基于学科素养培养的初中化学情境教学——以“常见的碱”教学为例

郑婷婷 张贤金

福建省福安市范坑中学(355013) 福建教育学院化学教育研究所(350025)

在一线教学实践中，面对刚刚接触化学的学生，作为学生们学习化学的启蒙教师，笔者经常会遇到学生问：“老师，为什么我们需要学习化学？”对于这个问题，笔者认为，如果直接告诉学生“因为中考要考化学”，那么学生并不会信服。学生提出的这个问题实际上涉及到的是初中化学的学科特质和学科价值的问题，也就是学习化学对于学生一生的工作、生活和学习有什么帮助的问题。高中阶段目前已经提出了化学学科核心素养这个概念。初中阶段目前还没有明确提出学科核心素养的概念。初中化学阶段目前提得比较多的是科学素养和学科素养。有研究认为，学科素养的构成要素主要包括：学科知识、学科方法、学科思维、学科能力和学科价值。学科素养的培养需要在具体的知识的学习中，在特定的情境中，才有可能落地。“常见的碱”是人教版9年级《化学》第10单元课题1第3课时的教学内容，蕴含丰富的学科素养培养素材，是学科素养培养的良好载体，笔者尝试以该课时为例，从学科知识、学科方法、学科思维、学科能力、学科价值等5个维度分析化学学科素养如何在课堂教学情境中落实。

1 利用视频信息，强化学科知识

学生所学的化学知识最终要回归于生活实践、生产中，为此创设如下情境，让学生从视频信息中归纳整理本节课所学知识，感受如何将课本知识应用到真实的生产过程中，让知识不仅仅停留在课本上，形成知识与实践的结合。

情境1：观看皮蛋的制作过程，归纳皮蛋制作过程涉及到的化学方程式。

学生总结出制作皮蛋过程的化学方程式有：①高温煅烧石灰石，得到生石灰；②用生石灰制取熟石灰(氢氧化钙)；③氢氧化钙与纯碱溶液的反应；④氢氧化钙与草木灰(主要是碳酸钾)的反应。

通过情境增强学生对化学知识的综合应用能力，同时为后面的学习做好铺垫。

2 体验实验过程，培养学科方法

授人以鱼不如授人以渔。通过学习化学学科的学习方法，培养学生从化学的视角认识事物、解决问题的能力。本课时教学中引导学生学会用观察、归纳、对比等方法认识物质，同时建立已学知识和新知识的联系，构建系统学科知识。为此笔者设计如下情境。

情境2：教师演示人教版课本实验10-5和实验10-6，引导学生观察归纳得出氢氧化钠和氢氧化钙的物理性质和部分化学性质。在演示实验中，学生能清楚地观察到氢氧化钠的潮解、触摸烧杯外壁能感受到氢氧化钠溶于水放热的现象。氢氧化钠的潮解和溶于水放热的现象调动起学生探究氢氧化钠的欲望，也为以后描述类似实验现象奠定基础。

情境3：展示氢氧化钠腐蚀鸡爪图片、氢氧化钠用于肥皂、石油、造纸、纺织、印染等工业的图片，以及氢氧化钙在建筑、配制波尔多溶液等方面用途图片。通过图片展示，让学生了解到氢氧化钠和氢氧化钙的具体用途，开阔学生视野。

通过情境2和情境3让学生绘制氢氧化钠和氢氧化钙的俗称、物理性质及用途的对比表格。在比较、分析、归纳等方法上，进一步激发学生化学思维，从而构建化学知识体系。

3 演示微观动画，激发学科思维

化学学科的学习不仅要从宏观上理解物质的性质，更要从微观上明白为什么物质具有这些性质。为帮助学生理解酸、碱的性质，就要从微观上认识酸、碱的组成和结构，笔者在这里设置如下情境。

通过情境4,学生从微观层面上对上述四种溶液的组成进行对比、分类、归纳，得到稀盐酸溶液和稀硫酸溶液中都含有H+，而氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液中都含有OH-。结合酸、碱的化学性质知识点，切换宏观、微观、符号三重表征，建构学生“结构决定性质，性质决定用途”的观念，逐步建立宏观和微观模型思维。

4 设计实验探究，发展学科能力

本节课采用氢氧化钠与二氧化碳反应作为学生探究实验。笔者在执教过程中通过设置4个小问题，引导学生进行实验探究。课前将所需试管标成A、B两类，上课时标有A的试管中加入氢氧化钙溶液，标有B的试管中加入氢氧化钠溶液。

问题1：如何辨别出氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液呢？

问题2：试管B中的氢氧化钠溶液和二氧化碳发生反应了吗？

问题3：如果氢氧化钠和二氧化碳发生了反应，那会生成什么物质呢？

问题4：如何设计实验证明氢氧化钠溶液和二氧化碳发生了反应？

有关问题1，学生提出可以向2个试管中吹气。请2个学生到讲台上利用吸管分别向2支试管中吹气。部分学生认为问题2没有反应，此处学生意见出现了分歧，这个问题值得我们去探究。问题3的设置是培养学生通过类比氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙推测氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠。问题4是让学生分组讨论、设计实验方案。对学生所设计的方案进行分类,大致有两类，第一类是反应物的消耗，第二类是生成物的生成。设计第一类方案的学生比较多，归纳如下。

方案1：如图1，分别往系有气球的二氧化碳集气瓶中滴加等体积的水和氢氧化钠溶液，观察实验现象。

现象：观察到2个气球都变大且滴加氢氧化钠溶液的气球变大程度比滴加水的气球大。

方案2：如图2，连接好装置，分别向2个二氧化碳集气瓶中滴加等体积的水和氢氧化钠溶液，反应后，打开止水夹，观察实验现象。

现象：打开止水夹，观察到滴加氢氧化钠溶液的烧杯中水倒流，滴加水的装置无明显现象。

方案3：如图3，将2支装有二氧化碳的试管分别倒扣到等体积的水和氢氧化钠溶液的烧杯中，观察实验现象。

现象：倒扣在氢氧化钠溶液中的试管液面上升比倒扣在水中的试管液面上升的高。

方案4：如图4，将二氧化碳通入到饱和的氢氧化钠的乙醇溶液中，观察实验现象。

现象：产生白色沉淀。

方案5：如图5，将二氧化碳与氢氧化钠反应后的溶液B分成两等分，分别滴加等量的水和稀盐酸，观察实验现象。

现象：滴加稀盐酸的试管产生气泡，滴加水的试管无明显现象。

方案6：如图6，往滴加酚酞的氢氧化钠溶液中通入二氧化碳，观察实验现象。

现象：溶液由红色变为无色。

学生能较好地完成方案1、2、3，方案4和方案5需要教师给予学生提示。在方案4中给予学生提示：前面的几种方案我们是通过反应物二氧化碳的消耗，产生压强的变化来推测出二氧化碳与氢氧化钠溶液发生了反应，那能不能通过生成物的生成来验证二氧化碳与氢氧化钠溶液发生了反应呢？通过类比二氧化碳和氢氧化钙溶液反应生成的碳酸钙难溶于水，我们找到一种碳酸钠难溶于其中的物质乙醇。已知25 ℃时，氢氧化钠在乙醇中的溶解度为17.3 g，25 ℃时,碳酸钠在乙醇中的溶解度小于0.01 g，得到碳酸钠难溶于乙醇。学生根据教师的提示能设计出方案4。方案5中教师给予学生提示：碳酸钙可以和稀盐酸发生反应，是否可以往二氧化碳和氢氧化钠反应后的溶液中滴加稀盐酸呢？如果滴加稀盐酸会出现什么现象呢？学生设计出方案5，并通过实验来验证。

通过方案4和方案5对于生成物的提示，有一组学生提出方案6：往二氧化碳和氢氧化钠反应后的溶液中滴加酚酞，如果酚酞由红色变为无色，说明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应。这位学生的设计思路非常好，能够用酸、碱的分类思想来设计。但是由于学生还没有学过盐类物质的性质，不知道碳酸钠溶液呈碱性也可以使酚酞变红。笔者当场让这组学生到讲台前进行演示，取少量二氧化碳和碳酸氢钠反应后的溶液，向其中加酚酞，酚酞变红。而不是之前预想的“溶液由红色成为无色”，讨论发现酚酞变红是因为生成物碳酸钠以及可能没有反应完的氢氧化钠溶液引起。所以方案6是学生在课堂上的生成性问题，属于错误方案。

整个实验过程效果很好，学生在实验操作过程中基本没什么问题。在设计实验方案时出现的问题有：(1)设计时缺少对比实验；(2)缺乏控制变量思想。以上情境主要通过创设二氧化碳是否可以和氢氧化钠发生反应的问题情境，引发学生分析问题；利用类比氢氧化钙和控制变量的方法，设计实验方案，并加以验证，从而培养学生的实验探究和创新能力。

5 利用实物用途，建构学科价值观

化学来源于生活又服务于生活，为拉近化学学科与学生生活间的距离，引导学生利用“化学的眼睛”观察身边的事物，体验学科价值，为此笔者设计如下情境导入。

情境5：展示一包方便火锅加热包，让学生猜想方便火锅加热包里面主要成分是什么，引导学生解读加热包说明书。随后让学生上台演示：往烧杯中加入适量水，放入加热包观察烧杯前后温度的变化，验证加热包里面主要成分生石灰的性质。

学生观察实验后可以得到生石灰与水反应放出热量，通过讨论得到生石灰与水反应生成氢氧化钙，并理解生石灰可作干燥剂等用途。通过情境让学生感受到化学知识在我们生活、生产中的应用，从而培养学生的学科价值观。

综上所述，初中化学教学中学科素养的培养是一个漫长的过程，在具体教学情境中学科素养的5个要素并不是孤立存在的，而是相互联系的。只有教师不断挖掘教材、联系生活实际、提高自身水平，有意识地将学科素养落实于每节课的教学中，才能使学生学科素养得到有效的提升。