核心素養背景下初中化學探究式改進策略淺議

何柳青

摘要：本文基于化學核心素養中的實驗操作素養，結合“質量守恒定律”相關實驗對如何做出科學、合理的實驗改進做簡要分析。

關鍵詞：初中化學;實驗教學;核心素養;改進策略

實驗在化學課程當中具有重要地位，是其理論的延續和深化，也是學習化學的根本。實驗教學不應只一味地向學生傳遞理論知識，更重要的是要培養學生一個嚴謹的科學探究態度，使學生在獲得科學素養和探索思維的同時，也能夠養成一個認真對待事情的態度與習慣。

一、實驗簡介

1、教材簡介

質量守恒定律驗證試驗的化學原理為鎂在高溫條件下與氧氣發生反應，生成氧化鎂，其化學方程式為2Mg+O2=2MgO。結合理論知識，由于反應中加入了氧原子的質量，故鎂條在于氧氣燃燒后所生成的氧化鎂質量應大于鎂條原來的質量。

2、參考實驗簡介

區別于教材中的實驗，參考實驗的不同點就在于是將點燃的鎂條放入到帶有防塵口罩或帶有氣球的錐形瓶中。盡管該裝置的氣密性比較好，但仍存在點燃鎂條在放入錐形瓶前有白煙逸散的問題，效果不是很理想。

3、設計新實驗

相對于教材與參考實驗，改進后的實驗主要區別在于將鎂條提前放入到錐形瓶當中，然后用電加熱的方式引燃鎂條。

二、實驗教學過程

1、確定教學目標

教學目標以三維目標為依據，首先知識與技能目標為通過引導學生學習質量守恒定律知識內容，啟發其動手設計和操作實驗的能力;過程與方法目標為通過引導學生體驗化學探究實驗的基本過程，使其熟練掌握科學探究化學實驗的基本能力;情感態度與價值觀目標為通過實驗探究來培養學生思維的靈活性與創造性，建立一個科學、理性的情感價值觀。

2、實驗設計方法

一般地，教師在本課實驗中都會采取直觀演示、實驗探究以及對比實驗來進行教學。因此，本文在這三中基本實驗不變的情況下，對三種實驗方法進行對比，突出改進實驗效果。

從學生角度來看，初次接觸化學知識的初中生尚未形成一個相對完整的知識體系，因此教師應選擇一般實驗教學中會使用到的方法，如自主探究、合作探究、分析歸納等。

三個實驗的不同之處主要在于如何在鎂條燃燒過程中對產生的煙氣進行控制，達到不污染環境的目的。究其原因是由于原實驗處于較為開放的空間，所以生成物才會以白煙的形式逸散到空氣中，并且導致實驗結果偏小;而參考實驗則是采用了部分控制手段，實驗結果誤差雖減少但仍存在;改進實驗則是將開放性空間變為氣密性較好的空間，完全抑制白煙的逸散，實驗結果精確。

3、實驗藥品與裝置

教材原實驗中用到的藥品為鎂條，裝置包括天平、酒精燈、坩堝鉗、石棉網、燒杯等;參考實驗中藥品不變，裝置增加了帶有氣球的錐形瓶;在改進實驗中，裝置在原實驗基礎上增加了電源與電熱絲。三者的相同之處就在于都是對鎂條燃燒所產生白煙的進行手段控制，而區別就在于控制后所產生白煙的程度不同。綜合來看，改進實驗相對于前兩個實驗，白煙的控制精度最高，因此實驗結果的精確度也就最高。

4、實驗過程

首先是教材原實驗，用坩堝鉗取一根打磨干凈的鎂條放置在石棉網上，待冷卻后用電子秤進行稱重。然后將鎂條于石棉網上方點燃，燃燒完成后再用坩堝鉗將燃燒物與石棉網一起稱重，記錄質量數據。在這一過程中，根據教材理論，鎂條在燃燒后所生成的氧化鎂由于加入了氧原子的質量，所以要大于反應前的鎂條質量。但在實際實驗過程中得到的生成物與石棉網總質量卻小于原本的質量，并沒有達到實驗的目的和效果。而造成這一結果的原因是鎂條在燃燒時會產生白煙向空氣中擴散，即氧化鎂粉末。此為主要原因，在鎂條燃燒結束后，坩堝鉗上也占有氧化鎂，此為次要原因。

其次，參考實驗。參考實驗的步驟與教材原實驗大體相同，主要的區別在于將鎂條點燃后，放置于石棉網上方，然后迅速用燒杯罩住。待等實驗結束后，取出石棉網及生成物進行二次稱重。對比反應前的質量，燃燒后的質量略微減少。從結果數據可以看出雖然采取了一定措施來減少白煙逸散所造成的質量損失，盡管發揮了一定作用，但實際效果仍有偏差。分析反應前后質量變化的主要原因，是在點燃后，雖然迅速用燒杯罩住了鎂條，但仍在空氣中暴露了一段時間，致使氧化鎂粉末擴散到了空氣中。其改進優點主要在于用燒杯罩住燃燒鎂條來防止質量損失，也就是說其裝置的氣密性要高于教材原實驗。

最后，改進實驗。改進實驗與上述兩個實驗相比，其不同點較多。例如，先取一根打磨干凈的鎂條，在其兩端接上電阻絲，然后將其插入到帶導管活塞的錐形瓶當中，并將導管口用氣球進行密閉，將裝置進行稱重。接著，將電阻絲連接電源，對鎂條進行引燃加熱，待等到鎂條燃燒后，斷開電源，將生成物與裝置進行稱重，質量不變。實現教材實驗目的。改進后實驗的優點：氣密性強;使用錐形瓶可以遮擋住鎂條在燃燒時產生的白光，減少了對實驗者眼睛的刺激;對于學生理解質量守恒定律有促進作用;引用了物理的電加熱方法，來避免了燃燒過程中的物質消耗;精確性高，完全驗證了“質量守恒定律”

5、實驗結論

三個實驗的進行都建立在對質量守恒定律的驗證這一共同目標基礎之上，但三者對于實驗過程的精準度控制卻各有不同?？紤]到初中階段的化學教學對于學生的要求不宜過高，因此三個實驗都可以用來進行教學，但不精確的結果和處理方式不利于學生嚴謹科學態度的培養?？梢哉f，培養學生一個嚴謹的科學實驗精神比掌握一項技能要重要得多。

三、實驗反思與評價

在改進實驗過程中，教師除了要對實驗設計進行改進，在方法與方式上也要依據化學核心素養的培養策略進行變動，以達到培養和提高學生實驗探究能力的目標?；瘜W作為一門實驗學科，其課堂教學也應與實驗相結合，幫助學生在形成實驗探究能力的同時，發展其科學思維。在實驗教學過程中，教師應引導學生對實驗的各個環節、步驟和具體操作進行積極思考，結合一個完整合適的實驗方案，在課堂中通過合作交流來得出實驗現象，最后對實驗結論與相關問題進行總結分析。實驗操作不僅是學生學習化學需要掌握的一項技能，更是化學核心素養中基礎。教師應在每一節實驗課中及時發現和糾正學生存在的問題，避免錯誤實驗習慣的養成。比如在第一次實驗教學中，教師應先帶領學生對實驗儀器進行認識和熟悉，在熟練基本操作以后再進入到綜合性實驗當中。該過程切忌急于求成，基礎的奠定以及良好的實驗習慣、探究意識才是提升學生實驗操作素養的關鍵。

綜上所述，核心素養在課程教學中的廣泛傳播，已經使廣大教育工作者將其列入到了教育改革的發展方向當中。初中作為學生接觸、認識化學學科，以及培養其科學意識、能力的起始階段，教師應基于化學核心素養，為學生打好堅實的基礎。

參考文獻：

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