巧用實驗　彰顯素養

摘 要：“實驗”，初中化學永恒的議題！初中化學實驗教學是非常重要的，若能巧用實驗不僅能培養學生探索的能力，又能引導學生積極地實踐和探索，激發學生對化學學習的興趣，進行深度學習，同時還能彰顯學生的化學核心素養。

關鍵詞：巧用實驗;核心素養;深度學習;模型建構

初中化學的核心素養主要指以培養學生完美人格和終身學習能力為宗旨，指導學生從更高的視野和境界上自我發展。受考試導向的影響，有些老師只關注學生的分數而忽視了他們的能力發展，所以很多學生擁有豐富的理論知識卻缺乏實踐能力，慢慢成為“理論的巨人、行動的侏儒”?；瘜W實驗是培養學生化學素養的重要途徑和第一平臺，結合自己多年的教學經驗，我認為可以運用實驗來提高學生的化學核心素養。

一、 巧用實驗有助于學生獲取科學知識

化學是一門以實驗為基礎的自然學科，化學的感性認識主要靠實驗提供，重視化學實驗是素質教育的重要標志;它側重于研究物質的組成、結構和性能的關系，以及物質轉化的規律和制造方法。在義務教育階段，實驗在化學學習中占有重要的地位;它注重的是學生的實踐活動和培養學生的創新精神，強調以學生為中心，使學生學會質疑、樂于探索、互助合作、努力求知、體驗科學研究的過程及感受成功的喜悅。巧用實驗不僅是建構化學基礎知識與學習基本技能的需要，也是認識和研究物質組成及變化過程與方法的需要，同樣也是提高科學素養的需要。

如設計“水的組成”時，我以水的組成發現史為主線來設計：

1. 在很長一段時間內，水曾經被認為是一種元素。如我國古代“陰陽五行說”和古希臘“四元素說”。

2. 直到18世紀末，才最終揭開水的真相。表演當年普里斯特利“空瓶生水”的魔術（點燃干燥的氫氣與空氣混合氣）激發學生興趣，提問：水霧從哪來？這個實驗能揭示水的組成嗎？為什么普里斯特利與卡文迪許都多次成功進行了該實驗，卻與揭開水的組成真相擦肩而過呢？引導學生觀看視頻資料，通過創設真實歷史情景產生驅動性問題。

3. 拉瓦錫也完成了這個實驗，同樣無法說服當時的人們，那他要怎樣才能成功說服大家呢？一扇門拉不開又要進入房間，該怎么辦？——推開它！引導學生逆向思考，化合生成水不行，那就分解水。借助視頻幫助學生認識當時的實驗條件所限，拉瓦錫讓水蒸氣通過燒紅的槍管促使水分解，效率低。1900年伏打電池誕生了，現在我們站在巨人的肩膀上，在現代科技力量的支持下可以通過電解讓水分解產生氫氣和氧氣。

4. 現場演示“電解水”實驗，引導觀察、分析、討論。通過實驗得出電解水生成氫氣與氧氣的結論，進而得出水是由氫、氧兩種元素組成的正確結論。

5. 歷史的車輪滾滾前行，1803年道爾頓提出原子學說、1811年阿伏加德羅提出分子學說，人們對物質的認識從宏觀進入微觀、從定性走向定量;蓋·呂薩克通過實驗精確測定，同溫同壓下：2體積的氫氣與1體積的氧氣恰好完全反應生成2體積的水蒸氣，結合資料（同溫同壓下，氣體的體積比等于分子的個數比）引導學生借助磁力貼推斷出水分子構成。學生分組活動，學生代表上臺展示，用磁力貼來模擬這個反應微觀過程。為什么水分子不是這樣的（教師故意擺錯），引發學生積極思考，根據信息做出判斷，發展學生宏微辨析能力。為后續學習化學式打下伏筆，體驗物質的組成和構成是通過大量實驗得出的，并不是隨意臆造的，養成嚴謹求實的科學態度。

以歷史為主線，通過一系列的實驗設計，把“知識內容”轉化成“學習任務”，能夠制造認知沖突，挑戰學生認知角度，吸引學生主動思考深度學習，并豐富學生認識思路，形成認識方法。在教學中引導學生建立“宏—微—符”認知觀點，通過探究實驗了解水、氫氣、氧氣的相互轉化關系，同時還從物質的微觀層面理解了水分子的結構，形成“結構決定性質、性質決定應用”的觀念。通過觀察氫氣燃燒及電解水兩個實驗，學會收集各種證據，對物質的性質及變化提出可能的假設、分析推理，認識化學現象與模型之間的聯系，依據氫氣在氧氣中燃燒生成水而水電解又生成氫氣與氧氣，建立分析物質的組成，既可以通過“合”的方式又可以通過“分”的方式，建立研究物質組成的一般思路，學生初步建立“證據推理與模型認知”的素養。

二、 巧用實驗能培養學生探究能力

人類對物質本質的理解是通過觀察、感知或通過驗證獲得的。故此，對物質性質的研究應盡可能地符合科學研究的方法，并將探究的問題設計成幾個小問題層層推進，減小難度，方便學生利用現有的知識獲取答案。只有這樣，才能激發學生學習的熱情，并將學生的學習主觀能動性效益最大化;學生積極地獲得化學知識、理解和解決化學問題，全面提升學生的化學核心素養。

在化學實驗過程中培養學生的合作學習能力，教師要對學生進行適當的啟發與引導，要善于鼓勵學生應用已經掌握的知識去探究問題。例如在講解氫氣燃燒時，我先點燃裝著氫氣與氧氣混合氣體的“空瓶子”，接著引導學生觀察現象。提出問題1. 你們觀察到什么現象？學生很快回答：聽到尖銳的爆鳴聲，還看到瓶壁上有水霧產生。繼續提問2. 為什么會有尖銳的爆鳴聲？水霧從哪來？真是無中生有嗎？馬上用“擦肩而過的真相”視頻幫助學生解惑，原來空瓶內有玄機，瓶子中預先裝入氫氣與氧氣的混合氣體，點燃時氣體爆炸并生成水。展示（資料在線：氫氣的性質），提出問題3. 現在老師要重演歷史，完成氫氣燃燒實驗，我們能馬上點燃導管口的氫氣嗎？要求學生根據觀察的現象，結合資料在線分析、討論并做出解釋，并且要求學生寫出反應的表達式。跟進提問4. 在剛才老師的實驗中能證明氫氣的密度小于空氣嗎？最后總結性提問5. 事實上，當年普里斯特利和卡文迪許完成這個實驗就能揭示水不是一種元素，為什么可以這么認為？你能說出推斷的依據嗎？這一系列的問題，調動學生的學習積極性，激發他們的學習熱情;又幫助學生回憶已學過的氧氣與二氧化碳氣體相關知識，創造平臺讓他們能展示自己的智慧;同時還引導學生對化學反應的定性理解并培養他們的合作學習能力，初步幫助學生建立“宏—微—符”的認知觀點。

再如在講解“電解水”相關知識中，先分析當年拉瓦錫艱難的完成“水的分解”實驗是因為受科技條件所限（水有很高的熱穩定性，即使加熱到1726.85℃，也只能分解0.588%），現在我們站在巨人的肩膀上，依靠發達的科技力量支持只需給水通直流電就可以讓水分解了。在演示完“電解水”實驗后設計提問1. 在剛才的實驗中我們看到了什么？正負電極上產生的氣體性質一樣嗎？它們分別是什么氣體？你判斷的依據是什么？學生依據已有的知識儲備，很容易就能回答，并且還有人能直接回答出正負兩極氣體體積比約為2∶1。然后打鐵趁熱，追問2. 這個反應能揭示水的組成嗎？請你解釋。學生聯系氫氣燃燒實驗很容易就可以根據“化學反應前后元素種類不變”對此做出合理解釋，建立變化思想和平衡觀念。跟進提問3. 剛才我們完成的兩個實驗都能揭示水是由氫、氧兩種元素組成的，采用的研究方法是一樣的嗎？引導學生思考、分析、討論并總結得出研究物質組成可以采用“合”與“分”兩種基本思維方式。這樣講解依據學生已有的知識基礎，降低學習難度，符合學生學習規律，幫助學生建立證據推理和模型認知的思維方法。

三、 巧用實驗能培養學生的科學精神和社會責任感

培養科學精神與社會責任感是學生發展核心素養的重要組成部分，初中的實驗教學應該學會承擔此重任。在實驗教學中一要教師演示實驗操作標準化、規范操作;必須認真遵守操作過程，包括儀器的放置、實驗現象的觀察和記錄等。學生動手實驗的時候就是對教師演示實驗過程的模仿，規范化的實驗操作能培養學生嚴謹求學的科學態度、幫助學生樹立崇尚科學的意識。二要通過實驗，引導學生關注與化學有關的社會熱點問題，認識環境保護和資源合理開發的重要意義，幫助學生樹立可持續發展意識和綠色化學理念。

在學習氫氣燃燒實驗時，講解氫氣燃燒釋放大量的熱并且只生成水無污染，是一種理想的綠色能源;同時又提醒學生要注意使用氫氣前必須進行驗純實驗，防止使用不純的氫氣引起爆炸進行生命安全教育。在本節教學中我還小結性提問：有人說水可以開發成新能源，而且可以循環使用。請從水組成的角度來解釋？引導學生關注到化學變化中的物質轉化和能量轉化，學會關注與化學有關的社會熱點問題，認識環境保護和資源合理開發的重要性，初步建立可持續發展意識和綠色化學觀念;贊賞化學對社會發展的重大貢獻，明白化學學習的意義所在，從更高的視野上幫助學生深刻理解化學、技術和環境之間的相互關系，把情感態度價值觀內化為學生的品格，轉化為學生的精神世界，從而與學科知識、學科活動融為一體，勇擔責任，積極參與有關化學問題的社會決策。

在講解完氫氣燃燒與電解水實驗后，我提問：通過追尋歷史，你認為水是一種元素這種錯誤觀點固守了二千多年的歷史原因是什么？學生思考、討論、分析問題時必然要考慮既有科技落后原因，更有思想被前人所禁錮的原因;應該說迷信權威的影響更多。在教學中培養學生不迷信權威、獨立思考、敢于質疑和批判的創新精神。

總之，學生化學核心素養提高并不只是依靠課堂上做的有限的一些實驗，而是需要一個長期的培養過程。通過化學實驗將終身學習的教學和教育理念的種子埋在學生心中，促進了學生的創新能力和綜合素質的發展。因此，我們需要改變以往的應試教育的觀念，加強學生實驗能力的發展，不斷探索和努力，最終實現“教是為了不教”全面提高學生的化學核心素養。

參考文獻：

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作者簡介：余品秀，福建省南平市，福建省南平第一中學。

文章是福建省南平市基礎教育課程教學研究課題“初中化學實驗改進的案例研究”階段性研究成果。