核心素养视域下初中化学科学探究复习课研究

李靓 张贤金 王锋

[摘 要]

科学探究能力是中考化学试题考查的重要目标，科学探究能力的考查不能脱离具体的内容主题进行。站在核心素养的视域下，如何开展初中化学科学探究复习课教学，提升学生科学探究能力是值得研究的课题。以“探究过氧化氢溶液反应速率影响因素”教学为例，对如何设计、组织和实施初中化学科学探究复习课进行了实践探索，并提出了相关的建议。

[关键词]

初中化学;核心素养;科学探究

《福建省初中化学学科教学与考试指导意见》明确指出，中考对科学探究能力的考查水平为“认识”，科学探究作为学习内容和目标，不孤立进行探究方法的考查，而将科学探究能力的考查落實在其他各主题的考查中[1]。那么，在初中化学复习课中如何促进学生科学探究能力的发展，帮助学生达到中考对科学探究能力的考查要求呢？这是广大一线初中化学教师都关注的问题。本文中笔者以“探究过氧化氢溶液反应速率影响因素”教学为例，对初中化学复习教学策略进行分析，探索如何激发学生探究的兴趣，促进学生形成探究思维模式，构建学生小组合作、自主探索的课堂模式，从而促进学生核心素养的培养。

一、初中化学科学探究复习课的现状分析

当前中考中化学实验探究题往往是学生很难突破获得高分的题型。有不少教师还是倾向于把科学探究复习课上成“科学探究试题讲评课”。教师在考试前对于实验探究专题的复习往往采取的是题海战术。枯燥的习题课，使得学生对于该类题型畏难心理加剧，失分严重。还有不少学生在考试的时候对这类题型直接放弃。经过调查发现学生对该类题型缺乏实际经验及整体科学探究的解题思维。无法找准探究主要问题在哪里，无法准确掌握实验原理，对实验过程仅仅记得一些支离破碎的知识点而无法将它们整合在一起。

化学是一门以实验为基础的科学，身为化学教师不仅要引导学生观察实验，还应当给学生思考的空间及动手的机会，引导学生形成化学认识视角和认识思路，发展学生的高阶思维。当学生具备了科学兴趣、探索精神、实证精神，学生会更加主动地去学习更多的新鲜知识，成绩的提升也就水到渠成了。

二、核心素养视域下初中化学科学探究复习课的实践

站在培养学生核心素养的视角下，我们认为有必要转变教师的教学方式和学生的学习方式，变革初中化学科学探究复习课的模式，实现课堂教学转型。现以“探究过氧化氢溶液反应速率影响因素”教学为例，略作探讨。

（一）教材与学情分析

本节课是在初三上学期期末阶段进行的实验专题复习课。此时学生已经学完人教版九年级上册七个单元的全部内容，其中与本节课相关的课程也学习过氧气、二氧化碳、氢气等气体的制备，在学习实验室制取二氧化碳时，学生学会根据反应物状态和反应条件选择发生装置、根据气体密度和溶解性选择收集装置，具备了一定的知识基础（图1）和方法技能（图2）。本节课不仅仅是一节复习课，同时考试说明也明确规定了探究实验是中考考试中的一项重要内容，更是为九年级下册学习做好铺垫的关键课时。下册内容难度明显比上册内容有所提升，更加侧重的是方法的教学。掌握好探究实验的方法与思路，能帮助学生在下册学习过程中，更加主动去探索与感悟知识之间的内在联系，更深层次地理解知识点、梳理知识点，使得学习过程变得有趣而灵动。

（二）教学目标及重难点分析

（1）教学目标

本节课的教学设计目标紧紧围绕新课程标准理念及考试说明要求。理解过氧化氢溶液的反应原理，探究影响该反应速率的因素，并能根据科学探究的一般过程设计实验验证，能在教师指导下根据实验目的选择实验药品和仪器，能安全操作。通过对影响过氧化氢反应速率因素的探究，初步掌握学习实验室科学探究的一般思路方法。通过影响反应速率因素的探究，体验科学探究过程，形成大胆创新、严谨求实的科学态度，体验探究过程的乐趣。通过实验方案展示与总结过程，提高合作与创新的能力，形成初步的定性到定量的思维。

（2）教学重难点

教学重点：初步掌握科学探究的一般方法以及控制变量法。

教学难点：如何设计实验方案探究影响反应速率的因素，并进行装置简图的绘制后上台展示交流。能根据同学的描述，发现不同方案的优缺点及关系。选择仪器安装并进行实验，展示与交流。在师生、生生互动中，启迪高阶思维。

（三）实验教学过程

（1）视觉盛宴——巧妙引入

[问题引入]讲台上放着一些五颜六色的液体是什么？又会发生怎样神奇的变化？

[演示实验]有趣的小实验——“魔幻灯塔”。展示：邀请两组同学（每组两位）一同上台演示魔幻灯塔实验，同时高喊“3、2、1”开始实验。

[用品介绍]我们所用的药品有：30%过氧化氢溶液、猪肝浸出液、硫酸铜、碘化钾、洗洁精、水粉。洗洁精是发泡剂，水粉起到调色效果本身不影响实验。

[提出问题]同时倒入液体后，观察到相同时间有些反应产生泡沫较多，有些较少。这体现了反应速率的不同。是什么影响了反应速率？

[再次提问]带火星的木条复燃了，木条为什么会复燃呢？

[追问]什么物质反应产生了氧气呢？反应物都是什么状态？

[演示]用烧杯盛泡沫，到学生中，将带火星木条伸入泡沫中。

[学生观察]观察到带火星的木条复燃，该气体是氧气。从而结合液体制备氧气，得出该溶液很可能是过氧化氢溶液的结论。

[学生归纳]影响过氧化氢溶液反应速率的因素可能有温度、催化剂种类、溶液浓度、溶液温度等，猜想可以是正确也可以是错误的。

[实验解析]与学生同时往等体积30%过氧化氢溶液中倒入等体积硫酸铜溶液、碘化钾溶液以及猪肝浸出液（绿色、橙色、蓝色）。此时倒入猪肝浸出液的过氧化氢溶液反应非常剧烈，迅速冲出大量泡沫、碘化钾溶液中过氧化氢溶液产生泡沫速度也比较迅速、硫酸铜溶液中过氧化氢溶液分解速度非常缓慢。通过明显的现象对比可以引导学生发现催化剂种类的不同，可能会影响过氧化氢溶液反应速率。再分别往相同浓度、相同体积的碘化钾溶液中倒入30%过氧化氢溶液、热的15%过氧化氢溶液、15%过氧化氢溶液，也能观察到30%过氧化氢溶液产生泡沫的速度有所不同，从而引导学生发现溶液浓度、温度都有可能会影响溶液的反应速率。

设计意图：通过五彩的颜色激发学生学习的兴趣，明显的现象给学生带来强烈的视觉冲击。教师引导学生学会对比不同的实验现象，发现改变不同的条件将会带来明显不同的实验结果，从而进行大胆的猜想。教师在这个过程中需要给学生思考的空间，鼓励学生大胆猜想，不管猜想是否正确都可以引导其进行探究。在充满重重疑问的情况下，不断抛出的问题串给了学生思考的方向，培养学生大胆探索、敢于质疑的科学精神，领会科学家坚忍不拔的毅力与行动力。

（2）思维碰撞——方案互评

[分组设计]请在场的小组选择一种影响因素，先设计实验方案并绘制装置简图。到学生中解答学生疑问，指导方案的设计。引导学生按照“因素选择——方案设计——解析装置简图”角度，去设计与说明。

[小组汇报]

[小组绘制实验简图 小组汇报简介 第一组：              我们小组选择的因素是催化剂种类，分别将相同体积、相同浓度的过氧化氢溶液、相同质量不同种类催化剂（二氧化锰和硫酸铜）同时加入烧杯中，观察反应快慢 第二组：           我们小组选择的因素是过氧化氢溶液的浓度。选择不同浓度的过氧化氢溶液（5%和15%），加入等量的二氧化锰，控制相同的温度，观察气球膨胀的大小进行对比 第三组：

我们小组选择的因素是催化剂的种类，分别取相同体积相同浓度的过氧化氢溶液、相同质量不同种类的催化剂，同时用注射器注入溶液，观察气体流速 第四组：

我们小组研究的影响因素是溶液的温度，分别取等质量的二氧化锰粉末，加入相同体积相同浓度但温度不同的过氧化氢溶液进行实验，观察相同时间内气体排出的体积来进行对比 ]

[问题引导]在方案中都运用到了什么方法？

[学生归纳]控制变量法，先明确探究问题，寻找多种因素，改变一个研究因素。即在研究影响反应速率的因素中，其他条件不变，控制其中一个因素不同即可。

设计意图：利用控制变量法，设计实验方案并绘制实验装置简图，给学生时间进行思考与讨论。在小组合作探讨的过程中，大胆提出自己的见解，激发学生的想象力与创造力，在实践中与理论知识相结合，使得知识点跳出书本，学习效率之高是我们无法估计的。在小组互评中，教师把握好方向盘的情况下，小组间提出意见与建议，不断优化各自的方法，在交流中掌握好控制变量法、对比、定量测定等思维方法，学会用自己的语言组织描述实验方案。

（3）百花齐放——实验展示

[小组任务]小组派代表展示实验成果、汇报你们的实验结论。

[小组汇报]

[小组实验展示 小组汇报简介 第一组：      我们小组明显观察到其他条件相同，加入二氧化锰后过氧化氢溶液反应较快，加入硫酸铜后过氧化氢溶液反应较慢 第二组：                    我们小组观察到其他条件相同，15%的过氧化氢溶液比5%过氧化氢溶液分解速率快。证明浓度的变化可以改变过氧化氢溶液的分解速率 第三组：                     我们小组明显观察到其他条件相同，加入二氧化锰后过氧化氢溶液后导管口冒出的气泡速度较快，加入硫酸铜后过氧化氢溶液导管口冒出的气泡速度较慢 第四组：                       我们小组观察到其他条件相同时，热的过氧化氢溶液反应速率越快 ]

[学生小结]小结实验结论。催化剂种类、催化剂用量、过氧化氢溶液浓度、温度等都会影响过氧化氢分解速率。

设计意图：给学生平台让学生来展示小组实验，学生的主体地位得到了充分的体现。在设计过程中学生的想象力与创造力都得到了展现，安装仪器与动手实验的过程能力得到了提升。课堂气氛达到了高潮，整节课师生互动、生生互动，学生的方案跳出固有的模型，能够根据老师的引导得到足够的空间进行展示，小组点评，培养学生批判精神。

（4）举一反三——习题设置

[习题示例]探究蜡烛在一定体积空气中燃烧时间的影响因素。

[猜想与假设]在蜡烛足量的情况下，蜡烛在一定体积空气中燃烧，影响其燃烧时间长短的因素可能有：蜡烛的粗细、蜡烛的高度、蜡烛的质地……

[设计实验]设计一个实验探究：在一定体积空气中，影响蜡烛燃烧时间长短的一种因素（可以是以上因素，也可以是自己提出的因素）。要求：設计主要的实验过程;体现所需测定实验数据或所需观察的实验现象。

（1）你想探究的一种影响因素：__________________________________________。

（2）实验设计的内容：__________________________________________________。

设计意图：通过导学案的设计，在学生为主体的探究课堂中，把控好学生课堂学习的方向，引导学生思考，对于知识的梳理起到巩固作用。在解题时能够联系生活实际，在真实情境中解决问题。将化学核心概念的迁移和应用与STSE问题的解决过程有机地结合起来，使学生能从学科价值上把握化学科学的社会功能及责任。

三、教学反思及启示

（一）明确探究思路，重视方法引导

本节课以学科核心素养培养的要求为指导思想，以对过氧化氢分解速率的影响因素的探究为载体，深入挖掘教学素材的价值，结合指导意见对学生实验探究能力的要求，有针对性地组织教学，让学生完整地体验了实验探究的全过程，目标明确，节奏流畅，思路清晰，是一堂出彩的实验课。从目标达成的角度看，学生在实验设计的过程中能结合进行教师给出的范例，运用控制变量的思想;在实验实施过程中，学生能注意实验现象的观察，以及对实验现象进行科学的分析，最终得到相对完整的结论，也形成了运用控制变量法进行实验探究的大致思路，说明整个教学过程中对学生证据推理与模型认知素养的培养是相对成功的。

（二）巧设真实情境，活跃课堂气氛

从教学流程来看，通过充满视觉震撼的“魔幻灯塔”实验激发学生兴趣，引导学生发现问题，进而启发学生做出猜想，结合猜想设计方案，根据方案实施实验，观察实验得出结论，整个过程行云流水，环节完整。在方案设计的环节中，给了学生充分的时间进行思考和讨论，并参与到学生的讨论当中，适时适度地引导学生，形成了活跃的课堂氛围，学生参与度高。在方案分享环节中，结合问题串引导学生梳理思路，注重对学生不同思路的分析与肯定，让每个学生都感受到自我价值的实现，对培养学生的探究能力与创新精神有较积极的影响。值得一提的是，本节课的教学中，既有像配注射器的橡皮塞这样的自制教具，也有自己录制的关于实验安全的微课，配合电子白板、投影仪等媒体工具，丰富了教学资源，提升了课堂效率。

（三）合作探究学习，提升思维训练

新课程标准明确学生在探究实验过程中应认识到科学探究既需要观察和实验，又需要进行推理和判断，以及合作与交流在科学探究中的重要作用[2]。本节课以课本实验入手，着力使学生体验科学探究的过程，尤其在实验方案的设计过程中给出了充足的时间，合作探究的学习方式得到充分运用，探究的味道也比较浓厚。最后进行的提升环节，通过定量实验在科研期刊中的使用，引导学生形成初步的定量思维，也是对学生能力的一个提高。建议学生进行方案设计之前将设计要求进一步明确化，在完成方案设计和交流之后，或者在整节课结束之前，跳出过氧化氢分解这一具体案例，用精练的语言对控制变量法的基本模型、核心要点以及实验探究的一般步骤进行梳理，提取出实用性更广的方法模型，并以课后作业等形式，让学生对控制变量思想进一步消化吸收。

四、结语

在一节有效的探究课堂结束之后并不意味着课程的结束，机智的教师会懂得教会学生举一反三。运用类似的探究思路继续进行探索，学无止境。教师应当明确新课标背景下以核心素养为核心，启发学生自主进行探究实验教学的重要性。课前，可以给学生布置任务，提前预习、搜集资料、自制家庭小实验、微课学习等内容，给学生明确的学习目标，为高效课堂做足准备。课堂上，改变以往灌输式教学方法，用心备好每一节复习课，安排好课堂节奏，把更多的時间留给学生归纳与整理。最终能建构认识、设计方案;基于理论实验，说明假设与证据之间的关系;对实验结果给出合理评价，并修订方案，说明假设、证据与结论之间的关系，启迪学生高阶思维[3]。

[参 考 文 献]

[1]福建省教育厅.福建省初中化学学科教学与考试指导意见[Z]，2017.

[2]中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[3]郑长龙，孙佳林.“素养为本”的化学课堂教学的设计与实施[J].课程·教材·教法，2018（4）.

（责任编辑：张华伟）