基于“素養為本”的初中化學實驗教學嘗試和反思

任娟　朱清勇

摘要：中國學生發展核心素養是以培養全面發展的人為核心，綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新等六大素養。化學教學中作者做了基于素養為本的教學嘗試，通過小組合作實驗探究制取二氧化碳，促進學生形成適合終身發展的核心素養。

關鍵詞：素養為本；核心素養；實驗探究；小組合作

文章編號：1008-0546（2017）03-0085-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.03.030

一、“素養為本”是初中化學教學的必然追求

《中國學生發展核心素養》總體框架（2016.9）指出“學生發展核心素養，主要指學生應具備的，能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。研究學生發展核心素養是落實立德樹人根本任務的一項重要舉措，也是適應世界教育改革發展趨勢、提升我國教育國際競爭力的迫切需要。”重視開展“素養為本”的化學教學，開展以小組合作化學實驗為主的多種活動，激發學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉變，培養他們的創新精神和實踐能力。在化學教學中發展學生的核心素養，就是為學生植入終身發展的良性基因。

二、“素養為本”之化學核心素養

“中國學生發展核心素養，以科學性、時代性和民族性為基本原則，以培養全面發展的人為核心。綜合表現為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新六大素養”。（如圖1）義務教育化學課程以提高學生的科學素養為主旨，因此化學學科核心素養至少包括三個層次：科學精神和人文底蘊；化學基本觀念的形成；學會學習和實踐創新。

三、“素養為本”在化學實驗教學中的嘗試和反思

我曾參與了一節縣市級“學的課堂”研討課，課堂設計要求體現打造“學的課堂”精髓：（1）激趣：趣引——趣講——留趣；（2）會學： 合作——自主——展示；（3）樂學：樂探——樂驗——樂思，施教內容是一節“二氧化碳制取的研究”化學新授課。施教老師是工作有10年以上教學經驗的熟手型女骨干教師。課堂實驗教學充分展示了細膩、親和力強的教學風格，在此與各位分享實驗教學片斷。

1. “二氧化碳制取的研究”實驗教學片斷實錄

師：活動探究一：實驗室制取CO2的藥品及原理（合作探究——不議不講）

議一議：學案中下列反應能否適用于實驗室制二氧化碳，并說出理由。

生：有的氣體不純，有的需要加熱，綜合后最佳方案選擇堿式碳酸銅+鹽酸反應。

師：下面有如圖2的三組藥品，老師放入等量固體，再加等體積的液體。請注意觀察現象和放出氣泡的速度。做一做：并根據觀察到的現象填寫下表。

師：如果我們實驗室制取二氧化碳你們覺得最佳選擇是哪組藥品？能選（1）嗎？為什么？

生：選擇（2），不選（1）因為太快了來不及收集氣體。

師：很好，（邊講邊拿出堿式碳酸銅固體試劑瓶）前面議一議時我們選的最佳組合堿式碳酸銅+鹽酸反應用來實驗室制取二氧化碳可行嗎？

生：（搶答）不行！因為固體是粉末狀的反應太快，不易控制。

師：有道理。其實選擇石灰石還有個重要原因是成本問題。實驗室碳酸鈉單價6.5元/500g，而實驗室一塊大理石（和石灰石主要成分相同）敲碎了我們用了十年。

師：指導歸納，理一理：討論實驗室制取某氣體在選擇藥品時應考慮哪些方面。

制得氣體要純；反應條件要易滿足；反應速率要適中；原料成本低。

（過渡）如果現在只有碳酸鈉一定不行嗎？我們有化學儀器能使反應變慢一點嗎？

生：只要用到分液漏斗控制反應速度就是可行的。

師：好方法，下面我們就學習實驗室選擇什么樣的裝置來制取？

探究活動2：探究實驗室制取CO2的裝置，相信你會思考下面的兩個問題：（1）確定二氧化碳發生裝置應考慮的因素？（2）確定二氧化碳收集裝置應考慮的因素？

生：（七言八語）固液不加熱型；向上排空氣法。

師：（設置激趣情境）請各小組觀察你們小組的塑料水槽中所有儀器，各小組將利用桌上所給的實驗器材組合出制取二氧化碳的發生裝置。搭一搭：每個小組的儀器不完全相同，每個合作小組需要完成裝置的組裝并說明大理石和稀鹽酸怎樣加入反應裝置。

（學生小組合作實驗時，教師巡視并適當指導。）亮一亮：展示本組裝置（如圖3上）

生：我們小組是錐形瓶和導管裝置，從錐形瓶口加入大理石，再倒入稀鹽酸。

生：我們組是普通漏斗接玻璃管和試管裝置，大理石從試管口加入，稀鹽酸從漏斗口加入。

師：（展示學生的普通漏斗接玻璃管改成的“長頸漏斗”）第5組很有創意，他們用所給儀器自制了長頸漏斗，值得點贊！普通漏斗直接使用行嗎？一會兒實驗時你們可試試。

生：我們組是褲衩式試管裝置，大理石從一側褲腿加入，鹽酸另一側加入。（許多學生大笑）

師：其實這種試管倒過來像什么英文字母？（Y）對，一般我們稱之為Y型試管。

生：本組的是分液漏斗和錐形瓶裝置，大理石從錐形瓶口加入，稀鹽酸從分液漏斗口加入。

師：（同步展示圖3下的裝置）各組都連接好了裝置，明白了如何加入藥品，下面我們來操作制取并檢驗二氧化碳氣體。

活動探究三：制取CO2并檢驗二氧化碳氣體。

步驟：（1）連接好儀器；（2）檢查裝置氣密性；（3）裝入固、液態藥品；（4）檢驗二氧化碳。

（提示：小燒杯中的水用于裝置氣密性檢查；澄清石灰水用小試管裝；注意藥品的用量）。

現一現：最后每組請展示你們裝置的優點。

生：開始小組合作實驗探究。（師巡視，贊許、鼓勵并適時幫助學生完成氣密性的檢查。）

師：請同學們檢查氣密性時注意關鍵是“封閉”體系和“明顯”現象（氣泡或液柱）。如果一直無現象的小組可示意求助我，有兩組U型管中的碎玻璃或細銅絲是我們實驗員精心準備加入的不需倒出，不影響檢查氣密性，至于作用可以小組討論。

師：（發現一半以上的小組完成了實驗）已完成的各小組看看能否使反應停止，對比看看其它組的裝置討論出你們組裝置優勢在哪里？沒完成的繼續加油！

（各組組長示意都完成實驗時，老師要求各組都停止實驗。）

師：走入學生小組中，請各組展示。現一現：你們組的裝置的獨特之處。

生：我們是B組裝置，優點可以從長頸漏斗中添加稀鹽酸。

生：我們是A組裝置，優點裝置很簡潔，缺點是反應無法停止。

生：我們是E組裝置，優點彈簧夾一夾就可以停止，一打開就可以反應，還可以添加酸。

師：E組裝置就是可以隨開隨停，還有哪幾組可以隨開隨停的裝置？

生：（我們）Y型試管只要傾斜倒出鹽酸就可以停止反應，倒回去在一起就可繼續反應。

生：我們的分液漏斗慢慢滴反應就可以慢一點，全關就可以停止反應。

師：C組裝置分液漏斗就是不但可以隨開隨停，還可以控制速度，很牛的哦！

我們今天的裝置可以分為：簡易裝置、可加液體裝置、可控制發生和停止裝置、可控制反應速度裝置。相信你會反思，下面我們試著分析圖4幾組不同的裝置看看能否控制反應的發生和停止。

生：我們第5組討論后覺得BDE都可以控制反應的發生和停止。

師：看看這三組裝置和圖3中D共同之處是：什么分離才能使反應停止？

生：固液分離。

師：對，關鍵是能否固液體分離（無論手動分離還是靠壓強原因自動分離）。

（過渡）剛才8組中有7組完成了實驗，澄清的石灰水有何現象？起什么作用呢？

（生齊答：變渾濁，作用是檢驗二氧化碳氣體。）

師：活動探究四：探究取CO2的驗證方法和驗滿方法。

比一比：檢驗二氧化碳氣體我們知道用澄清石灰水，那么收集無色的二氧化碳時又如何證明二氧化碳已集滿？

生：燃著的木條放在集氣瓶口檢驗如果熄滅則收集滿。

師：取第一小組的反應容器錐形瓶打開橡皮塞伸入燃著的木條，請同學們觀察分析原因。

生：滅了！滅了！（興奮中）

師：說明反應容器內，（充滿了二氧化碳氣體），對！那么我們收集好的二氧化碳氣體集氣瓶應該如何放在試驗臺上？（正放，學生齊答）

師：最后我們結合實驗室制取氣體的一般思路：反應原理 → 反應裝置 → 驗證、驗滿方法，請各組小結本節課你們的收獲。

生：化學實驗真好玩，今天我學會了氣密性檢查，知道了塞緊橡皮塞的重要性。

生：制取二氧化碳的發生裝置有許多的變化，我們的U型管裝置控制很神奇。

生：通過小組實驗我們理解了發生裝置與原理，收集裝置與氣體性質，驗證、驗滿方法和氣體化學性質之間內在聯系。

師：（相信你會創新！）課后的一個創新性家庭小實驗：

藥品：大理石 食醋

材料：廢棄的礦泉水瓶（提示：礦泉水瓶是可以形變的）

實驗要求：制作可以控制二氧化碳反應發生與停止的裝置。（網絡鏈接：啟普發生器）

生：行嗎？（小組議論老師手中的礦泉水瓶）

（下課了，許多小組成員還在興趣盎然地擺弄著不同的制取二氧化碳的裝置。）

（二）對課堂教學的反思

結合“課程標準”“義務教育階段的化學教育，要激發學生學習化學的好奇心，引導學生認識物質世界的變化規律，形成化學的基本觀念；引導學生體驗科學探究的過程，啟迪學生的科學思維，培養學生的實踐能力；引導學生認識化學、技術、社會、環境的相互關系，理解科學的本質，提高學生的科學素養。”反思本課教學設計和實施的得失。

1. 存在的問題

（1）本節課在時間調控略顯不足，給學生自主探究、展示時顯得倉促。

（2）學生對于氣密性檢查和創新裝置的組裝不熟練，實驗中學生不夠規范的操作普遍存在。掌握知識和學會操作還相距很遠，需要在學生實驗中加強實驗技能的訓練。

（3）教學中需要進一步將問題權交給學生，引導學生發現問題、解決問題，從而使課堂教學迸發出更多的生成性的火花。

2. 小組合作實驗探究貫穿課堂，促進學生學會學習和實踐創新

化學學科的特點就是實驗，小組合作實驗探究貫穿于整個教學過程是本節課的亮點。事實證明小組合作實驗探究是一種行之有效的教學方法。根據促進學生自主發展的探究性學習理念，要給學生活動小組足夠的時間和空間，讓學生充分合作、自主探究。本節課學生小組合作的實驗探究，對二氧化碳制取原理、裝置的理解和實驗室制氣的思路的學習和實踐非常有效。從演示探究制取二氧化碳的藥品，到對小組實驗探究二氧化碳制取裝置的組裝，到小組合作制取并檢驗二氧化碳氣體，以及課后家庭實驗二氧化碳隨開隨停裝置的拓展創新都是利用化學實驗探究突破教學難點，發展學生的核心素養，促進學生學會學習、學會合作、實踐創新，發揚科學精神。

3. 小組合作實驗探究，培養學生的科學素養和人文底蘊

根據新課程理念，化學教學應以全面提高學生的科學素養為主旨。科學素養包括科學思想、科學態度、科學方法等方面的素質和修養。在教學過程中應加強科學素養教育，重視知識的獲取過程，重視讓學生掌握學習方法。本課大膽創新設計，以小組合作展開二氧化碳制取原理、裝置設計和操作展開探究，學生通過合作、交流，體驗到了自主探究的樂趣，進而提高了學習化學的興趣，即使下課了仍對各組的制取裝置戀戀不舍。學生經歷整個探究和制取二氧化碳的過程，體驗科學探究的過程和方法，利于樹立嚴謹的科學態度。對于二氧化碳制取的探究式設計是另一大亮點，“議一議”、“做一做”、“說一說”、“搭一搭”、“亮一亮”、“比一比”、“理一理”等若干小版塊，環環相扣，給人耳目一新、一氣呵成之感。“相信你會思考”解決研究方法問題，“相信你會操作”解決實驗操作問題，“相信你會對比”解決靈活應變問題，“相信你會反思”解決應用能力問題，“相信你會創新”解決思維遷移問題。五個版塊層推遞進，充滿人文韻味，使學生充分感受化學儀器之美、化學思維之美，拓展的網絡鏈接啟普發生器更體現化學史富含的人文底蘊，以此突破本課中裝置探究的教學難點。

化學的特征是研究和創造物質。學習化學不僅有助于學生培養終身學習的意識、嚴謹求實的科學態度、綠色化學的發展觀念；而且也是追求真善美的統一，成為富有人文素養、全面發展的人。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部制定，義務教育化學課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2012

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[3] 人民教育微信群，《中國學生發展核心素養》總體框架正式發布，2016，9