核心素養下的初中化學教學與設計

馬凌 袁方

摘 要：初中作為化學學科啟蒙階段，對培養學生的學科思維及科學探究能力起著重要作用。在發展學生核心素養、以育人為目標的背景下，教師不能延續固化的理論教學方式，需扭轉思維，將“科學探究”融入日常教學，注重證據推理、知識生成與概念構建，從而培養學生“證據推理與模型認知”“科學精神與社會責任”的核心素養。以人教版化學九年級上冊《水的凈化》教學設計為例，利用身邊的黃河水，以“自主發現問題”“提出并解決問題”的實驗探究思路為主導思想，引導學生歸納凈化水的流程，鞏固過濾操作，帶領學生體驗科學探究與合作探究，培養化學學科素養。

關鍵詞：化學教學;科學探究;教學案例

一、基本情況

（一）學情分析

水是人類日常生活中必不可少的資源，在本課開始之前，學生對飲用水的來源有一定的認識，對水污染也有一定的了解，并知道一些凈化水的方法。經過前置學習，已經掌握了一些簡單的實驗操作技能。本課題與生活聯系緊密，能增強學習體驗感。

（二）教材分析

化學課程標準在知識層面要求學生了解吸附、沉降和過濾等凈化水的常用方法。活動方面要了解水的處理方法并試驗活性炭和明礬等凈水劑的凈水作用。

水是繼學生學習了空氣、氧氣等常見氣體性質后接觸的另一種生活中的物質。如此安排既符合新課程要求，又與學生生活貼近，體現了知識間的連貫性。本節課以水為載體，圍繞水的凈化問題，將吸附、沉淀、過濾、消毒等凈化水的方法有序聯系起來。水的凈化關系到人的飲水健康，探究水的凈化方法有利于培養學生的思維能力、探究能力、動手能力，增強社會責任感。

（三）教學目標設置

（1）通過本節課的學習，學生能夠說出凈化水的方法及作用;掌握過濾操作基本技能及注意事項;了解自來水廠生產自來水的過程及凈化水在生產生活中的意義。

（2）通過小組合作實驗，強化學生觀察、記錄、分析現象的能力，培養學生從信息獲取、證據推理到問題解決的科學探究能力。

（3）通過本節課的教學，增強學生愛護水資源的意識，提升社會責任感。

（四）教學重點、難點

1.教學重點

本節課的教學重點是過濾操作注意事項及凈化水過程中的步驟及其作用。

2.教學難點

本節課的難點是過濾操作注意事項。

（五）教學方法

1.教師教法

（1）情境創設法：以身邊的黃河水為素材，引導學生親自對現有的黃河水進行凈化，將學生置于真實情境中。

（2）問題驅動法：在每一步凈化操作完成后，水中都會殘留剩余雜質。以“你面前的這杯黃河水是否達到飲用標準？”這個問題促進學生深度思考，不斷推動課程環節。

（3）實驗探究法：學生合作實驗，記錄分析實驗現象并對比歸納出實驗結果，鍛煉學生實驗操作能力和科學思維能力。

（4）多媒體輔助：利用每種雜質逐步除去得到凈化水的動畫，加深學生記憶，增強趣味性。

2.學生學法

（1）自主學習法：學生課前查閱資料，了解河水凈化的相關問題。

（2）合作探究法：實驗中觀察并記錄現象，小組交流，對比分析實驗失敗的原因。

（六）課前準備

課前教師參照課標，查閱有關黃河水凈化的技術發展[1-2]，對本節課內容進行詳細的分析，形成完善的教學思路。

教師準備黃河水、明礬溶液、裝有活性炭的注射器、燒杯、玻璃棒、漏斗、鐵架臺、濾紙。

學生課前參觀自來水凈化基地，對水的凈化形成基本認識。

二、過程設計及意圖分析

（一）情境導入

課件展示蘭州市著名景點“中山橋”及黃河照片。

師：黃河對我們而言，不僅是景點那么簡單，它更是我們的母親河。我們的生活用水、飲用水都來自黃河。我這里有一杯剛取來的黃河水，這杯水是否符合飲用標準呢？說出你的理由？

生：思考回答“不符合”。

師生共同分析得出：新取的黃河水中含有泥沙、色素、異味、微生物等雜質，不能直接飲用。

設計意圖：以身邊的黃河水創設真實問題情境，拉近學生與化學學科的距離，激發學習興趣。

（二）實驗探究

師：如何將這杯水轉變為能夠飲用的自來水呢？請結合在參觀自來水廠時獲取的信息回答問題。

生：按照一定的順序將這些雜質除去。

師：具體順序是怎樣的呢？請觀察兩杯黃河水，說出他們的差異。

展示已靜置兩天的和新取的黃河水

生：靜置兩天的黃河水更加澄清。

師生共同歸納：靜置沉降可以將水中的大顆粒不溶物沉降，這是凈化黃河水的第一步驟。

【實驗探究】一

師：請大家觀察桌面上已經靜置兩天的黃河水，是否完全澄清？若不澄清，則小組討論，利用已有的藥品設計方案對其進行凈化。

生：思考回答“不完全澄清”。小組進行明礬凈水實驗。

實驗中教師巡視指導。科學評價學生的實驗方案及操作。

師：實驗結束，請各小組分享你們的實驗思路及結果。

生：準確表述自己的實驗方案

（出現兩種情況：①取少量明礬溶液于黃河水中，攪拌、靜置，觀察黃河水逐漸澄清。②對黃河水進行過濾操作，發現過濾速度很慢。）

師生共同歸納：靜置后的黃河水中含有懸浮雜質無法依靠自身重力沉降。需借助膠狀物明礬，將懸浮雜質吸附后沉降，此操作為吸附沉降。與靜置沉降共同組成凈水第一步驟：沉降。若不進行沉降，直接過濾，會導致濾紙被堵塞，過濾速度慢。

設計意圖：設問“黃河水是否澄清”，引導學生發現凈水過程中下一步需要除去的雜質。再設置開放性任務，通過小組合作實驗進行互助學習，讓學生親身體驗明礬凈水過程并觀察現象。最后引導出現不同方案的小組表達交流，得出更合理的方案。

【實驗探究】二

師：沉降操作后，水變得澄清，但是水和泥沙有沒有完全分離開？有沒有方法能將他們完全分離？

展示漏勺、茶漏、紗布

師：生活中常用到的這些器具，共同作用是什么？誰的分離效果更好？

生：思考回答：共同作用是將固體和液體分離，紗布效果更好。

師：將固體與液體分離的操作叫作過濾。化學上對過濾要求較高，故使用孔徑非常小的濾紙。請大家結合預習內容，利用現有儀器，對剛才進行過沉降操作的黃河水進行過濾。

生：操作實驗。

師：巡視指導，將巡視過程中發現的錯誤操作整合為3個問題：

①哪一組濾液流下的速度最快？如何加快過濾速度？

②哪一組的濾液最澄清？如何避免濾液渾濁？

③操作中有沒有液滴飛濺？如何避免液滴飛濺？

師：請大家將各組的實驗結果展示在講臺上。

（互動交流中和學生一起找出以上三個問題的答案。引導學生自主總結過濾操作的注意事項：一貼、二低、三靠。凈水的第二個大的步驟就是過濾。）

設計意圖：在學生已經預習了過濾操作，保證安全的情況下，不過多指導。先讓學生完成實驗，在巡視過程中，將出現的錯誤記錄整合。展示環節引導學生積極參與成果交流，回顧實驗結果和過程，對比分析過濾操作要點。

【實驗探究】三

師：過濾后得到的液體都是澄清的，能否直接飲用？為什么？

生：觀察并回答“不能飲用，濾液中有色，有異味”。

師：如何除去色素和異味呢？請回憶家庭冰箱除異味劑的成分，選擇現有儀器，對濾液進行再凈化。

生：根據活性炭可吸附異味的生活常識，選擇裝有活性炭的注射器對濾液進行凈化。發現液體澄清透明，異味消失。

師生共同歸納：活性炭具有疏松多孔的結構，能夠吸附水中的異味及色素。這是凈化水的第三個步驟：活性炭吸附。

師：被活性炭凈化后的水，已經澄清透明無異味，是否符合飲用標準？為什么？

生：思考回答“不符合，水中還含有微生物和細菌”。

師：自來水廠為了除去其中的微生物和細菌，會在水中加入消毒劑來殺菌。這就是我們凈水的第四個步驟，殺菌消毒。

設計意圖：本環節讓學生親自實驗，通過觀察實驗現象，能夠直觀體驗活性炭的吸附效果。加深其對活性炭吸附這一凈水步驟的理解。

（三）小結歸納

師：凈化水的四個步驟大家已經非常熟悉了。學以致用，請大家合作完成習題，體驗自來水廠管理員的工作。

生：回顧本節課知識，完成習題。課下完成課后活動。

1.請你來當自來水處理廠的凈水員，完成自來水廠凈水步驟。

（1）自來水廠凈化水的操作排序，將序號填在前面

排序 目的

投藥消毒

活性炭吸附

加入絮凝劑

沉淀

過濾

（2）選出每一步操作的目的

A.吸附水中的懸浮雜質

B.除去水中的不溶性雜質

C.除去可溶性雜質，吸附顏色和異味

D.殺死細菌? E.沉降雜質

（3）五個步驟中，屬于化學變化的是：

2.課后活動：請同學們依據本節內容，課下自制凈水器。

3.思考：自來水廠凈化后的水是否屬于純凈物？

師：大家已經體驗了凈水的全部過程，有沒有發現，凈水的方法全部都來源于生活，最終又能夠應用于生活。其實，科學探究離我們并不遙遠，就在各位的身邊。

設計意圖：將實驗探究過程中逐條的凈水步驟放在練習題中統一整合，將零散知識點提煉為框架模型，促進必備知識的掌握。

三、教學反思

（一）學科核心素養的體現

化學學科核心素養包含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、實驗探究與創新意識、科學精神與社會責任。

利用身邊的黃河水創造真實情境，幫助學生深刻體會化學與生活和社會的關系，培養其社會責任感。針對傳統教學中先講解后實驗易導致學生理解不透的問題，本課調整教學流程，先讓學生自主發現、提出問題，利用實驗解決問題，最后歸納總結。圍繞黃河水是否符合飲用標準的問題主線，交流提煉得出凈化水的步驟和方法。符合核心素養要求下“啟發、引導、深化、整合”的思維過程，培養其實驗探究與創新意識。在過濾實驗中，將學生的操作失誤轉化為課堂教學資源，并對其進行深化。課程結尾設置凈化習題，將知識點整合統一并建立凈化模型，培養其證據推理能力。

（二）教學目標的達成

本節課以黃河水凈化為線索，使學生先后了解自來水廠凈化水的步驟，以明礬和活性炭凈水實驗強化學生對兩種凈水方法的認識。以過濾實驗中學生的不當操作為載體，對比分析得出操作注意事項，成功突破教學重難點。課后習題對本節知識內容進行鞏固。總體能夠達成本節課教學目標。

參考文獻：

[1]高葉長.初中化學“水的凈化”教學案例與反思[J].中學化學教學參考，2018（18）.

[2]郭強.黃河原水凈化過程中混凝劑選用的試驗研[J].山西科技，2006（1）.