以實驗探究培育初中生化學學科核心素養

【摘要】本文論述培育學生化學學科核心素養的途徑，認為教師應重視探究思路植入、改進探究實驗設計、拓展課外實驗探究、利用實驗探究習題強化學生科學態度能力，促進學生創新精神、社會責任意識以及科學態度能力的養成。

【關鍵詞】實驗探究 學科核心素養 初中化學

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）06A-0141-02

“實行探究式的學習過程與方法”是現用科粵版九年級化學教材編寫修訂的原則之一，“讓學生主動地體驗科學探究過程，在探究實踐中培養創新精神和實踐能力”的思想貫穿于整個教與學的過程中，“探究”成為教材的高頻詞。化學學科核心素養，是學生通過化學學習而逐步形成的、能適應終身發展需要、能符合社會發展需要的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。化學是一門以實驗為基礎的學科，開展實驗探究能幫助學生鞏固知識、提高思維能力、培養學科核心素養。

一、重視探究思路植入，激發實驗探究興趣

學習化學之前，學生對探究的一般規律缺乏系統了解，探究的思路和步驟是沒有章法的。思路植入指通過具體的實驗例子，讓學生了解并領悟探究的方法與過程，激發學生的思考與興趣，由此形成探究的思路與思考方法，并運用于整個初中化學學習階段。

在第一章第四節“物質性質的探究”教學中，探究興趣的啟動、思維方式、思路步驟可作為教學重難點，期待學生與“探究”的第一次遇見時烙下深刻的印記。在“銅片加熱”實驗中，學生觀察銅片變黑現象不存在困難，也能很快給出猜想：銅片變黑是因為銅與空氣中的氧氣發生了反應，但進一步猜測其他可能性時，學生往往打不開思路，教師這時候不能急于推進教學而直接告訴學生實驗現象產生的其他可能性，而是要預留充足的時間讓學生討論交流，使其在相互“碰撞”中打破固有思維。銅片變黑，會不會是煙熏？若是，能用什么辦法證明？待冷卻后用布擦拭嗎？如果我們不讓火焰直接接觸銅片，就不會有煙熏的可能了，銅片還會變黑嗎？說明什么？對于這些問題，學生在探究之前都不會去思考，更沒有得到重視，但這正是探究的關鍵，也是激起學生實驗思考和興趣的興奮點。實驗中，當我們假設“銅片加熱時是與空氣中氧氣發生反應”，那有沒有辦法讓銅片隔絕空氣加熱觀察其變化？課本的方法之一是用金屬鋁箔嚴密包裹銅片，趕走空氣，加熱后冷卻，學生對這實驗充滿了好奇與期待，感受到“假設預測”與“實驗驗證”的邏輯呼應與印證。經過實驗，學生已經明確銅片在空氣中加熱是與氧氣發生了反應。教師拋出問題：反應生成黑色的物質是什么？師生收集黑色物質在小試管，滴加稀鹽酸，震蕩時形成黑色的懸濁液，學生觀察到稍做靜置黑色物質與溶液分層，經過加熱后，黑色固體溶解于溶液中，形成藍色的溶液。學生徹底相信并證明銅片在空氣中加熱時與氧氣反應生成了黑色新物質。教師引導學生由實驗梳理歸納探究過程的思路與步驟：觀察與問題——假設與預測——實驗與事實——解釋與結論——反思與評價——表達與交流，經過實驗的一步步推進分析，探究的思路就深刻植入學生的思維腦海中，為后面的學習奠定基礎并激發探究興趣。

二、改進探究實驗設計，培養辨析、創新精神

化學學科學習中，學會用辨析的觀點去分析和創新實驗是一種可貴的學科素養，也是學生終身發展必備的思維品格。在教學中，以課本實驗為藍本組織學生進行辨析探究并改進實驗設計，是學科素養培養的重要過程。

例如第二章第一節“空氣的成分”中氧氣含量的測定實驗，課本介紹的裝置和步驟都較簡單，但其中有很多值得探究和討論的點。學生初學化學，不能很好地領會由于氣壓變化導致的水倒吸現象，教師可以增加實驗：將一支大試管倒立在裝有較多水的水槽中，感受試管中空氣氣壓的存在。接著，教師鏈接課本第30頁的裝置圖，將燃燒匙換成50mL注射器，保持裝置氣密性良好，向上拉動注射器時，觀察到水注入廣口瓶內，引導學生思考原因：廣口瓶內的氣壓發生了什么變化？在接下來的白磷燃燒實驗中，觀察到“放熱，產生大量的白煙”，教師引導學生思考廣口瓶里發生什么變化——氧氣被消耗、白煙是因為生成的五氧化二磷是固體小顆粒，當冷卻到室溫，瓶內氣壓減小，打開止水夾時水倒吸到廣口瓶并約占五分之一。實驗熱熱鬧鬧完成了，結論也與課本吻合，筆者突然問學生：“這個實驗的裝置設計是不是最理想的？大家在操作上有什么想法嗎？有什么小建議嗎？”學生覺得很奇怪，課本的實驗設計難道還有不理想的？學生議論一會兒，有學生說：“我覺得白煙彌漫挺嗆人的，這個能改進嗎？”“若轉移燃燒匙時動作不夠快，會不會導致瓶內氧氣耗不完呢？”“可是不點燃，白磷能在瓶內自己燃燒嗎？”“如果氧氣沒耗盡，會是什么結果呢？”“如果有結果偏低的情況，是不是也有偏高的情況呢？”七嘴八舌中，學生進入一種對比辨析、優化變通、探究創新的情境中，經歷著在觀察、思考、假設、驗證、評析和反思中汲取化學知識的過程，體會到課本的實驗裝置也不一定是最理想的，不同的實驗設計各有優缺，學會用辨析對比的方法改進實驗、啟發思維、激活創新潛能，實現核心素養的提升。

三、拓展課外實驗探究，形成社會責任意識

新課標提出“化學與社會生活實際有著廣泛而緊密的聯系”，教師需根據教材內容，拓展課外探究，豐富學生社會生活實踐，讓學生回歸社會生活，了解化學學科在不斷發展的社會中對提高人們生活質量起到的重要作用，感受社會面臨的資源、材料、環境、健康等嚴峻問題，從而形成社會責任感。

例如第四章第一節《我們的水資源》“水的凈化方法”，實驗操作比較簡單，學習內容貼近生活，設計課外探究有利于學生建立化學與社會生活密切相連的意識。每個實驗小組拿到一瓶模擬的野外泥漿水，從家庭生活中取材進行沉淀法、過濾法、蒸餾法凈化水探究。學生往混合液加入明礬或白礬攪拌，近距離觀察渾濁物靜置沉淀的現象;利用倒置的礦泉水瓶或其他材料制作過濾柱，將炭粉、沙子、紗布、棉布從下至上依次組裝，往過濾柱中慢慢倒入渾濁的水，學生根據過濾需要和過濾效果進行不斷調整和嘗試，如考慮能過濾的物品、物品厚度、物品放置的順序等;利用家里的廚具等進行蒸發實驗，學生近距離觀察到水蒸發后留下的固體雜質，同時動手熟悉蒸發的操作，獲得課堂演示實驗無法比擬的學習效果;為了得到純凈的水需通過蒸餾方法，學生通過將過濾水加熱至沸騰，收集蒸氣的冷凝水;對比過濾水與蒸餾水的外觀區別，明確生活中“無色無味澄清的液體就是純凈的水”是錯誤的判斷，感受化學在生活中的應用。

除了動手實驗制取蒸餾水，學生還可以通過上網查資料等方式了解本市污水處理情況和自來水廠的生產流程等，使學習不局限于教科書中，讓學生保護環境、保護水資源等社會責任感油然而生。

四、利用實驗探究習題，強化科學態度能力

實驗探究題是中考重要題型，是對學生初中化學學習探究能力考核的重要方式，題目一般以實驗切入，模擬科學探究的過程，從情境觀察、問題思考、猜想預測、實驗記錄、反思拓展這幾個環節進行構建，這種題型信息量大、知識面廣、面孔新且文字多，要求學生對實驗探究有自己的思考，尤其是善于從信息中尋找解題的思路和方法，文字表達要求科學、嚴謹、簡潔。因此實驗探究題的難度大、易失分，對學生學科素養有著較高要求，是化學中考的一個難點。教師在中考復習中要重視此類題目，積極開展專題訓練，使學生發展探究思維、培養嚴謹科學態度、提高綜合學習能力，達到落實學科核心素養培養的目的。

例如某道中考題：小明在市場上看到，魚老板將一勺白色粉末加入水中，水中奄奄一息的魚很快張開嘴，活蹦亂跳起來。小明對這種“白色粉末”很感興趣，與小剛進行了相關探究。

[查閱資料]這種“白色粉末”的主要成分是過碳酸鈉（化學式Na2CO3），常溫下與水反應生成氧氣。

[實驗1]小明選用裝置 ? （填序號），進行過碳酸鈉與水的反應并收集產生的氣體，經檢驗該氣體是氧氣，檢驗方法是 ? ? ? ? ? ? ? ? 。

[提出問題]過碳酸鈉與水反應后得到的溶液M中溶質的成分是什么？

[做出猜想]根據過碳酸鈉和水的組成做出以下猜想。

猜想一：Na2CO3;猜想二：NaOH;猜想三：Na2CO3和NaOH。

[實驗2]小明取溶液M，滴加CaCl2溶液，觀察到有白色沉淀生成。他認為白色沉淀是CaCO3，溶液中一定含有Na2CO3。小剛提出質疑：產生的白色沉淀不一定是CaCO3。他的理由是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

[實驗3]小剛取溶液M，滴加稀鹽酸，觀察到 ? ? ? ，證明溶液中一定含有Na2CO3，從而否定了猜想二。

[實驗4]為進一步確定溶液M中是否含有NaOH，他們向溶液M中滴加CaCl2溶液至不再產生沉淀為止，取上層清液，加入 ? ?，無明顯現象。證明溶液中無NaOH，猜想一正確。

該實驗中用CaCl2溶液而不能用飽和石灰水，原因是 ? ? ? ? ? ? ? 。

[反思拓展]（1）根據過碳酸鈉的性質，保存時應注意防潮。

（2）檢驗A、B兩種物質是否同時存在時，一定要考慮二者性質的互相干擾問題。

這道探究題以引起學生興趣的“活魚”開始，提供了課外的知識信息，在實驗假設推測、實驗操作、結論反思中，考查了氧氣性質與檢驗、酸堿鹽之間反應等知識點，訓練了學生的邏輯推理思維和對實驗評析的科學態度，是一道很典型的實驗探究題。中考探究專題復習通常包含反應生成物成分的探究、物質變質的探究、混合物成分的探究、物質組成構成的探究、物質性質的探究等類型，教師掌握好探究習題的規律，就可以將學生化學學習應具備的科學態度、邏輯推理、嚴謹表達等素養融入專題訓練中，為學生高中化學學習奠定基礎。

整個初中化學教學中，教師要抓住實驗探究這一主線，在初學時夯實學生探究的基礎，通過改進實驗促進學生有思考地探究，通過生活經驗和社會參與去拓展探究范圍、形成責任意識，在中考備考專題復習中強化探究能力。只要教師重視并精心探索實驗探究教學，必能走出一條有效提高學生核心素養的路子。

【參考文獻】

[1]陳怡.中學化學核心素養的內涵[J].數理化解題研究，2017（5）

[2]許九奎.夯實雙基 重視方法 提升素養——2017年河北省中考化學試題分析及2018年備考建議[J].教育實踐與研究（B），2018

注：本文系北海市教育科學規劃課題“基于學科核心素養的初中化學實驗創新實踐研究”的階段性研究成果。

作者簡介：王曉玲（1972— ），女，大學本科學歷，高級教師，研究方向為初中化學教學研究。

（責編 劉小瑗）