物質(zhì)成分探究教學(xué)流程

4.1 課前準(zhǔn)備

藥品：樣品(碳酸鈉和硫酸鈉的混合粉末)、硝酸鋇溶液、稀鹽酸、蒸餾水。

儀器：試管2支(含一支備用)、燒杯2個(gè)(含一個(gè)廢液缸)、試管架、玻璃棒。

4.2 實(shí)施過程

【引入】科學(xué)探究的一般步驟：提出問題、做出猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并完成實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論、反思評(píng)價(jià)。

提出問題：某NaCl粉末中可能含有Na2CO3，應(yīng)如何檢驗(yàn)Na2CO3是否存在？

學(xué)生根據(jù)問題思考，形成粗略的探究方案并分享。教師從離子的角度對(duì)學(xué)生的方案進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，同時(shí)將學(xué)生的方案進(jìn)行完善，總結(jié)物質(zhì)檢驗(yàn)的一般方法：觀察溶液顏色；觀察沉淀顏色；加指示劑后顏色的變化；觀察沉淀是否溶酸及溶酸時(shí)的現(xiàn)象；不能大量共存的離子間的相互檢驗(yàn)和除雜。

設(shè)計(jì)意圖：本節(jié)課是探究混合物的成分，由探究單一物質(zhì)是否存在引入課題，可以消除學(xué)生思維的陌生感，同時(shí)通過簡(jiǎn)單問題復(fù)習(xí)已有知識(shí)，為后面混合成分的探究提供了理論知識(shí)。在解決簡(jiǎn)單問題時(shí)，教師以流程圖的形式呈現(xiàn)方案，也為學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案流程圖作鋪墊。

【創(chuàng)設(shè)情境】展示整理實(shí)驗(yàn)室時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題(如圖2)，一瓶無(wú)標(biāo)簽的固體藥品放在CuSO4、Na2CO3、Na2SO4、CaCO3四瓶藥品的中間，從實(shí)驗(yàn)室管理員處得知，無(wú)標(biāo)簽粉末可能是其他老師在取用這四瓶藥品時(shí)，不小心把標(biāo)簽弄丟了。因此，該白色粉末可能由 CuSO4、Na2CO3、Na2SO4、CaCO3的一種或幾種組成。

圖2 實(shí)驗(yàn)柜中藥品

提出問題：該白色粉末的成分是什么？如何檢驗(yàn)？

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)室中的真實(shí)情境，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，讓學(xué)生明白，化學(xué)不僅有五彩斑斕的神奇現(xiàn)象，更重要的是用于解決實(shí)際問題。通過情境的創(chuàng)設(shè)，可以培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

【探究活動(dòng)】共三個(gè)環(huán)節(jié)，即：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并得出結(jié)論、反思評(píng)價(jià)。

環(huán)節(jié)1：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

在創(chuàng)設(shè)的情境中，需要檢驗(yàn)四種物質(zhì)是否存在，將四種物質(zhì)分開分析，從單一物質(zhì)的檢驗(yàn)入手，分析需要檢驗(yàn)什么物質(zhì)？該物質(zhì)有什么特點(diǎn)？需要檢驗(yàn)?zāi)男╇x子？選擇什么檢驗(yàn)試劑？預(yù)測(cè)有什么現(xiàn)象？(如表2)通過以上分析，學(xué)生明確了幾種物質(zhì)的檢驗(yàn)試劑，從思路上搭建進(jìn)一步解決問題的階梯。學(xué)生小組討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程圖并拍照上傳分享(如圖3、圖4)，老師對(duì)學(xué)生分享的實(shí)驗(yàn)流程圖進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

圖3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程圖1

圖4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程圖2

表2 檢驗(yàn)試劑及現(xiàn)象

環(huán)節(jié)2：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并得出結(jié)論

學(xué)生以小組為單位，根據(jù)組內(nèi)討論的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并將實(shí)驗(yàn)記錄拍照上傳(如表3、表4)，在平板上以多選題的形式提交小組探究出的白色粉末中物質(zhì)。教師選擇兩種不同實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分享，學(xué)生通過觀看分享案例，發(fā)現(xiàn)先加Ba(NO3)2溶液再加稀鹽酸，與先加稀鹽酸再加Ba(NO3)2溶液，兩種方案所得結(jié)論相同。教師展示多選題的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并對(duì)未得到正確結(jié)論小組的答案進(jìn)行簡(jiǎn)要解釋。

表3 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄1

表4 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄2

環(huán)節(jié)3：反思評(píng)價(jià)

通過探究實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生小結(jié)溶液中存在碳酸根離子和硫酸根離子的檢驗(yàn)方法。

設(shè)計(jì)意圖：通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化學(xué)生的已有理論，但只是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并不能解決現(xiàn)有問題，應(yīng)該通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證來(lái)得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)過程中，還可以培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)與尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

【知識(shí)遷移】課堂練習(xí)完成2022年云南省初中學(xué)業(yè)水平考試化學(xué)卷第27題。題目所涉及到的物質(zhì)比本節(jié)課的探究多了NaCl的檢驗(yàn)，學(xué)生完成后由學(xué)生進(jìn)行講評(píng)和小結(jié)氯離子的檢驗(yàn)方法。

設(shè)計(jì)意圖：課堂練習(xí)多了NaCl的檢驗(yàn)，學(xué)生在完成題目的過程中，需將上一環(huán)節(jié)中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論結(jié)合起來(lái)，難度和能力又有所提升。通過這樣的方式進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的探究能力，也促使學(xué)生更深入的思考。學(xué)生總結(jié)氯離子的檢驗(yàn)方法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究時(shí)總結(jié)的硫酸根離子和碳酸根離子的檢驗(yàn)方法，逐步建立起離子檢驗(yàn)的思維模型。

【總結(jié)】學(xué)生對(duì)本節(jié)課所學(xué)知識(shí)和技能進(jìn)行總結(jié)(如圖5、圖6)并分享。

圖5 總結(jié)1

圖6 總結(jié)2

設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)生自己總結(jié)，進(jìn)一步鞏固本節(jié)課的知識(shí)和技能，提升學(xué)生科學(xué)探究能力，強(qiáng)化離子檢驗(yàn)的思維模型，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用模型解決問題的能力。

5 教學(xué)反思

“物質(zhì)成分的探究”實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，邏輯性較強(qiáng)，通過實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生再遇到類似探究時(shí)不再只是理論上預(yù)測(cè)現(xiàn)象，而是讓學(xué)生更直觀的感受到物質(zhì)的檢驗(yàn)和鑒別過程，加深學(xué)生對(duì)物質(zhì)性質(zhì)、離子共存等知識(shí)的理解。在課堂上進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、總結(jié)結(jié)論的環(huán)節(jié)，培養(yǎng)了學(xué)生各方面的核心素養(yǎng)。在教學(xué)過程中，設(shè)置問題情境由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，給學(xué)生攻克難題的信心。整節(jié)課以科學(xué)探究步驟為主線任務(wù)，將核心知識(shí)點(diǎn)貫穿始終，最終以初中學(xué)業(yè)水平考試真題作為知識(shí)遷移的載體，讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用在題目中，但又不完全一樣，在熟悉的情境中解決新的問題，構(gòu)建離子檢驗(yàn)的思維模式。在整節(jié)課的探究中，學(xué)生逐步培養(yǎng)化學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究與實(shí)踐、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任核心素養(yǎng)，分析和解決問題的能力得到較大提升。