基于化学核心素养的高中生自主探究能力的培养

广东实验中学(510375)

范 娅●

基于化学核心素养的高中生自主探究能力的培养

广东实验中学(510375)

范 娅●

以碳酸亚铁的制备探究为例，展示了如何根据学生在课堂上提出的问题进行探究，在探究中培养高中生的化学核心素养和自主探究能力.

自主探究；化学核心素养；碳酸亚铁

一、化学核心素养

什么是核心素养呢？北京师范大学林崇德教授指出：“核心素养是学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终生发展和社会发展需要的必备品格与关键能力.”它是关于学生知识、技能、情感、态度、价值观等多方面要求的综合体；它指向过程，关注学生在其培养过程中的体悟，而非结果导向；同时，核心素养兼具稳定性与开放性、发展性，是一个伴随终生可持续发展、与时俱进的动态优化过程，是个体能够适应未来社会、促进终生学习、实现全面发展的基本保障.

笔者认为核心素养是指学生借助学校教育所形成的解决问题的素养与能力.

化学作为一门基础性、实用性以及创造性较强的学科，在漫长的发展过程中，化学科学积累丰富知识的同时，也积淀了化学家认识物质、改造物质和应用物质的思想观点、科学方法、思维方式等.很显然，化学科学承载着丰富的教育价值，化学教育根植于化学科学，必须彰显化学科学的魅力和特征，只有这样，化学教育才有生命力，才能促进学生化学核心素养的发展.

二、关于自主探究能力

从化学核心素养的构成体系中，不难发现学生自主探究能力的培养是化学核心素养的重要组成部分.新课程改革倡导探究性学习和自主学习，其目的是让学生像科学家一样去探索问题，学习科学研究的方法，培养学生的观察、思维、操作、想象能力，让学生积极主动去获取知识，激发兴趣，培养创新精神和实践能力.

那么如何在教学中培养学生的自主探究能力？笔者认为在课程的实施中，学生自主探究能力的培养依赖于教师有意识的按照学生知识获得和能力形成的规律，去创设适宜的教学情景，或者提出有探究价值的问题激发学生兴趣.情景的创设和问题的提出并不需要教师们刻意的设计或者安排，有的时候基于习题中的问题，或者学生提出的问题，老师们就可以引导学生进行探究.本文以学生习题中遇到的关于碳酸亚铁的制备问题为例展示如何在教学中培养学生的自主探究能力.

三、教学案例的展示分析

1.基于学生提出问题的问题，创设情境(见表1)

表1 情境创设1

学生表现：

生2：也可能会发生双水解，生成Fe(OH)2和CO2气体.

教师针对两位同学的回答，提出表扬，进而提出新的思考，我们可以通过计算得出会有FeCO3沉淀，那么大家能不能通过粗略的计算来验证一下是否会有Fe(OH)2沉淀呢？

教师巡堂发现，同学们都能计算出来混合后溶液中Fe2+的浓度，对于OH-浓度，不知如何下手，教师在这个时候给予提示：请大家思考一下，对于一个反应能否发生或者反应的程度怎么样，我们可以从哪个角度来判断？

学生齐声回答：平衡常数可以判断

在计算过程中学生能写出以上平衡的常数的表达式，但是无法找到与之相关的量或者浓度进行计算，教师进一步引导，学生思考：当我们无法计算出某个平衡的平衡常数的时候，我们是不是可以找出与之相关的几个平衡来计算呢？

学生受到启发，找出 与这个平衡相关的几个平衡，并查阅平衡常数

K=K1K2K3=6.02×103

学生通过计算发现产生Fe(OH)2沉淀的程度也较大，所以判断也会有Fe(OH)2的沉淀.那么到底反应现象会是怎么样呢？教师演示实验，见表2.

表2 教师演示实验

教师提出问题：为什么几乎看不到FeCO3的沉淀？

生：碳酸钠碱性太强，所以会有较多的Fe(OH)2

教师继续追问：那要怎样改进一下实验

学生提出用浓度较低的Na2CO3溶液，设计表3所列实验进行验证

表3 学生探究实验1

教师引导学生总结：用FeSO4与Na2CO3制备FeCO3是可行的，但是控制不好量会有的较多Fe(OH)2杂质产生，学生总结是因为 Na2CO3碱性太强.

学生提问：那么我们是否可以在硫酸亚铁溶液中加入一定量的硫酸降低碱性呢？

实验改进：见表4.

表4 学生探究实验2

教师：为什么会出现这样的现象呢？

学生思考：酸性太强，碳酸根直接与氢离子反应生成二氧化碳跑走了，看来酸性太强也不行.

2.提出新问题创设新情境并继续引导学生进行探究(见表5)

生3：要减少Fe(OH)2的沉淀的产生，我们就要减少OH-离子的浓度，其实就是溶液的碱性需要降低.

生6：我们可以用刚才的计算方法来试着计算一下啊

有了刚才计算的基础，学生很快就能写出总反应并找出与之相关的平衡并查阅资料进行计算，过程如下：

如果生成Fe(OH)2，那么反应应为

与这个平衡相关的几个平衡

如果生成FeCO3反应应为：

与这个平衡相关的几个平衡：

K5=K6K7K8=3.41×106

学生总结：通过计算发现，反应生成FeCO3沉淀的程度很大，利用碳酸氢盐与硫酸亚铁盐来制备碳酸亚铁是可行的.

生4：那么到底是选用碳酸氢钠、碳酸氢氨还是碳酸铵呢？

生5：肯定选用碳酸氢氨

教师：为什么呢？

生7：因为碳酸氢铵碱性最小，还有碳酸根

学生笑声嘀咕：这几种盐的水解程度都没计算，怎么知道酸碱性呢？

生8：有pH试纸，测一下不就知道了么.

学生用pH试纸测定0.1 mol/L的碳酸氢钠、碳酸氢氨和碳酸铵的pH.通过实验，同学们最终决定选用碳酸氢铵与硫酸亚铁反应尝试着制备碳酸亚铁沉淀

并设计了表6所列实验方案

表6 学生探究实验3

教师提问：为什么没有现象呢？

学生疑惑不解，教师引导：我们顾及了溶液的碱性，但是大家也许忽略了要产生沉淀，必须要满足什么条件呢？

学生恍然大悟：达到沉淀的Ksp才会有沉淀.

学生：哦，可能是碳酸氢氨浓度太低了，电离出的碳酸根浓度更低，所以就没有沉淀.

学生进行实验(见表7).

表7 学生探究实验4

3.总结归纳拓展，产生新的问题给学生课后探究

教师总结：FeCO3的制备，用FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，得到含FeCO3的浊液.请同学们思考得到FeCO3的浊液后如何得到干燥的FeCO3沉淀，同时大家课后查阅资料设计实，验探究碳酸亚铁的性质.

四、教学反思

通过以上案例我们发现，整个教学过程中，教师只是一个引导者的角色，只是给予适当的信息并且通过创设教学情境，提出问题来激发学生思考探究的欲望，学生在整个教学活动中也会不断有新的问题的涌现，而学生提出的问题都通过实验或者理论计算加以验证，解决，学生在这个过程中还复习了各个物质的性质，盐类水解，电解质电离，沉淀溶解平衡等相关知识，提升了学生对化学平衡的理解和应用能力.课堂上学生可以大胆的猜测，提出假设，课堂活跃，学生讨论激烈.在不断的自主学习过程中学生既习得了知识，又培养了独立思考，自主探究的能力.

[1] 林崇德 . 21 世纪学生发展核心素养研究 [M]. 北京：北京师范大学出版社，2016.

[2]毕华林，万延岚.化学的魅力与化学教育的挑战[J].化学教学，2015(5)： 3-7．

[3]邢玉琴，娄兆文.中学化学探究式教学的问题与对策.教育教学论坛，2016(3)：232-233.

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