核心素養(yǎng)視域下初中化學(xué)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用與思考

李雪峰

摘要：對(duì)比實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)教學(xué)中占有重要地位，教師在新課改的大環(huán)境下應(yīng)多思考如何更好地利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)豐富化學(xué)課堂教學(xué)，將三維目標(biāo)轉(zhuǎn)化為核心素養(yǎng)目標(biāo)，更好地培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的精神，展現(xiàn)化學(xué)課程學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生發(fā)展的重要價(jià)值。通過(guò)分析對(duì)比實(shí)驗(yàn)的重要性以及對(duì)比實(shí)驗(yàn)與核心素養(yǎng)的關(guān)系，提出了相應(yīng)策略。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；對(duì)比實(shí)驗(yàn)；核心素養(yǎng)

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱為新課標(biāo)）產(chǎn)生于“雙減”的大背景下，重在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，為學(xué)生的未來(lái)奠基。核心素養(yǎng)的提出要求淡化學(xué)生對(duì)知識(shí)的機(jī)械儲(chǔ)備，并強(qiáng)調(diào)學(xué)生在獲取知識(shí)的過(guò)程中形成的內(nèi)在能力?；瘜W(xué)學(xué)科落實(shí)核心素養(yǎng)的有效手段之一就是運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而對(duì)比實(shí)驗(yàn)就是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種[1]。

一、對(duì)比實(shí)驗(yàn)的重要性

新課標(biāo)提出了從“化學(xué)概念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究與實(shí)踐”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四方面來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。目標(biāo)要求要切實(shí)保證學(xué)生的必做實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生探究實(shí)踐能力，發(fā)展科學(xué)思維、創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，用批判性和創(chuàng)造性思維養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任，為學(xué)生終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。運(yùn)用好化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能更好地落實(shí)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，運(yùn)用好實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)好化學(xué)最有力的手段之一。實(shí)驗(yàn)方法可以從不同角度進(jìn)行分類，如定量實(shí)驗(yàn)和定性實(shí)驗(yàn)，單組實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)等。其中的對(duì)比實(shí)驗(yàn)是指設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組，通過(guò)學(xué)生觀察對(duì)比實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象、比較分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，來(lái)探究各種因素與實(shí)驗(yàn)對(duì)象的關(guān)系。對(duì)比實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生在對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和過(guò)程的比較中來(lái)進(jìn)一步探索實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)和規(guī)律，能夠化抽象為直觀和形象，有效提升教學(xué)效果[2]。對(duì)比實(shí)驗(yàn)可以更加直觀地展現(xiàn)出不同因素如何影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果，前后實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析使學(xué)生科學(xué)思維得以拓展，形成強(qiáng)烈的科學(xué)探究欲望，更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，從而達(dá)到提升學(xué)生核心素養(yǎng)的目的。

二、對(duì)比實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用策略

初中化學(xué)教材中安排了大量化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其中有很多對(duì)比實(shí)驗(yàn)貫穿整個(gè)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中。如：“對(duì)吸入的空氣和呼吸氣體的探究”“某些可燃物如碳、硫等分別在空氣和氧氣中燃燒”等兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比；“探究金屬和酸反應(yīng)驗(yàn)證金屬活動(dòng)性順序”等多個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比；“探究二氧化錳是過(guò)氧化氫溶液反應(yīng)的催化劑”等多次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比；“探究可燃物燃燒的條件”“探究鐵生銹的條件”等多因素的實(shí)驗(yàn)。教師作為課堂教學(xué)的引領(lǐng)者，備課過(guò)程中應(yīng)充分研究新課標(biāo)，將對(duì)比實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用發(fā)揮出最大功效，從而提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

（一）形成基本概念

新課標(biāo)中的第一個(gè)目標(biāo)要求是形成化學(xué)概念，解決實(shí)際問(wèn)題?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生對(duì)物質(zhì)世界的好奇心，而對(duì)比實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生理解基本化學(xué)概念的形成有著直觀形象的幫助。

在“探究二氧化錳是過(guò)氧化氫溶液催化劑”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，首先只取少量過(guò)氧化氫溶液于試管中并伸入帶火星木條，學(xué)生觀察到木條并沒(méi)有復(fù)燃；繼續(xù)向過(guò)氧化氫溶液中加入二氧化錳并伸入帶火星的木條，發(fā)現(xiàn)溶液中有大量氣泡冒出且?guī)Щ鹦悄緱l復(fù)燃。學(xué)生可以通過(guò)小組討論猜測(cè)產(chǎn)生上述兩個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因，此時(shí)答案不唯一，多數(shù)學(xué)生會(huì)猜測(cè)是因?yàn)槎趸i碰到過(guò)氧化氫后，二者反應(yīng)生成了氧氣。而結(jié)論到底如何，可以繼續(xù)做對(duì)比實(shí)驗(yàn)：當(dāng)溶液中無(wú)氣泡冒出時(shí)，繼續(xù)向試管中加入過(guò)氧化氫溶液，并伸入帶火星木條，發(fā)現(xiàn)溶液中仍有大量氣泡冒出且?guī)Щ鹦悄緱l復(fù)燃。反復(fù)如此，現(xiàn)象相同，這時(shí)再進(jìn)行交流討論，學(xué)生不再認(rèn)為過(guò)氧化氫與二氧化錳發(fā)生反應(yīng)，因?yàn)檫^(guò)氧化氫一直加，二氧化錳卻沒(méi)有再加入，氣泡會(huì)隨著過(guò)氧化氫的加入一直增加，二氧化錳并沒(méi)有明顯的減少，這樣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)引發(fā)了學(xué)生的深度思考。那二氧化錳是否改變了？學(xué)生在教師的引導(dǎo)下稱量反應(yīng)前后二氧化錳的質(zhì)量，驚奇地發(fā)現(xiàn)二氧化錳的質(zhì)量并沒(méi)有改變，由此教師總結(jié)出一個(gè)新的概念“催化劑”，學(xué)生恍然大悟。

多次對(duì)比實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生形成了概念的提煉思維，同時(shí)教師總結(jié)反復(fù)加入過(guò)氧化氫都可以快速產(chǎn)生氧氣的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步鞏固了學(xué)生對(duì)概念中“化學(xué)性質(zhì)”沒(méi)有改變，使學(xué)生對(duì)概念的理解得到提升，并聯(lián)系生活中橡膠中加入催化劑可以減慢橡膠老化這一化學(xué)變化，使學(xué)生頭腦中概念不斷深化，為解決實(shí)際問(wèn)題奠定良好的基礎(chǔ)。

（二）培養(yǎng)思維能力

新課標(biāo)中的第二個(gè)目標(biāo)要求是發(fā)展科學(xué)思維，強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)。良好的教學(xué)成果并不是看學(xué)生掌握了多少知識(shí)點(diǎn)，而是學(xué)生能否在知識(shí)體系的形成過(guò)程中培養(yǎng)科學(xué)思維。教師巧妙地設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生碰撞出思維的火花，提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新意識(shí)。

通過(guò)上述對(duì)比實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中基于事實(shí)與邏輯進(jìn)行獨(dú)立思考和判斷，對(duì)于不同信息、觀點(diǎn)進(jìn)行深度挖掘，逐步提升提出創(chuàng)造性見(jiàn)解的能力。

（三）突破教學(xué)難點(diǎn)

新課標(biāo)中的第三個(gè)目標(biāo)要求是經(jīng)過(guò)科學(xué)探究，增強(qiáng)實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)是學(xué)好化學(xué)的必要手段之一，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以幫助學(xué)生形成一定的知識(shí)體系，但某些單一的實(shí)驗(yàn)并不能說(shuō)明問(wèn)題的本質(zhì)，只是建立在淺層的結(jié)論性驗(yàn)證，如果想從本質(zhì)入手，讓學(xué)生更加深入地理解知識(shí)本身的原理，可以設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)突破教學(xué)難點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

八年級(jí)下的知識(shí)學(xué)習(xí)學(xué)生已經(jīng)掌握碳酸能使紫色石蕊溶液變紅，在九年級(jí)認(rèn)識(shí)酸的化學(xué)性質(zhì)過(guò)程中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生很容易總結(jié)出：酸溶液都能使紫色石蕊溶液變紅。而到了九年級(jí)就需要學(xué)生從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)反應(yīng)的微觀過(guò)程，所以酸溶液中的什么粒子能使紫色石蕊溶液變紅是探究的難點(diǎn)，只靠酸溶液與紫色石蕊溶液接觸這一個(gè)實(shí)驗(yàn)并不能說(shuō)明問(wèn)題，就可以利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)突破難點(diǎn)。首先需要學(xué)生交流討論酸溶液中到底有什么粒子。教師可以以稀鹽酸為例，設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題鏈：溶液中有氫離子、氯離子、水分子，是什么粒子使紫色石蕊溶液變紅？怎么證明呢？學(xué)生會(huì)想到是氫離子。教師繼續(xù)提出問(wèn)題：其他含氫離子的溶液，如稀硫酸，稀硫酸中有氫離子也能使紫色石蕊溶液變紅，但稀硫酸中還有硫酸根離子和水分子，難道不是它們使紫色石蕊溶液變紅嗎？學(xué)生再次交流討論，改變?cè)O(shè)計(jì)思路，不證明氫離子能使紫色石蕊變紅，而是反向證明稀鹽酸中的氯離子和水分子不能使紫色石蕊溶液變紅，需要找到一種溶液里面有氯離子和水分子但沒(méi)有氫離子，即分別向稀鹽酸和氯化鈉溶液（不含氫離子）中加入紫色石蕊溶液，氯化鈉溶液中的鈉離子、氯離子、水分子都不能使紫色石蕊溶液變紅，所以可以得出結(jié)論是稀鹽酸中的氫離子使紫色石蕊溶液變紅。

學(xué)生經(jīng)歷了對(duì)比的實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程，提高了科學(xué)探究的能力，學(xué)會(huì)了如何利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析解決探究中的難點(diǎn)。

（四）培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度

新課標(biāo)中的第四個(gè)目標(biāo)要求是養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，具有責(zé)任擔(dān)當(dāng)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)更容易培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，大膽質(zhì)疑、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。多問(wèn)個(gè)為什么或者多思考實(shí)驗(yàn)探究真正能得出的結(jié)論，有時(shí)會(huì)有意外收獲。

在“探究鐵生銹的條件”實(shí)驗(yàn)中，教材設(shè)計(jì)了三個(gè)實(shí)驗(yàn)：鐵只與蒸餾水接觸、鐵只與空氣接觸、鐵既與蒸餾水接觸又與空氣接觸。這種多因素的實(shí)驗(yàn)思路在用“石蕊小花探究二氧化碳能與水反應(yīng)”以及“探究可燃物燃燒的條件”的實(shí)驗(yàn)中都涉及過(guò)，而且學(xué)生也在第二單元掌握過(guò)鐵生銹屬于緩慢氧化反應(yīng)，所以在這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中，大部分學(xué)生能很自然地聯(lián)系前面所學(xué)內(nèi)容探究出正確結(jié)論：鐵與氧氣和水同時(shí)接觸能生銹。但是有位平時(shí)細(xì)心、愛(ài)思考的學(xué)生提出了自己的質(zhì)疑：空氣中除了氧氣，還有氮?dú)獾绕渌麣怏w，這個(gè)實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有去證明是氧氣而不是空氣中的其它氣體與鐵和水反應(yīng)。質(zhì)疑聲音的發(fā)出也引起了其他學(xué)生的思考。學(xué)生討論后一致贊同，可以將實(shí)驗(yàn)中的空氣更改為氧氣，并且在鐵同時(shí)與水和氧氣接觸的試管口塞上橡膠塞，以防止空氣進(jìn)入試管中影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中借助對(duì)比的思想，不僅能得出結(jié)論，還能主動(dòng)思考是否還有其它因素影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，敢于提出自己的觀點(diǎn)，這是真正意義上的思考，這樣的精神與品質(zhì)難能可貴，教師要充分給予肯定和保護(hù)[3]。

作為義務(wù)教育的教師，不能只為教授學(xué)生知識(shí)而把學(xué)生的興趣、思想扼殺在萌芽中，應(yīng)該認(rèn)真學(xué)習(xí)貫徹新課標(biāo)的核心素養(yǎng)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中認(rèn)真思考研究，帶動(dòng)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和批判性思維。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：5-9.

[2] 馬守國(guó).對(duì)比實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用[J].當(dāng)代家庭教育，2022（24）.

[3] 于海玲.例談對(duì)比實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)復(fù)習(xí)中的應(yīng)用[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2023（12）.

見(jiàn)習(xí)編輯/張婷婷