基于培養化學學科核心素養的復習課
--以“物質成分的探究”為例

周 蕾，孫應倫，張 穎，張 莉，吳 園

(1.昆明市第八中學，云南 昆明 650000；2.昆明市教育科學研究院，云南 昆明 650000)

1 指導思想

化學是一門以實驗為基礎的學科，通過化學實驗，可以進行物質的檢驗、鑒別、除雜等。《義務教育化學課程標準》 (2022年版) (以下簡稱《課標》)中提出了義務教育階段化學核心素養包括化學觀念、科學思維、科學探究與實踐、科學態度與責任，同時還對核心素養的內涵進行了闡釋[1]。在《課標》中，對科學探究與化學實驗提出了相關要求(如表1)。

表1 《課標》要求

科學探究是初中學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動，既是初中化學教學重點內容，又是初中化學學業水平考試的重難點。因為其中不僅包含了基礎知識點的考察，更多的是對分析、知識遷移能力、實驗探究能力等科學素養的考察[2]。科學探究的教學，其實是將核心素養的培養落實到課堂中的一種有效途徑，應該創設生產生活中的真實情境，在真實情境中進行探究，解決真實的問題，因此科學探究是落實核心素養的有效途徑之一[3]。本節復習課將“物質成分的探究”作為落實核心素養的載體，創設實驗室中真實存在的問題情境，通過探究的步驟逐步解決真實問題，以達到培養核心素養的目的。

2 教學背景分析

2.1 教材分析

人教版九年級下冊化學教材第十一單元課題1生活中常見的鹽中，介紹了碳酸鈉、碳酸鈣的相關性質；課題2化學肥料的資料卡片中，介紹了化肥的簡易鑒別，其中涉及到硫酸根離子的檢驗方法。然而在教材上關于離子的檢驗內容較少，沒有相關的實驗，學生無法建立離子檢驗的思維模型。

2.2 學情分析

授課對象為初三下學年的學生。學生已經能夠進行簡單的實驗操作，已了解一些常見物質的性質和特點，掌握一定的離子共存及離子檢驗的相關知識，但進行具體離子的檢驗時存在考慮不全面等問題，同時還存在實驗方案設計能力較弱等問題。這些問題均需要在教師的引導下，通過真實問題的解決來提升綜合能力[4]。

3 教學目標

1)知識層面：學會溶液中同時存在碳酸根離子和硫酸根離子時的離子檢驗方法；學會氯離子的檢驗方法。

2)技能層面：在設計實驗檢驗物質時，增強實驗設計能力、操作能力、觀察能力，體會物質檢驗的一般思路和方法；學會設計完整可行的實驗方案并能對實驗方案或實驗過程進行科學的反思與評價。

3)素養層面：提高學生分析問題和解決問題的能力，培養學生嚴謹求實的科學態度，增強團隊合作能力。

4 教學流程

實驗探究一般包括發現問題、提出問題、做出猜想、設計實驗并完成實驗、得出結論、反思評價等步驟[5]。本課以“探究物質的成分”為載體，創設實驗室真實的情境，引導學生根據已有的化學知識，設計實驗方案的流程圖，實施實驗，進而得出結論；最后通過云南省初中學業水平考試真題進行知識的遷移和新問題的思考與解決。本節課的教學流程如圖1所示。

圖1 物質成分探究教學流程

4.1 課前準備

藥品：樣品(碳酸鈉和硫酸鈉的混合粉末)、硝酸鋇溶液、稀鹽酸、蒸餾水。

儀器：試管2支(含一支備用)、燒杯2個(含一個廢液缸)、試管架、玻璃棒。

4.2 實施過程

【引入】科學探究的一般步驟：提出問題、做出猜想、設計實驗并完成實驗、得出結論、反思評價。

提出問題：某NaCl粉末中可能含有Na2CO3，應如何檢驗Na2CO3是否存在？

學生根據問題思考，形成粗略的探究方案并分享。教師從離子的角度對學生的方案進行點評，同時將學生的方案進行完善，總結物質檢驗的一般方法：觀察溶液顏色；觀察沉淀顏色；加指示劑后顏色的變化；觀察沉淀是否溶酸及溶酸時的現象；不能大量共存的離子間的相互檢驗和除雜。

設計意圖：本節課是探究混合物的成分，由探究單一物質是否存在引入課題，可以消除學生思維的陌生感，同時通過簡單問題復習已有知識，為后面混合成分的探究提供了理論知識。在解決簡單問題時，教師以流程圖的形式呈現方案，也為學生設計實驗方案流程圖作鋪墊。

【創設情境】展示整理實驗室時發現的問題(如圖2)，一瓶無標簽的固體藥品放在CuSO4、Na2CO3、Na2SO4、CaCO3四瓶藥品的中間，從實驗室管理員處得知，無標簽粉末可能是其他老師在取用這四瓶藥品時，不小心把標簽弄丟了。因此，該白色粉末可能由 CuSO4、Na2CO3、Na2SO4、CaCO3的一種或幾種組成。

圖2 實驗柜中藥品

提出問題：該白色粉末的成分是什么？如何檢驗？

設計意圖：創設實驗室中的真實情境，激發學生的探究興趣，讓學生明白，化學不僅有五彩斑斕的神奇現象，更重要的是用于解決實際問題。通過情境的創設，可以培養學生的“科學態度與責任”的化學學科核心素養。

【探究活動】共三個環節，即：設計實驗、進行實驗并得出結論、反思評價。

環節1：設計實驗

在創設的情境中，需要檢驗四種物質是否存在，將四種物質分開分析，從單一物質的檢驗入手，分析需要檢驗什么物質？該物質有什么特點？需要檢驗哪些離子？選擇什么檢驗試劑？預測有什么現象？(如表2)通過以上分析，學生明確了幾種物質的檢驗試劑，從思路上搭建進一步解決問題的階梯。學生小組討論，設計實驗流程圖并拍照上傳分享(如圖3、圖4)，老師對學生分享的實驗流程圖進行點評。

圖3 實驗設計流程圖1

圖4 實驗設計流程圖2

表2 檢驗試劑及現象

環節2：進行實驗并得出結論

學生以小組為單位，根據組內討論的實驗方案進行實驗，同時記錄實驗現象，分析得出實驗結論，并將實驗記錄拍照上傳(如表3、表4)，在平板上以多選題的形式提交小組探究出的白色粉末中物質。教師選擇兩種不同實驗方案進行分享，學生通過觀看分享案例，發現先加Ba(NO3)2溶液再加稀鹽酸，與先加稀鹽酸再加Ba(NO3)2溶液，兩種方案所得結論相同。教師展示多選題的統計結果，并對未得到正確結論小組的答案進行簡要解釋。

表3 實驗現象記錄1

表4 實驗現象記錄2

環節3：反思評價

通過探究實驗，由學生小結溶液中存在碳酸根離子和硫酸根離子的檢驗方法。

設計意圖：通過設計實驗強化學生的已有理論，但只是設計實驗并不能解決現有問題，應該通過實驗驗證來得出結論。實驗過程中，還可以培養學生規范操作的實驗技能，培養學生的證據意識與尊重事實的科學態度。

【知識遷移】課堂練習完成2022年云南省初中學業水平考試化學卷第27題。題目所涉及到的物質比本節課的探究多了NaCl的檢驗，學生完成后由學生進行講評和小結氯離子的檢驗方法。

設計意圖：課堂練習多了NaCl的檢驗，學生在完成題目的過程中，需將上一環節中的實驗現象和結論結合起來，難度和能力又有所提升。通過這樣的方式進一步加強學生的探究能力，也促使學生更深入的思考。學生總結氯離子的檢驗方法，結合實驗探究時總結的硫酸根離子和碳酸根離子的檢驗方法，逐步建立起離子檢驗的思維模型。

【總結】學生對本節課所學知識和技能進行總結(如圖5、圖6)并分享。

圖5 總結1

圖6 總結2

設計意圖：通過學生自己總結，進一步鞏固本節課的知識和技能，提升學生科學探究能力，強化離子檢驗的思維模型，培養學生運用模型解決問題的能力。

5 教學反思

“物質成分的探究”實驗操作簡單，現象明顯，邏輯性較強，通過實驗可以讓學生再遇到類似探究時不再只是理論上預測現象，而是讓學生更直觀的感受到物質的檢驗和鑒別過程，加深學生對物質性質、離子共存等知識的理解。在課堂上進行設計實驗、實施實驗、總結結論的環節，培養了學生各方面的核心素養。在教學過程中，設置問題情境由簡單到復雜，給學生攻克難題的信心。整節課以科學探究步驟為主線任務，將核心知識點貫穿始終，最終以初中學業水平考試真題作為知識遷移的載體，讓學生將實驗獲得的經驗應用在題目中，但又不完全一樣，在熟悉的情境中解決新的問題，構建離子檢驗的思維模式。在整節課的探究中，學生逐步培養化學觀念、科學思維、科學探究與實踐、科學態度與責任核心素養，分析和解決問題的能力得到較大提升。