基于實驗探究背景下的化學專題復習教學實踐

饒慧伶+王鋒

摘 要：為了促進學生化學核心素養的發展，以中考復習專題“變質類”實驗探究為例，深入挖掘該教學內容在培養學科核心素養上的功能，巧妙處理教學的邏輯線和情境線，使教學環節邏輯化、層次化、多元化、科學化。通過創設問題情境，讓學生深度參與“氫氧化鈉變質了嗎？”、“氫氧化鈉溶液變質的程度如何？”、“如何定量計算氫氧化鈉溶液變質的程度？”等學習活動，突破教學重難點、讓學生體驗一個較完整的探究活動，感受從定性到定量的研究過程并初步建構思維模型。

關鍵詞：學科核心素養；實驗探究 ；中考復習專題；教學案例

化學學科核心素養是現代社會公民必備的科學素養，是學生終身發展的重要基礎[1]。核心素養的提出呼喚課程性質、任務的轉變，《普通高中化學課程標準（征求意見稿）》（2016版）提出“以培養化學學科核心素養為主旨”的基本理念，課堂教學勢必要從知識技能傳授的單向傳輸，轉向以學科核心素養培養為目標和導向。從雙基到三維目標再到核心素養，是從教書到育人的過程。

初中作為化學教育的啟蒙階段，承擔著促進學生化學學科核心素養形成和發展的重任，然而在中考的壓力下，多數復習課直指中考考試要求，“為考而學”、“反復灌輸”、“刷題戰術”屢見不鮮。中考復習課其實對于培養化學學科核心素養是具有其獨特重要意義的，此階段學生有一定的認知基礎，人人具有參加討論的能力，在梳理知識框架時，既是提升其認知能力的過程，也是培養其科學素養的過程。

本案例涉及的教學內容為“變質類”實驗探究專題復習。《義務教育初中化學課程標準》中指出“將科學探究作為課程改革的突破口”，實驗探究是培養化學學科核心素養的重要途徑。以福建省各市歷年中考卷為例，實驗探究題都占有較大分值，且對學生具有一定難度。因此本課題的主要內容是以氫氧化鈉、氫氧化鈣為知識核心的“變質類”實驗專題復習。

一、教學目標

進一步認識氫氧化鈉、氫氧化鈣與二氧化碳反應的性質和涉及的物質碳酸鈉等的性質與轉化關系，熟練掌握反應的化學方程式。

通過探究氫氧化鈉、氫氧化鈣的變質，指導學生發現和提出有探究價值的問題、作出假設、設計方案、學會合作、進行探究從而培養學生的“科學探究與創新意識”素養。分析問題時，引導學生對物質的性質進行推理和歸納，逐步理解物質變質的一般原理，培養學生進行歸納總結的能力、解釋現象的本質和規律的能力，提高“證據推理和模型認知”素養，通過動手、反思、感悟，激發學習興趣，培養“科學精神與社會責任”素養。

二、教學過程

（一） 教學活動主題一：創設問題情境，激發學習欲望

[教師活動過程 學生活動過程 [導入]同學們，你們桌上有一瓶久置的氫氧化鈉溶液，橡膠塞表面有許多的白色固體析出。白色固體是什么？此時，瓶內的氫氧化鈉溶液變質了嗎？

請寫出氫氧化鈉變質的化學方程式。 [回答]可能是氫氧化鈉；碳酸鈉；

瓶內的氫氧化鈉溶液可能變質了。

一位同學到黑板上書寫化學方程式，其余同學寫在導學案相應位置上。 ]

[設計說明]真實的問題情境是激發學生探究欲望的最好方式。以這種方式導入本課題內容，不但有趣而且直切學生作業中已遇到的難點，讓學生認識該部分內容的重要性，且感受到化學的學習價值和實用性，這對培養學生的科學精神與社會責任素養是有益的。

（二） 教學活動主題二：氫氧化鈉變質了嗎？

[設計說明]這一環節，確定探究目的后，鑒于學生已有的知識，設計活動時增加了學生的活動開放程度，讓學生在老師不提示的情況下，自主地設計驗證氫氧化鈉溶液是否變質的實驗方案，只要不涉及實驗安全，盡量不過多干預和修改學生的方案，鼓勵學生大膽猜想、創新設計、小心求證，讓學生在探究中學會合作，對“異常”現象提出自己的見解，培養學生科學探究與創新意識素養。同時，及時進行小結，讓學生感知物質性質、變化與探究物質變質間的巧妙關系，通過學生獨立完成反應關系思維導圖來培養學生的“化學變化觀念”。

[教師活動過程 學生活動過程 為每組學生提供以下藥品：酚酞試劑、稀鹽酸、氯化鋇溶液、氯化鈣溶液、氫氧化鈣溶液。

[探究任務]同學們，請你們設計實驗方案，驗證你們桌上這瓶久置的氫氧化鈉溶液是否變質。并依據實驗方案進行實驗，實驗過程中，請大家注意合作、交流，遇到問題，及時反映給老師或先與本組小組長討論。

及時指導，關注基礎較為薄弱的學生設計方案、進行實驗的過程。

[提出問題]大家提出的方案是否都可行？結論正確嗎？請同學們嘗試評價，給出自己的理由。

[提出問題]實驗現象如何？有何結論。 [設計實驗方案]

方案一：取樣，加適量稀鹽酸，若有氣泡產生，則氫氧化鈉溶液變質；

方案二：取樣，加酚酞，若變紅，則氫氧化鈉溶液變質；

方案三：取樣，加氯化鋇溶液，若有白色沉淀產生，則氫氧化鈉溶液變質；

方案四：取樣，加氯化鈣溶液，若有白色沉淀產生，則氫氧化鈉溶液變質；

方案五：取樣，加氫氧化鈣溶液，若有白色沉淀產生，則氫氧化鈉溶液變質；

[學生互評]通過討論與評價，學生發現，碳酸鈉和氫氧化鈉都是堿性的，都能使酚酞試液變紅，方案二不可用來檢驗。

[匯報實驗結果]氫氧化鈉已變質。 [引導學生小結]通過該實驗體驗到，變質通常是與空氣中的二氧化碳、氧氣等發生反應，我們可以由此猜測變質的產物，要驗證是否變質，可通過反應產生明顯現象來檢驗是否有該新物質的存在。但注意排除原物質的干擾，比如，碳酸鈉和氫氧化鈉都是堿性的，就不能用酚酞試液變紅來檢驗碳酸鈉的存在。

這就涉及物質的性質和變化你是否已經掌握。

請同學們寫出碳酸鈉、氫氧化鈉的反應關系圖。 [思考、書寫反應關系的思維導圖]endprint

[小結]檢驗氫氧化鈉溶液變質的方法。 ]

（三） 教學活動主題三：氫氧化鈉溶液變質的程度如何？

[教師活動過程 學生活動過程 [追問]同學們，氫氧化鈉溶液已經變質，那變質的程度如何呢？請對氫氧化鈉溶液的成分做出猜想，并在導學案上寫下所有可能的組成，并設計實驗方案驗證你的猜想。

[引導]我們可以從部分變質入手，若部分NaOH變為Na2CO3，則溶液是NaOH和Na2CO3的混合物，只要通過實驗證明其中含有NaOH即可。開始往分步鑒別這個方向引導學生，進行實驗探究。

[補充]很好，要先完全除去CO32-，且不能影響OH-。所以這時，不能采用加酸的方式除去CO32-，因為會將OH-反應掉，從而影響OH-的檢驗。

[指導]請你們依據實驗方案進行實驗，過程中，請大家互幫互助。

[提出問題]實驗現象如何？有何結論？ [作出猜想]

猜想一：氫氧化鈉和碳酸鈉；

猜想二：只有碳酸鈉；

關于如何驗證猜想難度較大，此時學生很迷茫，因為據以前所學題型均為一步鑒別，學生可能提出錯誤的方案，部分學生可能難以動筆。

學生討論，第一步，完全除去某一離子，而根據之前對碳酸鈉、氫氧化鈉性質的回顧，可知在除掉OH-的同時，CO32-也會被除去，所以第一步必先完全除去CO32-，且不能影響OH-。例如：加過量的氯化鈣或氯化鋇。第二步，證明是否還有OH-存在。

確定實驗方案：取樣，加過量的氯化鈣或氯化鋇溶液，產生白色沉淀，再取上層清液，加酚酞試液，若變紅，說明氫氧化鈉溶液部分變質，猜想一成立。 [小結]檢驗變質程度的方法。 ]

[設計說明]本環節策略的選擇意圖在于讓學生調動原有認知，對久置氫氧化鈉溶液的組成等提出可能的假設，培養學生的證據意識。但是難點在于如何設計實驗方案來證明氫氧化鈉溶液是否為部分變質。這不能是漫無邊際的胡思亂想，這些都要建立在學生目前所學所具備的知識的基礎上，因此學生在設計實驗方案上遇到困難，教師要注意在思維方法上做一些有意識的引導，給學生確定一個大的方向，避免盲目。最后通過分析推理、實驗探究加以證實，建立做出假設、設計方案、實驗現象、結論之間的邏輯聯系，達到培養科學探究、證據推理素養的目的。

（四） 教學活動四：如何定量計算氫氧化鈉溶液變質的程度？

[教師活動過程 學生活動過程 [變質程度計算題]有一瓶久置的氫氧化鈉溶液，稱量其質量為20g。現往其中滴加足量氯化鈣溶液，稱量得沉淀質量為10g，再加酚酞試液，為紅色。請計算溶液中氫氧化鈉的質量分數。 [思考、計算]一位同學到黑板上書寫化學方程式，其余同學寫在導學案相應位置上。

學生互評。 ]

[設計說明]本環節經歷了“變質類”問題從定性到定量的轉變，學生的認知發生了質的飛躍。學生可抽象概括出“變質類”實驗探究涉及的一系列基本問題：“變質了嗎？如何驗證？”——“變質的程度如何？如何證明？”——“變質的程度如何定量計算？”而這個體驗、總結、歸納的過程同樣是化學學科素養提升的過程

（五）教學活動五：學生交流學習體會 ，小結本專題內容

遷移拓展：請設計實驗探究氫氧化鈣的變質情況。

[設計說明]梳理本節課內容，深化對“變質類”實驗探究的基本思路和方法，讓知識系統化，方法和思維內化、模型化，起到舉一反三的作用，使知識、能力在日后獲得有效遷移。

三、基于核心素養下的評價與反思

（一）轉換目標，設計學習活動

以培養學科核心素養為主旨的教學，應該從以教為主向以學為主發展。為了與學情相匹配，本案例梳理此部分的實驗探究內容，學習活動圍繞“物質變質”來設計，學習活動具有一定的挑戰性，各項活動的要求和復雜程度有一定的層次，呈現遞進式安排，能激發高級思維活動，促進知識結構的更新，發展學科核心素養。

（二）創設有意義、真實的問題情境，經歷探究過程

學科核心素養的形成需要學習者在學習中與學習情境持續互動，本案例從“物質變質了嗎？”開始，抽取有價值的問題，遞進到“變質的程度怎樣”，并進行了深入探究，最后由“如何定量測定變質程度？”結束。學生在解決問題和創生意義的過程中關鍵能力和必備品格能得到有效培養。

（三）突破教學難點，初步建構一種思維模型

本教學的難點是：如何驗證物質變質了？如果變質了，怎么驗證物質的變質程度？變質的程度如何定量測定？以及從現象到結論的抽象過程。本案例圍繞這些難點，牽拉出一條情境線和認知線，讓學生深度參與探究的過程，收集證據、分析現象，形成對“變質問題”從定性到定量的理性認知，在學習活動中融合性地培養學生的物質變化觀念、證據推理與模型認知素養、科學探究與創新意識等。[□][◢]

參考文獻：

[1] 趙婀娜，趙婷玉.中國學生發展核心素養研究成果正式發布[N].中國教育報，2016-9-13（6）.