研究新課標(biāo)情境素材 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維

摘要： 科學(xué)思維是義務(wù)教育化學(xué)核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。以落實(shí)和發(fā)展科學(xué)思維為導(dǎo)向，基于真實(shí)情境設(shè)計(jì)并實(shí)施課堂教學(xué)，體現(xiàn)了《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的要求。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)結(jié)合相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，利用相關(guān)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)素材、化學(xué)史素材、生產(chǎn)生活應(yīng)用素材、化學(xué)科技素材等創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)他們積極參與活動(dòng)，在情境中學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，運(yùn)用科學(xué)方法、依據(jù)事實(shí)進(jìn)行證據(jù)推理，解決或解釋情境中的相關(guān)問(wèn)題，發(fā)展科學(xué)思維能力。

關(guān)鍵詞： 課程標(biāo)準(zhǔn)； 科學(xué)思維； 情境素材； 核心素養(yǎng)

文章編號(hào)： 1005-6629（2023）04-0023-05

中圖分類號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

科學(xué)思維是義務(wù)教育化學(xué)核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。以落實(shí)和發(fā)展科學(xué)思維為導(dǎo)向，基于真實(shí)情境設(shè)計(jì)并實(shí)施課堂教學(xué)，體現(xiàn)了《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）的要求，是實(shí)現(xiàn)以核心素養(yǎng)為主旨的課程目標(biāo)的必然選擇。立足于科學(xué)思維的培養(yǎng)，利用相應(yīng)情境素材引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，應(yīng)用學(xué)會(huì)的化學(xué)知識(shí)解決、解釋情境中的問(wèn)題，已成為義務(wù)教育化學(xué)教學(xué)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)問(wèn)題。

1? 義務(wù)教育化學(xué)學(xué)科科學(xué)思維的基本要求

“科學(xué)”是指反映自然、社會(huì)、思維等的客觀規(guī)律的分科的知識(shí)體系；“思維”是指在表象、概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析、綜合、判斷、推理等認(rèn)識(shí)活動(dòng)的過(guò)程。思維是人類特有的一種精神活動(dòng)，是從社會(huì)實(shí)踐中產(chǎn)生的［1］。關(guān)于化學(xué)學(xué)科的科學(xué)思維，新課標(biāo)中明確指出，是在化學(xué)學(xué)習(xí)中基于事實(shí)與邏輯進(jìn)行獨(dú)立思考和判斷，對(duì)不同信息、觀點(diǎn)和結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑與批判，提出創(chuàng)造性見(jiàn)解的能力；是從化學(xué)視角研究物質(zhì)及其變化規(guī)律的思路與方法；是從宏觀、微觀、符號(hào)相結(jié)合的視角探究物質(zhì)及其變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)方式［2］。在義務(wù)教育化學(xué)課程中培養(yǎng)科學(xué)思維素養(yǎng)，實(shí)質(zhì)是引導(dǎo)學(xué)生在獲取證據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行理性思考，以認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)及其變化，揭示化學(xué)反應(yīng)規(guī)律。

化學(xué)科學(xué)思維主要包括：在解決化學(xué)問(wèn)題中所運(yùn)用的比較、分類、分析、綜合、歸納等科學(xué)方法，基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行證據(jù)推理、建構(gòu)模型并推測(cè)物質(zhì)及其變化的思維能力，在解決與化學(xué)相關(guān)的真實(shí)問(wèn)題中形成的質(zhì)疑能力、批判能力和創(chuàng)新意識(shí)［3］。科學(xué)思維不僅關(guān)乎學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的理解，也影響著學(xué)生心理品質(zhì)的形成。因此，培養(yǎng)初中學(xué)生的科學(xué)思維是核心素養(yǎng)培育不可或缺的重要內(nèi)容。

2? 利用情境素材培養(yǎng)科學(xué)思維

2.1? 真實(shí)情境素材與科學(xué)思維

真實(shí)、生動(dòng)、直觀且富有啟迪性的學(xué)習(xí)情境素材，能夠激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)思考，幫助學(xué)生建構(gòu)大概念和核心概念，促進(jìn)其核心素養(yǎng)的發(fā)展［4］。真實(shí)情境素材是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要載體。

（1） 真實(shí)情境素材有利于激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維。真實(shí)情境素材往往來(lái)自自然現(xiàn)象、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)生活實(shí)際、科技發(fā)展、化學(xué)史等，學(xué)生從生活、學(xué)習(xí)、新聞媒體等均可以了解，因熟悉而有親切感，有利于激發(fā)他們的科學(xué)思維。

（2） 真實(shí)情境素材有利于科學(xué)探究思路與方法的形成。問(wèn)題是探究的源泉。有了問(wèn)題，才能激發(fā)學(xué)生的探究欲望，促使其進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)，并積極思維，在獲取證據(jù)的基礎(chǔ)上由表面到本質(zhì)、由宏觀到微觀、由定性到定量，最終形成科學(xué)探究的思路與方法。借助真實(shí)情境素材產(chǎn)生的問(wèn)題，對(duì)學(xué)生具有更大的吸引力。

（3） 真實(shí)情境素材有利于化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用。學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的目的是應(yīng)用它們解決或解釋生產(chǎn)生活、科技、國(guó)防等領(lǐng)域中接觸到的實(shí)際問(wèn)題。利用真實(shí)情境素材引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，使他們通過(guò)科學(xué)思維理解并掌握知識(shí)后，再次經(jīng)過(guò)科學(xué)思維將化學(xué)知識(shí)與實(shí)踐中的具體問(wèn)題結(jié)合，實(shí)現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)的真正價(jià)值。

真實(shí)情境素材對(duì)科學(xué)思維的培養(yǎng)具有極其重要的作用。在現(xiàn)行初中化學(xué)課堂中，教師利用真實(shí)情境素材實(shí)施教學(xué)的現(xiàn)狀如何呢？

2.2? 利用真實(shí)情境素材的現(xiàn)狀

（1） 對(duì)利用真實(shí)情境素材的認(rèn)識(shí)不足。盡管歷年的課程標(biāo)準(zhǔn)中都明確了真實(shí)情境的重要意義，在每個(gè)學(xué)習(xí)主題中也列出了相關(guān)的情境素材建議，但是依然有一些教師認(rèn)為，在教學(xué)時(shí)間非常緊張的情況下，應(yīng)用情境素材設(shè)計(jì)并實(shí)施教學(xué)不僅會(huì)耽誤時(shí)間，而且將知識(shí)的學(xué)習(xí)放在情境中，反而影響了學(xué)生的理解，直接講解“干貨”省時(shí)省力，有利于學(xué)生快速掌握知識(shí)，正確解答練習(xí)題。鑒于此，這樣的教師在教學(xué)中基本放棄了情境創(chuàng)設(shè)。

（2） 難以找到合適的真實(shí)情境素材。一些教師知道真實(shí)情境創(chuàng)設(shè)的重要性，但是①?zèng)]有足夠的時(shí)間去查找素材；②視野有限，想不到在哪些方向上去搜索與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的素材；③搜索的方向正確，而且搜索到了一些素材，但是不會(huì)進(jìn)行取舍，從中合理選擇能真正應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)的素材。

（3） 不能合理使用真實(shí)情境素材。教師能搜索到與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的真實(shí)情境素材，但是又苦于不能合理使用。如何基于學(xué)生的認(rèn)知水平進(jìn)行取舍、如何將其中的素材與教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成進(jìn)行合理關(guān)聯(lián)，如何以該真實(shí)情境素材創(chuàng)設(shè)真正能統(tǒng)領(lǐng)課堂教學(xué)的線索，實(shí)現(xiàn)情境、知識(shí)、素養(yǎng)的融合發(fā)展，成了擺在教師面前的難題。

基于此，盡管大多數(shù)教師認(rèn)為搜索情境素材、創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境是必要且重要的，但是在實(shí)際教學(xué)中，利用真實(shí)情境素材深入開(kāi)展教學(xué)的教師為數(shù)甚少，更多的教師將情境素材與課堂教學(xué)變成了“兩張皮”，為情境而情境的大有人在。

2.3? 新課標(biāo)中的情境素材

在新課標(biāo)五個(gè)學(xué)習(xí)主題中的“教學(xué)提示”部分，都給出了詳實(shí)的情境素材建議。這些情境素材建議包括自然現(xiàn)象類、化學(xué)實(shí)驗(yàn)類、生產(chǎn)生活類、科技發(fā)展類、化學(xué)史類等，為教師創(chuàng)設(shè)真實(shí)教學(xué)情境設(shè)計(jì)教學(xué)、引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)自然、提升應(yīng)用化學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，乃至提升核心素養(yǎng)提供了方便。

（1） 自然現(xiàn)象類情境素材。化學(xué)是一門自然科學(xué)，自然界本身就蘊(yùn)含著豐富的情境素材。每個(gè)學(xué)習(xí)主題提出的自然現(xiàn)象類情境素材如下［5］：

主題1科學(xué)探究與化學(xué)實(shí)驗(yàn)：鹽堿湖中的氯化鈉和碳酸鈉，貝殼（或雞蛋殼、大理石）中的碳酸鈣。

主題2物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用：地球大氣成分的演變，自然界的碳氧平衡，溶洞等自然奇觀的形成，我國(guó)重要的金屬礦物資源及其分布，人體內(nèi)幾種液體的正常的pH范圍，生活中常見(jiàn)物質(zhì)的酸堿性，海鹽、巖鹽、湖鹽和井鹽。

主題3物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)：布朗運(yùn)動(dòng)，地殼中元素的分布。

主題4物質(zhì)的化學(xué)變化：石灰?guī)r溶洞與鐘乳石的形成，呼吸作用。

主題5化學(xué)與社會(huì)·跨學(xué)科實(shí)踐：我國(guó)化石燃料的分布，溫室效應(yīng)與全球變暖。

在教學(xué)中，如果教師能抓住這些素材，并運(yùn)用圖片、實(shí)物、新聞報(bào)道、影像資料等給學(xué)生更加生動(dòng)而豐富的感性認(rèn)識(shí)，將有利于拉近學(xué)生與化學(xué)學(xué)科知識(shí)的距離，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，為科學(xué)思維的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

（2） 化學(xué)實(shí)驗(yàn)類情境素材。化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。實(shí)驗(yàn)是人們獲取化學(xué)知識(shí)、認(rèn)識(shí)和解釋化學(xué)現(xiàn)象的重要手段，也是人們創(chuàng)造物質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要途徑。新課標(biāo)中不僅規(guī)定了學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，在每個(gè)學(xué)習(xí)主題中也給出了一些實(shí)驗(yàn)類情境素材。

例如，主題1中久置氫氧化鈉溶液成分的探究、不同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的營(yíng)養(yǎng)液對(duì)綠蘿生長(zhǎng)狀況的影響、鹽堿湖中的氯化鈉和碳酸鈉的提取、貝殼（或雞蛋殼、大理石）中的碳酸鈣的含量的測(cè)定；主題4中用食醋清洗水壺中的水垢、火柴和酒精燈等燃燒的調(diào)控措施、銅片在空氣中灼燒前后固體質(zhì)量的比較等。

這些實(shí)驗(yàn)素材可以提供客觀而感性的證據(jù)。在教學(xué)中，教師可結(jié)合相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容提出有目的的觀察任務(wù)，帶領(lǐng)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，以直觀的現(xiàn)象引領(lǐng)學(xué)生深入思考，認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)及發(fā)生的變化，理解化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，在證據(jù)推理中實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維的培養(yǎng)。

（3） 生產(chǎn)生活類情境素材。化學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)生活密切相關(guān)。將學(xué)習(xí)與生產(chǎn)生活有機(jī)聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)際問(wèn)題學(xué)習(xí)知識(shí)，并運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，將有助于學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維、形成科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。五個(gè)學(xué)習(xí)主題分別提供了豐富的生產(chǎn)生活類情境素材，教學(xué)中應(yīng)合理使用。

例如，在主題1中，結(jié)合公交車或火車車廂內(nèi)空氣的成分認(rèn)識(shí)我們周圍的空氣；結(jié)合暖貼或食品干燥劑等產(chǎn)品的說(shuō)明書(shū)學(xué)習(xí)鐵、生石灰等物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。在主題2中，結(jié)合宇航、潛水、醫(yī)療等領(lǐng)域的呼吸供氧學(xué)習(xí)氧氣的用途，結(jié)合魚(yú)池的缺氧和增氧方法學(xué)習(xí)過(guò)氧化氫分解制取氧氣；結(jié)合溶洞等自然景觀的形成學(xué)習(xí)碳酸鈣與二氧化碳、水的反應(yīng)；結(jié)合身邊常見(jiàn)物質(zhì)的酸堿性學(xué)習(xí)pH的相關(guān)知識(shí)；結(jié)合改良酸性或堿性土壤學(xué)習(xí)酸和堿的中和反應(yīng)；結(jié)合生活中鐵制品的銹蝕學(xué)習(xí)防止金屬腐蝕的原理和條件等。在主題3中，結(jié)合藥品、食品標(biāo)簽上相應(yīng)物質(zhì)的成分及含量來(lái)學(xué)習(xí)物質(zhì)的組成；結(jié)合農(nóng)作物生長(zhǎng)必需的化學(xué)元素、人體必需的微量元素和常量元素來(lái)學(xué)習(xí)元素符號(hào)表征方式，了解元素符號(hào)的意義。在主題4中，結(jié)合用石灰石或貝殼燒制生石灰學(xué)習(xí)分解反應(yīng)；結(jié)合酸性和堿性廢水的處理學(xué)習(xí)酸和堿的中和反應(yīng)，認(rèn)識(shí)中和反應(yīng)的應(yīng)用；結(jié)合即熱飯盒和自熱火鍋學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化；結(jié)合各種燃燒和爆炸現(xiàn)象及滅火方法、家庭用電用氣及不同材料燃燒引起的火災(zāi)與施救、面粉廠等的防燃、防爆措施等認(rèn)識(shí)燃燒條件與滅火的方法，樹(shù)立生活中安全用火、用電的意識(shí)。在主題5中，結(jié)合污水處理與應(yīng)用、空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)、溫室效應(yīng)與全球變暖等，認(rèn)識(shí)藍(lán)天、碧水、凈土的重要意義；結(jié)合均衡膳食結(jié)構(gòu)圖及人每天攝入食物中所含的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其含量，了解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要作用，養(yǎng)成合理膳食的良好習(xí)慣；結(jié)合常用藥品、家用洗滌劑及消毒劑的使用說(shuō)明，關(guān)注生活中化學(xué)品的合理使用。

（4） 科技發(fā)展類情境素材。科技的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步離不開(kāi)化學(xué)科學(xué)的發(fā)展。教學(xué)中可以化學(xué)學(xué)科前沿問(wèn)題、化學(xué)在科技中的應(yīng)用等為背景，選取真實(shí)情境素材，引導(dǎo)學(xué)生感悟化學(xué)發(fā)展方向，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。同時(shí)，學(xué)生在這些具有挑戰(zhàn)性的情境中，可以梳理并整合知識(shí)，理解辨析相關(guān)概念，獲取證據(jù)進(jìn)行分析推測(cè)、歸納論證，使科學(xué)思維水平不斷提升。

例如，在主題1中提到的改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的化學(xué)家及其在建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家方面所取得的成就，可以在進(jìn)行新能源的開(kāi)發(fā)與使用（能源）、現(xiàn)代交通及航天航空和國(guó)防事業(yè)的發(fā)展中用到的材料（金屬材料、有機(jī)材料）、藥物的研制（合理用藥）等教學(xué)時(shí)用于情境創(chuàng)設(shè)。在主題2中，利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，既讓學(xué)生了解了化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的發(fā)展，也以曲線圖的方式將空氣質(zhì)量的變化直觀展現(xiàn)在學(xué)生面前，該素材可以在空氣的成分及保護(hù)大氣環(huán)境的教學(xué)中使用；我國(guó)超導(dǎo)材料的研發(fā)、石墨烯材料的特性和我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是學(xué)習(xí)碳單質(zhì)的性質(zhì)和用途的重要情境素材。掃描隧道顯微鏡與原子操縱技術(shù)，可以為主題3中分子、原子的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)宏觀與微觀的聯(lián)系提供良好的素材。

（5） 化學(xué)史類情境素材。化學(xué)史是人類經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)期的社會(huì)活動(dòng)實(shí)踐過(guò)程，對(duì)大自然及其規(guī)律的化學(xué)知識(shí)的整體性的、系統(tǒng)的歷史的展現(xiàn)和敘述。因而化學(xué)史并不是純粹的自然的科學(xué)，而是自然科學(xué)和歷史科學(xué)相互交融的一種特殊專門的歷史科學(xué)［6］。化學(xué)史教育是中學(xué)化學(xué)教育的重要組成部分。在新課標(biāo)各個(gè)主題中，均有對(duì)化學(xué)史類情境素材的教學(xué)建議。

主題1? 氧氣的發(fā)現(xiàn)；酸堿指示劑的發(fā)現(xiàn)；原子結(jié)構(gòu)模型的建立和發(fā)展；質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)；我國(guó)傳統(tǒng)化學(xué)工藝，如“濕法煉銅”，瓷器、銅器、鐵器制造等。

主題2? 《天工開(kāi)物》中對(duì)我國(guó)古代金屬冶煉成就的描述；我國(guó)古代合金材料的制造；我國(guó)古代文獻(xiàn)中對(duì)制鹽方法的描述。

主題3? 科學(xué)家對(duì)分子、原子的認(rèn)識(shí)歷程；盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)史實(shí)；科學(xué)家探究水的組成的歷史。

主題4? 《夢(mèng)溪筆談》中關(guān)于“濕法煉銅”的描述；拉瓦錫與質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)。

主題5? 我國(guó)古代黑火藥的發(fā)明與使用；從石器、青銅器、鐵器到高分子合成材料的變遷。

將這些化學(xué)史素材作為情境融入教學(xué)中，讓學(xué)生了解科學(xué)家的研究過(guò)程、感受科學(xué)家的思維方式，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維會(huì)發(fā)揮重要的作用。

3? 在化學(xué)教學(xué)中利用真實(shí)情境素材促進(jìn)科學(xué)思維發(fā)展

化學(xué)既然是一門自然科學(xué)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境就要符合自然科學(xué)的客觀事實(shí)，選擇的情境素材要保證科學(xué)性、合理性與可操作性，要與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合。下面結(jié)合具體的教學(xué)案例分析如何利用新課標(biāo)中的真實(shí)情境促進(jìn)科學(xué)思維發(fā)展。

3.1? 案例1：質(zhì)量守恒定律

質(zhì)量守恒定律是重要的化學(xué)原理知識(shí)，是所有化學(xué)反應(yīng)都應(yīng)遵循的基本規(guī)律，是工業(yè)生產(chǎn)中投入與產(chǎn)出、提高生產(chǎn)效益的重要依據(jù)。學(xué)生在此前已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧氣、水等具體物質(zhì)的性質(zhì)和用途（宏觀），認(rèn)識(shí)了分子和原子等概念（微觀），知道了物質(zhì)所發(fā)生的化合反應(yīng)、分解反應(yīng)（變化、定性）。質(zhì)量守恒定律則是將學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)由定性轉(zhuǎn)入定量，開(kāi)始從研究化學(xué)變化中物質(zhì)間的定量關(guān)系，并學(xué)會(huì)用化學(xué)方程式這一符號(hào)表示化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的微觀本質(zhì)，逐步建立宏觀與微觀相結(jié)合的思想［7］。

在質(zhì)量守恒定律的教學(xué)中可以利用新課標(biāo)主題4教學(xué)建議中的“拉瓦錫與質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)”這一化學(xué)史情境素材，通過(guò)層層深入的教學(xué)活動(dòng)帶領(lǐng)學(xué)生理解定律中的“密閉容器”“參加反應(yīng)”這兩個(gè)難點(diǎn)，提升科學(xué)思維能力。

化學(xué)史情境：1673年，波義耳在敞口容器中加熱金屬，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后金屬質(zhì)量增加。1774年，拉瓦錫在密閉容器中研究氧化汞的分解與合成，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后各物質(zhì)的總質(zhì)量相等［8］。

情境運(yùn)用意圖：利用兩位化學(xué)家在研究中得出的相反結(jié)果，使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，激發(fā)其探究欲望，并以此為線索，引導(dǎo)后續(xù)探究活動(dòng)中，在解決問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力。

圍繞此化學(xué)史情境素材，教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)如下。

環(huán)節(jié)1? 實(shí)驗(yàn)研究，初步感知定量關(guān)系

活動(dòng)內(nèi)容：氫氧化鈉溶液分別與硫酸銅溶液、氯化鐵溶液、氯化鎂溶液反應(yīng)，并分別稱量反應(yīng)前后體系的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)中將學(xué)生分為三組，每組學(xué)生完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

思維發(fā)展意圖：（1）獲取直觀證據(jù)，讓學(xué)生初步感知化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量的相等關(guān)系；（2）培養(yǎng)科學(xué)思維，滲透科學(xué)歸納法——每位學(xué)生雖然只完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)，但是呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是基于三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)歸納得出的。

環(huán)節(jié)2? 實(shí)驗(yàn)設(shè)疑，認(rèn)識(shí)容器“需要密閉”

活動(dòng)內(nèi)容：以碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)為載體，分別在密閉容器、敞口容器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)量反應(yīng)前后的質(zhì)量。

思維發(fā)展意圖：（1）針對(duì)出現(xiàn)的質(zhì)量“等”與“不等”兩個(gè)相反的結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生積極思維尋找證據(jù)，突出在研究有氣體參加或生成的化學(xué)反應(yīng)時(shí)密閉容器的重要性；（2）引導(dǎo)學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行證據(jù)推理，分析得出化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量相等的結(jié)論。

環(huán)節(jié)3? 建構(gòu)模型，準(zhǔn)確理解“參加反應(yīng)”

活動(dòng)內(nèi)容：（1）在密閉容器中完成紅磷燃燒的反應(yīng)，測(cè)量反應(yīng)前后的質(zhì)量；（2）建構(gòu)數(shù)學(xué)分析模型，分析反應(yīng)前后的體系的物體（物質(zhì)）組成及其質(zhì)量關(guān)系。

思維發(fā)展意圖：基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)，運(yùn)用數(shù)學(xué)思維模型進(jìn)行層層剝離，經(jīng)比較、分析、歸納等科學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生理解“參加反應(yīng)”的含義，最終建構(gòu)質(zhì)量守恒定律，為進(jìn)一步從微觀視角認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)、用符號(hào)表征化學(xué)反應(yīng)奠定基礎(chǔ)。

3.2??案例2：氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取

氧氣與人的生命活動(dòng)、生產(chǎn)生活等密切相關(guān)。它是學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)的第一種化學(xué)物質(zhì)，在學(xué)習(xí)中，學(xué)生初步了解了研究物質(zhì)的基本思路，即存在、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、用途。氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取既是研究物質(zhì)思路中的一個(gè)重要方面，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的第一種氣體制備，它承載著以下功能：（1）幫助學(xué)生形成較全面的研究物質(zhì)的基本思路；（2）引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)制備原理與制備裝置間的關(guān)系；（3）為學(xué)習(xí)完二氧化碳、氯氣、氨氣等氣體制備知識(shí)后，形成“依據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇發(fā)生裝置”奠定基礎(chǔ)。

學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得的知識(shí)往往是碎片化的，教師在教學(xué)中應(yīng)關(guān)注到這一點(diǎn)，努力引導(dǎo)學(xué)生將已經(jīng)學(xué)習(xí)的氧氣的性質(zhì)和用途與即將學(xué)習(xí)的制備原理建立聯(lián)系，形成系統(tǒng)化認(rèn)識(shí)。基于對(duì)這個(gè)問(wèn)題的思考，利用新課標(biāo)中主題2教學(xué)建議中的“魚(yú)池的缺氧和增氧方法”這一情境素材，并適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)充，圍繞實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的原理設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程如下本案例參考了北京市海淀區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校附屬實(shí)驗(yàn)學(xué)校王嚴(yán)老師的教學(xué)設(shè)計(jì)。。

生活情境：增氧劑（過(guò)氧化氫）——緩解養(yǎng)魚(yú)塘缺氧問(wèn)題，增氧時(shí)產(chǎn)物無(wú)殘留，且綠色環(huán)保（明確：分解產(chǎn)生氧氣和水；氧氣供給呼吸）；特種部隊(duì)30秒野外生活訓(xùn)練——摩擦高錳酸鉀可產(chǎn)生氧氣，最終引燃柴草（明確：氧氣支持燃燒）。

情境運(yùn)用意圖：利用兩個(gè)生活中的情境素材，引導(dǎo)學(xué)生建立物質(zhì)性質(zhì)與用途的關(guān)系；作為重要的證據(jù)，為學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)室中利用過(guò)氧化氫分解和高錳酸鉀分解制取氧氣的原理的可行性提供有力支撐，發(fā)展學(xué)生的證據(jù)意識(shí)；感受物質(zhì)轉(zhuǎn)化的價(jià)值。

圍繞這兩個(gè)情境展開(kāi)的活動(dòng)分為教師引導(dǎo)探究和學(xué)生自主探究?jī)刹糠郑怀鰧?shí)證意識(shí)的培養(yǎng)。

環(huán)節(jié)1? 教師引導(dǎo)下的過(guò)氧化氫分解制氧氣原理的可行性探究

探究?jī)?nèi)容：過(guò)氧化氫溶液能否用于實(shí)驗(yàn)室制備氧氣？

問(wèn)題引導(dǎo)：如何證明有氧氣生成？

尋找證據(jù)1（來(lái)自教材）：有氣泡冒出；帶火星的木條復(fù)燃（未出現(xiàn)預(yù)期現(xiàn)象）。

產(chǎn)生疑問(wèn)：過(guò)氧化氫分解會(huì)不會(huì)無(wú)氧氣產(chǎn)生？

尋找證據(jù)2（來(lái)自情境）：過(guò)氧化氫用于魚(yú)塘增氧，確認(rèn)過(guò)氧化氫分解有氧氣產(chǎn)生。

尋找證據(jù)3（來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）：二氧化錳、氯化鐵、土豆塊等可以加快過(guò)氧化氫的分解。

尋找證據(jù)4（來(lái)自實(shí)驗(yàn)）：向過(guò)氧化氫溶液中加入二氧化錳（有氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃）。

得出結(jié)論：過(guò)氧化氫分解可用于實(shí)驗(yàn)室制氧氣。

思維發(fā)展意圖：（1）圍繞探究的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生多角度獲取證據(jù)，基于各種事實(shí)進(jìn)行證據(jù)推理，從而推測(cè)物質(zhì)發(fā)生的變化；（2）培養(yǎng)分析、比較、歸納等科學(xué)方法；（3）初步建立觀點(diǎn)-證據(jù)-結(jié)論間的關(guān)系。

環(huán)節(jié)2? 學(xué)生自主探究高錳酸鉀分解制氧氣原理的可行性

圍繞“高錳酸鉀固體能否用于實(shí)驗(yàn)室制備氧氣”，學(xué)生模仿剛剛完成的“過(guò)氧化氫分解制取氧氣的可行性”探究方式，主動(dòng)提出問(wèn)題，并從生活情境、實(shí)驗(yàn)事實(shí)中尋找證據(jù)，分析推理得出高錳酸鉀受熱分解可用于實(shí)驗(yàn)室制氧氣。

思維發(fā)展意圖：（1）進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)；（2）培養(yǎng)學(xué)生類比、模仿、分析歸納等科學(xué)方法；（3）進(jìn)一步完善觀點(diǎn)-證據(jù)-結(jié)論間的關(guān)系。

4? 結(jié)語(yǔ)

學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的過(guò)程，不只是對(duì)化學(xué)學(xué)科知識(shí)的理解與掌握，還是化學(xué)科學(xué)思維的發(fā)展過(guò)程。落實(shí)并發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)是化學(xué)的課程目標(biāo)，而科學(xué)思維是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，化學(xué)觀念的形成、科學(xué)探究與實(shí)踐能力的發(fā)展、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的形成都與科學(xué)思維有著密不可分的關(guān)系。因此，我們要高度關(guān)注科學(xué)思維的培養(yǎng)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容努力創(chuàng)設(shè)真實(shí)而合理的情境，為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、引領(lǐng)學(xué)生積極投身學(xué)習(xí)活動(dòng)，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維提供有力的保證。在教學(xué)中，教師還應(yīng)合理地運(yùn)用教學(xué)情境，抓住情境中有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的每一個(gè)契機(jī)，采用多樣化的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)方法，促使其基于各種事實(shí)進(jìn)行證據(jù)推理，多角度培養(yǎng)他們的科學(xué)思維，為核心素養(yǎng)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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