基于“實驗探究”的初中化學活動單的設計

陳麗

摘要：“實驗探究”是初中化學核心素養的最基本的內容構成，是化學學科最具特色的學習方式。文章以“影響物質溶解性的因素”活動單的設計為例，重點探討化學學科核心素養中“實驗探究”素養的培養。

關鍵詞：實驗探究;核心素養;活動單;溶解性;影響因素

文章編號：1008-0546（2019）07-0038-04

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.07.011

化學學科核心素養反映了社會主義核心價值觀下化學學科育人的基本要求，全面展現了學生通過化學課程學習形成的關鍵能力和必備品格。高中化學學科核心素養主要包括：宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學精神與社會責任5個維度。初中化學學科核心素養的主要內容包括：分類表征、宏微結合、變化守恒、模型認知、實驗探究、綠色應用等。

落實學生化學學科核心素養的培養，要把課堂學習活動的設計作為化學課堂教學的中心，通過學習活動，學習化學的核心基礎知識和基本技能，提高學生的學科核心素養[1]。培養學生的化學學科核心素養必須以課堂為主陣地，以知識教學為載體，以“活動單”為媒介，引導學生在“活動”中自主、合作、探究學習。“獨學而無友，則孤陋而寡聞”。“活動單導學”倡導的“小組合作學習、由學生主導”的教學方式，恰好與發展學生核心素養的初衷相契合。

“影響物質溶解性的因素”是滬教版九年級下冊第六章“溶解現象”第三節“物質的溶解性”中的知識，屬于基本概念的知識范疇，學生理解起來有較大的難度。義務教育課程標準（2011版）指出：“化學實驗是學科的主要特征，也是進行科學探究的重要方式，它的功能是其他教學方式無法替代的”。基于“實驗探究”促進概念理解，我將本節課設計成了三個活動。

一、基于實驗探究影響物質溶解性的因素

1.回憶溶解、溶液的概念，閱讀材料并解決問題

材料一：在相同條件下，食鹽易溶于水，小石子卻難溶于水。

材料二：指甲油不能用水洗去，用洗甲水卻很容易洗去。

材料三：古人對泡茶水溫十分講究。宋代蔡襄在《茶錄》中說：“候湯最難，未熟則沫浮，過熟則茶沉，前世謂之蟹眼者，過熟湯也。沉瓶中煮之不可辨，故日候湯最難。”

（1）溶液是由哪兩部分組成的？

（2）什么是物質的溶解性？

（3）決定物質溶解性的因素有哪些？哪些外界條件的改變會影響固體物質的溶解性？

【設計意圖】該子活動從學生熟悉的生活中的化學物質入手，降低了學習中的陌生感。讓學生認識到生活中處處有化學，處處留心皆學問。學生能用學到的化學知識解釋生活中的現象、解決生活中的問題，從而體現出化學學科的應用價值。

2.先分組設計“探究影響物質溶解性的因素”的方案（提示：合理運用控制變量法），然后進行交流，師生共同修改方案后進行實驗探究（表1）（表2）

【設計意圖】化學是一門以實驗為基礎的學科，在教學中創設以實驗為主的科學探究活動，有助于激發學生對科學的興趣，引導學生在觀察、實驗和交流討論中學習化學知識，提高學生的科學探究能力[2]。學生先運用控制變量法設計實驗方案再完成實驗，不僅鍛煉了思維能力，還鍛煉了動手實驗的能力;學生記錄、分析實驗現象從而得出實驗結論，訓練了邏輯思維能力和科學的語言表達能力。學生觀察“加熱澄清石灰水”的現象，增強了思維的嚴密性。通過該子活動，學生不僅獲得了化學的基礎知識和基本技能，“實驗探究”和“科學精神”等化學核心素養也得到了培養。

3.閱讀材料并結合所學知識回答問題

干洗就是用有機化學溶劑對衣物進行洗滌，去除油污和污漬的一種干進干出的洗滌方式。干洗是由法國人喬利·貝朗在19世紀初發明的。喬利出生于貧民家庭，在貴族家庭當雜工。一次喬利將煤油滴到了貴婦交給他的衣服上，他發現被煤油浸過的地方不但沒臟，反而將原來的污漬清除了，經過反復試驗，喬利又在煤油里加了其他的一些化學原料，終于研制出了干洗劑。干洗誕生后的最初50年間，使用的是苯、煤油、汽油等溶劑，這些溶劑都具有可燃性，易造成火災。1897年，德國人呂德維格·安特林發明了四氯化碳作干洗劑，洗滌效果好，不易燃，但有刺鼻的氣味，對設備也具有一定的腐蝕性。1918年，歐洲開始使用三氯乙烯代替四氯化碳，干洗業漸漸發展起來。目前常用的干洗劑是一種從石油中提煉出的溶劑——四氯乙烯，它無害于人體健康，也沒有起火危險。

（1）你知道衣物是用什么物質來干洗的嗎？

（2）你知道衣物干洗是什么原理嗎？

（3）你還能舉出生活中類似的事例嗎？

【設計意圖】該子活動旨在培養學生的閱讀能力、從材料中提取關鍵信息的能力以及靈活運用所學知識解決實際問題的能力。化學學科的目標是要提升學生的核心素養，讓學生得到最大程度的發展，將來更美好地生活。化學不是純粹的符號、法則的堆積，化學就在我們身邊。教學中，應引導學生用“化學的眼睛”觀察生活的世界，帶著生活的體驗走進化學世界，再用化學知識指導生產生活實踐，從而發揮學科功能，體現學科價值[3]。了解干洗劑的演變歷程，還能培養學生“社會責任”和“綠色應用”等化學核心素養。

二、基于實驗探究建構化學基本概念

1.初步感知飽和溶液和不飽和溶液

完成分組實驗一，初步感知飽和溶液和不飽和溶液，并回答問題。

（1）溶質是否可以無限制地溶解在一定量的溶劑里？

（2）溶液的溶質質量分數是否可以無限制地增大？

【設計意圖】借用活動一中學生已經做過的實驗繼續進行實驗探究，通過實驗現象及對2個問題的探討，讓學生對“飽和溶液”和“不飽和溶液”有初步的感知，為后續的學習做好鋪墊。

2.自我建構飽和溶液和不飽和溶液的概念

（1）完成分組實驗二，初步探究飽和溶液和不飽和溶液的概念。

（2）分組討論并交流使A、B兩個燒杯中未溶解的硝酸鉀晶體溶解的方案，師生共同修改方案后進行分組實驗三、四，記錄實驗現象。

先修正之前定義的飽和溶液和不飽和溶液的概念，然后師生交流討論后最終得出飽和溶液和不飽和溶液的概念。教師要特別強調“一定量溶劑”“一定溫度”這兩大前提條件。

（3）教師完成演示實驗一、二，學生觀察實驗現象、得出實驗結論。 演示實驗一教給學生判斷溶液是否飽和的方法，演示實驗二讓學生認識到某種溶質的飽和溶液還能再溶解其他溶質的事實。

【設計意圖】杜甫詩云：“隨風潛入夜，潤物細無聲”，合適的教學方式能使學生自悟，其教學效果會遠遠超過直接告知。對初中化學來說，分組實驗、分組討論、課堂交流、演示實驗等教學方法，更有助于學生產生思維火花，創新思維，最終獲得知識、習得技能。學生已初步感知了飽和溶液和不飽和溶液，能夠在教師的引導下借實驗學知識，以探究促理解，自我建構、逐步完善、深入理解飽和溶液和不飽和溶液的概念。在該子活動中，設計了4個分組實驗和2個演示實驗，旨在借助實驗促進學生建構飽和溶液和不飽和溶液的概念，讓學生在“實驗探究”中獲得感性認識，在“實驗探究”中提升實踐能力，在“實驗探究”中逐步養成化學核心素養。

3.自我設計飽和溶液和不飽和溶液相互轉化的方案

同一種溶質的飽和溶液和不飽和溶液是可以相互轉化的。依據活動二中的分組實驗三、四，學生可以很自然地得出飽和溶液轉化為不飽和溶液的方案，讓學生分組重點討論不飽和溶液轉化為飽和溶液的方案（提示：從影響物質溶解性的因素來考慮，還要考慮到某些物質的溶解性隨溫度變化的特殊性），并在全班交流，師生共同討論后得出飽和溶液和不飽和溶液相互轉化的方案，如圖1所示。

【設計意圖】該子活動是建立在學生很好地理解了“影響物質溶解性的因素”“飽和溶液和不飽和溶液”這兩個知識點的基礎上設計的，有一定的難度。轉化方案的設計能夠很好地檢測出學生的學習成果，培養學生綜合運用已有經驗和知識建構知識體系的能力，提升學生思維的邏輯性和嚴密性。

三、基于實驗探究理清概念間的關系

問題：飽和溶液一定是濃溶液嗎？不飽和溶液一定是稀溶液嗎？如何設計實驗來證明你的判斷？

猜想：飽和溶液不一定是濃溶液，不飽和溶液也不一定是稀溶液。

實驗探究：

（1）如圖2所示：常溫下，食鹽全部溶解（飽和？不飽和？），氫氧化鈣沒有全部溶解（飽和）。演示實驗：繼續向試管中添加少量食鹽（不超過0.8g），充分振蕩，全部溶解，證明原食鹽溶液是不飽和溶液。

結論：當溫度相同、溶質不相同時，不飽和溶液可能是濃溶液，飽和溶液可能是稀溶液。

（2）如圖3所示：常溫下，硝酸鉀沒有全部溶解，說明上層清液是常溫下的飽和溶液。演示實驗：將試管加熱至沸騰，固體全部溶解，立即向試管中加入1g硝酸鉀，充分振蕩，全部溶解，再加入19硝酸鉀，充分振蕩，全部溶解，證明第一次加入19硝酸鉀后的溶液是100℃時的不飽和溶液。

結論：當溶質相同、溫度不相同時，飽和溶液可能是稀溶液，不飽和溶液可能是濃溶液。 師生經過討論共同得出飽和溶液、不飽和溶液與濃溶液、稀溶液的關系，如圖4所示。當溫度和溶質都相同時，飽和溶液一定比不飽和溶液濃。

【設計意圖】該活動建立在活動一中的分組實驗一、三的基礎上，增加2個演示實驗，帶有濃厚的“實驗探究”的味道。教師遵循學生認知發展的順序，引導和激發學生去回憶、去觀察、去思考，幫助學生把與探究內容相關的知識從頭腦中挖掘出來，結合觀察到的實驗現象，循著教師的思維引導，得出最終的結論。在活動中，學生充分體驗到思維的產生和發展過程，感受到知識體系的建構過程。

從實驗事實引出化學基本概念，重視化學事實的分析，注重化學知識和實際生活現象之間的辨析。在學生理解問題的過程中感受飽和溶液、不飽和溶液概念的生成。注重聯系生活實際適當拓展，以豐富教學資源，拓寬學生視野。依托化學實驗讓學生形成科學方法和科學能力。

課堂是學科核心素養培養的主陣地，教師要不斷科學創新、改進課堂教學模式，以“活動單”為媒介，以“實驗探究”為抓手，激發學生的學習興趣，引導學生自主學習、合作探究、能動建構，使學生真正成為課堂的主人，促進學生化學學科核心素養的培養與發展。

參考文獻

[1]王云生.探索課堂學習活動設計落實核心素養培養要求[J].化學教學，2016（9）：3-6

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

[3]王寶斌，“阿基米德支點”：發展學生化學核心素養的最佳切入點——以“幾種重要的鹽”教學為例[J].中學化學教學參考，2016（1-2）：9-12