核心素養視域下初中化學對比實驗的運用與思考

李雪峰

摘要：對比實驗在初中化學教學中占有重要地位，教師在新課改的大環境下應多思考如何更好地利用對比實驗豐富化學課堂教學，將三維目標轉化為核心素養目標，更好地培養學生科學探究的精神，展現化學課程學習對學生發展的重要價值。通過分析對比實驗的重要性以及對比實驗與核心素養的關系，提出了相應策略。

關鍵詞：初中化學；實驗教學；對比實驗；核心素養

《義務教育化學課程標準（2022年版）》（以下簡稱為新課標）產生于“雙減”的大背景下，重在培養學生的核心素養，為學生的未來奠基。核心素養的提出要求淡化學生對知識的機械儲備，并強調學生在獲取知識的過程中形成的內在能力?；瘜W學科落實核心素養的有效手段之一就是運用實驗教學，而對比實驗就是化學實驗的一種[1]。

一、對比實驗的重要性

新課標提出了從“化學概念”“科學思維”“科學探究與實踐”“科學態度與責任”四方面來培養學生的核心素養。目標要求要切實保證學生的必做實驗，提高學生探究實踐能力，發展科學思維、創新精神與實踐能力，用批判性和創造性思維養成科學態度與社會責任，為學生終身發展奠定基礎。運用好化學實驗教學能更好地落實對學生核心素養的培養。

化學是一門以實驗為基礎的科學，運用好實驗是學生學好化學最有力的手段之一。實驗方法可以從不同角度進行分類，如定量實驗和定性實驗，單組實驗和對比實驗等。其中的對比實驗是指設置兩個或兩個以上的實驗組，通過學生觀察對比實驗的現象、比較分析實驗結果，來探究各種因素與實驗對象的關系。對比實驗可以讓學生在對實驗現象和過程的比較中來進一步探索實驗的本質和規律，能夠化抽象為直觀和形象，有效提升教學效果[2]。對比實驗可以更加直觀地展現出不同因素如何影響實驗現象、結果，前后實驗對比分析使學生科學思維得以拓展，形成強烈的科學探究欲望，更好地培養學生的科學態度，從而達到提升學生核心素養的目的。

二、對比實驗的運用策略

初中化學教材中安排了大量化學實驗，其中有很多對比實驗貫穿整個化學教學過程中。如：“對吸入的空氣和呼吸氣體的探究”“某些可燃物如碳、硫等分別在空氣和氧氣中燃燒”等兩個實驗進行對比；“探究金屬和酸反應驗證金屬活動性順序”等多個實驗進行對比；“探究二氧化錳是過氧化氫溶液反應的催化劑”等多次實驗進行對比；“探究可燃物燃燒的條件”“探究鐵生銹的條件”等多因素的實驗。教師作為課堂教學的引領者，備課過程中應充分研究新課標，將對比實驗的運用發揮出最大功效，從而提升學生的核心素養。

（一）形成基本概念

新課標中的第一個目標要求是形成化學概念，解決實際問題?；瘜W實驗可以激發學生對物質世界的好奇心，而對比實驗對學生理解基本化學概念的形成有著直觀形象的幫助。

在“探究二氧化錳是過氧化氫溶液催化劑”的實驗過程中，首先只取少量過氧化氫溶液于試管中并伸入帶火星木條，學生觀察到木條并沒有復燃；繼續向過氧化氫溶液中加入二氧化錳并伸入帶火星的木條，發現溶液中有大量氣泡冒出且帶火星木條復燃。學生可以通過小組討論猜測產生上述兩個對比實驗現象的原因，此時答案不唯一，多數學生會猜測是因為二氧化錳碰到過氧化氫后，二者反應生成了氧氣。而結論到底如何，可以繼續做對比實驗：當溶液中無氣泡冒出時，繼續向試管中加入過氧化氫溶液，并伸入帶火星木條，發現溶液中仍有大量氣泡冒出且帶火星木條復燃。反復如此，現象相同，這時再進行交流討論，學生不再認為過氧化氫與二氧化錳發生反應，因為過氧化氫一直加，二氧化錳卻沒有再加入，氣泡會隨著過氧化氫的加入一直增加，二氧化錳并沒有明顯的減少，這樣的對比實驗引發了學生的深度思考。那二氧化錳是否改變了？學生在教師的引導下稱量反應前后二氧化錳的質量，驚奇地發現二氧化錳的質量并沒有改變，由此教師總結出一個新的概念“催化劑”，學生恍然大悟。

多次對比實驗，使學生形成了概念的提煉思維，同時教師總結反復加入過氧化氫都可以快速產生氧氣的實驗，進一步鞏固了學生對概念中“化學性質”沒有改變，使學生對概念的理解得到提升，并聯系生活中橡膠中加入催化劑可以減慢橡膠老化這一化學變化，使學生頭腦中概念不斷深化，為解決實際問題奠定良好的基礎。

（二）培養思維能力

新課標中的第二個目標要求是發展科學思維，強化創新意識。良好的教學成果并不是看學生掌握了多少知識點，而是學生能否在知識體系的形成過程中培養科學思維。教師巧妙地設計對比實驗，可以使學生碰撞出思維的火花，提升學生解決問題的能力和創新意識。

通過上述對比實驗，使學生在探究實驗過程中基于事實與邏輯進行獨立思考和判斷，對于不同信息、觀點進行深度挖掘，逐步提升提出創造性見解的能力。

（三）突破教學難點

新課標中的第三個目標要求是經過科學探究，增強實踐能力。實驗是學好化學的必要手段之一，化學實驗教學可以幫助學生形成一定的知識體系，但某些單一的實驗并不能說明問題的本質，只是建立在淺層的結論性驗證，如果想從本質入手，讓學生更加深入地理解知識本身的原理，可以設計對比實驗來突破教學難點，增強學生的實踐能力。

八年級下的知識學習學生已經掌握碳酸能使紫色石蕊溶液變紅，在九年級認識酸的化學性質過程中，通過實驗教學，學生很容易總結出：酸溶液都能使紫色石蕊溶液變紅。而到了九年級就需要學生從本質上認識反應的微觀過程，所以酸溶液中的什么粒子能使紫色石蕊溶液變紅是探究的難點，只靠酸溶液與紫色石蕊溶液接觸這一個實驗并不能說明問題，就可以利用對比實驗來突破難點。首先需要學生交流討論酸溶液中到底有什么粒子。教師可以以稀鹽酸為例，設計環環相扣的問題鏈：溶液中有氫離子、氯離子、水分子，是什么粒子使紫色石蕊溶液變紅？怎么證明呢？學生會想到是氫離子。教師繼續提出問題：其他含氫離子的溶液，如稀硫酸，稀硫酸中有氫離子也能使紫色石蕊溶液變紅，但稀硫酸中還有硫酸根離子和水分子，難道不是它們使紫色石蕊溶液變紅嗎？學生再次交流討論，改變設計思路，不證明氫離子能使紫色石蕊變紅，而是反向證明稀鹽酸中的氯離子和水分子不能使紫色石蕊溶液變紅，需要找到一種溶液里面有氯離子和水分子但沒有氫離子，即分別向稀鹽酸和氯化鈉溶液（不含氫離子）中加入紫色石蕊溶液，氯化鈉溶液中的鈉離子、氯離子、水分子都不能使紫色石蕊溶液變紅，所以可以得出結論是稀鹽酸中的氫離子使紫色石蕊溶液變紅。

學生經歷了對比的實驗探究的過程，提高了科學探究的能力，學會了如何利用對比實驗分析解決探究中的難點。

（四）培養嚴謹態度

新課標中的第四個目標要求是養成科學態度，具有責任擔當。對比實驗更容易培養學生的主觀能動性，大膽質疑、嚴謹求實的科學態度。多問個為什么或者多思考實驗探究真正能得出的結論，有時會有意外收獲。

在“探究鐵生銹的條件”實驗中，教材設計了三個實驗：鐵只與蒸餾水接觸、鐵只與空氣接觸、鐵既與蒸餾水接觸又與空氣接觸。這種多因素的實驗思路在用“石蕊小花探究二氧化碳能與水反應”以及“探究可燃物燃燒的條件”的實驗中都涉及過，而且學生也在第二單元掌握過鐵生銹屬于緩慢氧化反應，所以在這個探究實驗中，大部分學生能很自然地聯系前面所學內容探究出正確結論：鐵與氧氣和水同時接觸能生銹。但是有位平時細心、愛思考的學生提出了自己的質疑：空氣中除了氧氣，還有氮氣等其他氣體，這個實驗并沒有去證明是氧氣而不是空氣中的其它氣體與鐵和水反應。質疑聲音的發出也引起了其他學生的思考。學生討論后一致贊同，可以將實驗中的空氣更改為氧氣，并且在鐵同時與水和氧氣接觸的試管口塞上橡膠塞，以防止空氣進入試管中影響實驗結果。

學生在實驗過程中借助對比的思想，不僅能得出結論，還能主動思考是否還有其它因素影響實驗結果。學生有著嚴謹的科學態度，敢于提出自己的觀點，這是真正意義上的思考，這樣的精神與品質難能可貴，教師要充分給予肯定和保護[3]。

作為義務教育的教師，不能只為教授學生知識而把學生的興趣、思想扼殺在萌芽中，應該認真學習貫徹新課標的核心素養，在實驗教學中認真思考研究，帶動學生，培養學生的科學探究精神和批判性思維。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2022 年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2022：5-9.

[2] 馬守國.對比實驗在初中化學教學中的運用[J].當代家庭教育，2022（24）.

[3] 于海玲.例談對比實驗在初中化學復習中的應用[J].中學化學教學參考，2023（12）.

見習編輯/張婷婷