指向學科核心素養發展的初中化學實驗教學探究

付思昱

化學是一門以實驗為基礎的，認識物質組成，從分子、原子水平認識物質構成，總結歸納物質性質和變化規律的自然學科。如何有效發揮實驗的功能，提升學生化學學科核心素養呢？本文通過積累并創新教學方式，從實驗微項目、實驗情景、實驗設計三個維度進行了探索總結。

一、運用實驗微項目，形成證據推理和模型認知能力

初中化學微項目對初中化學課程進行了學科本質和學科能力的深度挖掘，老師根據學生的經驗精細化項目任務，引導學生運用現有條件下的素材，分層次完成有梯度的任務。微項目實施的過程遠比結果更有價值，學生掌握收集證據、利用證據、完成推理的一般步驟，通過連貫性的實踐活動養成證據意識；學生分析推理進行證實或證偽，教師引導學生在證據的深度和廣度上做更多的思考，學生最終建立認知模型，落地證據推理和模型認知能力。

（一）精細化項目任務，培養證據意識

皮蛋是廣受大家喜愛的尋常佳肴，學生對皮蛋有一定的認識。根據學生的認知特點，設定該項目目的為探究皮蛋澀味的來源、理解制作皮蛋的一般流程。結合化學學科的特點，精細化項目任務，構建化學探究的全流程。

具體步驟包括從皮蛋的澀味中猜測皮蛋的酸堿性，并用實驗方案加以驗證；結合皮蛋浸出液的廢液廢渣成分分析，查閱資料理解皮蛋的制作過程；利用家里現有的蛋類，完成皮蛋的制作。整個項目實施的過程，強化證據意識。結合學生已有的經驗和通過酸堿性的測定，得出澀味來源于皮蛋中的堿性物質。并以此為證據，動手實踐獲取進一步的線索，找出具體的堿性物質。證據不僅可以從實踐中獲取，也可以從已有的資料中查找，學生查閱資料了解皮蛋制作的一般原料，抽絲剝繭，總結皮蛋制作的過程。

（二）階梯化項目內容，提升推理能力

在該項目實施過程中，教師布置給學生階梯化項目任務，并給予指導性引領。項目內容的實施難度逐步升級，學生的認知也在不斷升華。由表象的皮蛋澀味入手，教師引導學生學會收集各種證據，對物質的性質與變化提出相應的假設，在證據的基礎上做好分析推理、證實或證偽假設。學生能夠解釋證據和結論之間的關聯，提升分析推理能力。

（三）過程化項目評價，形成認知模型

整個任務的實踐過程遵循以下步驟：基于證據，提出假設；收集證據，分析推理；實驗驗證，建立模型。項目評價旨在引導學生關注過程，可在項目實踐前發放給學生，對學生的項目實踐也有指導作用。教師盡可能設計可推而廣之的學生自評表（見表1），注意評價要素的篩選。學生在證據收集、實踐推理中，感悟體驗物質推斷的流程。以過程性評價為指導，不僅能夠引領學生實驗設計的全流程，還能依據物質及其變化的信息建構模型，建立由物質性質到物質推斷的化學模型，最終建立解決復雜化學問題的思維框架。

二、創設實驗情景，內化宏觀辨識與微觀探析思想

作為化學學科核心素養之一的微觀探析素養，旨在幫助學生形成微粒觀，從化學的角度認識物質世界，發展完善的化學思維能力和科學素養。教師精選編排化學實驗教學內容，讓學生在真實實驗情境中，從微觀視角認識物質本質及其變化規律。基于滬教版教材，微粒觀學習共有四個階段：（1）以原子、分子概念的建立為標志，對物質的認識經歷從宏觀辨識到微觀構成，大致形成宏觀組成—化學符號—微粒模型三重表征的物質認知方式；（2）以靈活運用微粒特性理解物質存在和變化為標志，對化學變化認識從宏觀現象到微觀辨析，利用微粒模型透析化學反應；（3）以理解質量守恒定律為標志，對化學原理從定性分析到定量剖析，從宏、微觀相結合的視角理解化學反應；（4）以認識復分解反應的規律為標志，深刻理解結構決定性質，對化學性質的掌握從零散知道到綜合運用。限于篇幅，此處僅展示階段二和階段四作為示例。

（一）形象展示，微觀視角透析宏觀變化

利用微粒模型透析宏觀演示實驗，形象理解化學變化反應物的減少，微觀上是粒子數的減少；增進現象辨識，把對物質宏觀變化的觀察與微觀粒子運動緊密結合起來，把微粒觀念轉化成分析和解釋宏觀現象的思維方法。

（二）虛擬實驗，微觀視角挖掘性質實質

復分解反應的發生源于物質的特征性結構之間能發生反應，如酸與堿發生復分解反應，微觀實質是氫離子與氫氧根結合成水分子。學生從微觀視角細化酸堿鹽，歸納發生復分解反應的規律，借助宏觀、微觀兩種認識視角的對接，對不同類型的物質間的反應形成了系統全面的認識。

其實酸堿鹽的性質有不少交叉的部分，如何提高復習效率呢？老師可以創設物質轉化圖（見圖1）。讓學生通過回憶和虛擬實驗的操作，根據理解的差異，使用“NB虛擬實驗”APP新建實驗，選擇所需儀器和藥品，用鼠標操作完成實驗驗證（見圖2）。