以实验探究培育初中生化学学科核心素养

【摘要】本文论述培育学生化学学科核心素养的途径，认为教师应重视探究思路植入、改进探究实验设计、拓展课外实验探究、利用实验探究习题强化学生科学态度能力，促进学生创新精神、社会责任意识以及科学态度能力的养成。

【关键词】实验探究 学科核心素养 初中化学

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2020）06A-0141-02

“实行探究式的学习过程与方法”是现用科粤版九年级化学教材编写修订的原则之一，“让学生主动地体驗科学探究过程，在探究实践中培养创新精神和实践能力”的思想贯穿于整个教与学的过程中，“探究”成为教材的高频词。化学学科核心素养，是学生通过化学学习而逐步形成的、能适应终身发展需要、能符合社会发展需要的正确价值观念、必备品格和关键能力。化学是一门以实验为基础的学科，开展实验探究能帮助学生巩固知识、提高思维能力、培养学科核心素养。

一、重视探究思路植入，激发实验探究兴趣

学习化学之前，学生对探究的一般规律缺乏系统了解，探究的思路和步骤是没有章法的。思路植入指通过具体的实验例子，让学生了解并领悟探究的方法与过程，激发学生的思考与兴趣，由此形成探究的思路与思考方法，并运用于整个初中化学学习阶段。

在第一章第四节“物质性质的探究”教学中，探究兴趣的启动、思维方式、思路步骤可作为教学重难点，期待学生与“探究”的第一次遇见时烙下深刻的印记。在“铜片加热”实验中，学生观察铜片变黑现象不存在困难，也能很快给出猜想：铜片变黑是因为铜与空气中的氧气发生了反应，但进一步猜测其他可能性时，学生往往打不开思路，教师这时候不能急于推进教学而直接告诉学生实验现象产生的其他可能性，而是要预留充足的时间让学生讨论交流，使其在相互“碰撞”中打破固有思维。铜片变黑，会不会是烟熏？若是，能用什么办法证明？待冷却后用布擦拭吗？如果我们不让火焰直接接触铜片，就不会有烟熏的可能了，铜片还会变黑吗？说明什么？对于这些问题，学生在探究之前都不会去思考，更没有得到重视，但这正是探究的关键，也是激起学生实验思考和兴趣的兴奋点。实验中，当我们假设“铜片加热时是与空气中氧气发生反应”，那有没有办法让铜片隔绝空气加热观察其变化？课本的方法之一是用金属铝箔严密包裹铜片，赶走空气，加热后冷却，学生对这实验充满了好奇与期待，感受到“假设预测”与“实验验证”的逻辑呼应与印证。经过实验，学生已经明确铜片在空气中加热是与氧气发生了反应。教师抛出问题：反应生成黑色的物质是什么？师生收集黑色物质在小试管，滴加稀盐酸，震荡时形成黑色的悬浊液，学生观察到稍做静置黑色物质与溶液分层，经过加热后，黑色固体溶解于溶液中，形成蓝色的溶液。学生彻底相信并证明铜片在空气中加热时与氧气反应生成了黑色新物质。教师引导学生由实验梳理归纳探究过程的思路与步骤：观察与问题——假设与预测——实验与事实——解释与结论——反思与评价——表达与交流，经过实验的一步步推进分析，探究的思路就深刻植入学生的思维脑海中，为后面的学习奠定基础并激发探究兴趣。

二、改进探究实验设计，培养辨析、创新精神

化学学科学习中，学会用辨析的观点去分析和创新实验是一种可贵的学科素养，也是学生终身发展必备的思维品格。在教学中，以课本实验为蓝本组织学生进行辨析探究并改进实验设计，是学科素养培养的重要过程。

例如第二章第一节“空气的成分”中氧气含量的测定实验，课本介绍的装置和步骤都较简单，但其中有很多值得探究和讨论的点。学生初学化学，不能很好地领会由于气压变化导致的水倒吸现象，教师可以增加实验：将一支大试管倒立在装有较多水的水槽中，感受试管中空气气压的存在。接着，教师链接课本第30页的装置图，将燃烧匙换成50mL注射器，保持装置气密性良好，向上拉动注射器时，观察到水注入广口瓶内，引导学生思考原因：广口瓶内的气压发生了什么变化？在接下来的白磷燃烧实验中，观察到“放热，产生大量的白烟”，教师引导学生思考广口瓶里发生什么变化——氧气被消耗、白烟是因为生成的五氧化二磷是固体小颗粒，当冷却到室温，瓶内气压减小，打开止水夹时水倒吸到广口瓶并约占五分之一。实验热热闹闹完成了，结论也与课本吻合，笔者突然问学生：“这个实验的装置设计是不是最理想的？大家在操作上有什么想法吗？有什么小建议吗？”学生觉得很奇怪，课本的实验设计难道还有不理想的？学生议论一会儿，有学生说：“我觉得白烟弥漫挺呛人的，这个能改进吗？”“若转移燃烧匙时动作不够快，会不会导致瓶内氧气耗不完呢？”“可是不点燃，白磷能在瓶内自己燃烧吗？”“如果氧气没耗尽，会是什么结果呢？”“如果有结果偏低的情况，是不是也有偏高的情况呢？”七嘴八舌中，学生进入一种对比辨析、优化变通、探究创新的情境中，经历着在观察、思考、假设、验证、评析和反思中汲取化学知识的过程，体会到课本的实验装置也不一定是最理想的，不同的实验设计各有优缺，学会用辨析对比的方法改进实验、启发思维、激活创新潜能，实现核心素养的提升。

三、拓展课外实验探究，形成社会责任意识

新课标提出“化学与社会生活实际有着广泛而紧密的联系”，教师需根据教材内容，拓展课外探究，丰富学生社会生活实践，让学生回归社会生活，了解化学学科在不断发展的社会中对提高人们生活质量起到的重要作用，感受社会面临的资源、材料、环境、健康等严峻问题，从而形成社会责任感。

例如第四章第一节《我们的水资源》“水的净化方法”，实验操作比较简单，学习内容贴近生活，设计课外探究有利于学生建立化学与社会生活密切相连的意识。每个实验小组拿到一瓶模拟的野外泥浆水，从家庭生活中取材进行沉淀法、过滤法、蒸馏法净化水探究。学生往混合液加入明矾或白矾搅拌，近距离观察浑浊物静置沉淀的现象;利用倒置的矿泉水瓶或其他材料制作过滤柱，将炭粉、沙子、纱布、棉布从下至上依次组装，往过滤柱中慢慢倒入浑浊的水，学生根据过滤需要和过滤效果进行不断调整和尝试，如考虑能过滤的物品、物品厚度、物品放置的顺序等;利用家里的厨具等进行蒸发实验，学生近距离观察到水蒸发后留下的固体杂质，同时动手熟悉蒸发的操作，获得课堂演示实验无法比拟的学习效果;为了得到纯净的水需通过蒸馏方法，学生通过将过滤水加热至沸腾，收集蒸气的冷凝水;对比过滤水与蒸馏水的外观区别，明确生活中“无色无味澄清的液体就是纯净的水”是错误的判断，感受化学在生活中的应用。

除了动手实验制取蒸馏水，学生还可以通过上网查资料等方式了解本市污水处理情况和自来水厂的生产流程等，使学习不局限于教科书中，让学生保护环境、保护水资源等社会责任感油然而生。

四、利用实验探究习题，强化科学态度能力

实验探究题是中考重要题型，是对学生初中化学学习探究能力考核的重要方式，题目一般以实验切入，模拟科学探究的过程，从情境观察、问题思考、猜想预测、实验记录、反思拓展这几个环节进行构建，这种题型信息量大、知识面广、面孔新且文字多，要求学生对实验探究有自己的思考，尤其是善于从信息中寻找解题的思路和方法，文字表达要求科学、严谨、简洁。因此实验探究题的难度大、易失分，对学生学科素养有着较高要求，是化学中考的一个难点。教师在中考复习中要重视此类题目，积极开展专题训练，使学生发展探究思维、培养严谨科学态度、提高综合学习能力，达到落实学科核心素养培养的目的。

例如某道中考题：小明在市场上看到，鱼老板将一勺白色粉末加入水中，水中奄奄一息的鱼很快张开嘴，活蹦乱跳起来。小明对这种“白色粉末”很感兴趣，与小刚进行了相关探究。

[查阅资料]这种“白色粉末”的主要成分是过碳酸钠（化学式Na2CO3），常温下与水反应生成氧气。

[实验1]小明选用装置   （填序号），进行过碳酸钠与水的反应并收集产生的气体，经检验该气体是氧气，检验方法是                 。

[提出问题]过碳酸钠与水反应后得到的溶液M中溶质的成分是什么？

[做出猜想]根据过碳酸钠和水的组成做出以下猜想。

猜想一：Na2CO3;猜想二：NaOH;猜想三：Na2CO3和NaOH。

[实验2]小明取溶液M，滴加CaCl2溶液，观察到有白色沉淀生成。他认为白色沉淀是CaCO3，溶液中一定含有Na2CO3。小刚提出质疑：产生的白色沉淀不一定是CaCO3。他的理由是                          。

[实验3]小刚取溶液M，滴加稀盐酸，观察到       ，证明溶液中一定含有Na2CO3，从而否定了猜想二。

[实验4]为进一步确定溶液M中是否含有NaOH，他们向溶液M中滴加CaCl2溶液至不再产生沉淀为止，取上层清液，加入    ，无明显现象。证明溶液中无NaOH，猜想一正确。

该实验中用CaCl2溶液而不能用饱和石灰水，原因是               。

[反思拓展]（1）根据过碳酸钠的性质，保存时应注意防潮。

（2）检验A、B两种物质是否同时存在时，一定要考虑二者性质的互相干扰问题。

这道探究题以引起学生兴趣的“活鱼”开始，提供了课外的知识信息，在实验假设推测、实验操作、结论反思中，考查了氧气性质与检验、酸碱盐之间反应等知识点，训练了学生的逻辑推理思维和对实验评析的科学态度，是一道很典型的实验探究题。中考探究专题复习通常包含反应生成物成分的探究、物質变质的探究、混合物成分的探究、物质组成构成的探究、物质性质的探究等类型，教师掌握好探究习题的规律，就可以将学生化学学习应具备的科学态度、逻辑推理、严谨表达等素养融入专题训练中，为学生高中化学学习奠定基础。

整个初中化学教学中，教师要抓住实验探究这一主线，在初学时夯实学生探究的基础，通过改进实验促进学生有思考地探究，通过生活经验和社会参与去拓展探究范围、形成责任意识，在中考备考专题复习中强化探究能力。只要教师重视并精心探索实验探究教学，必能走出一条有效提高学生核心素养的路子。

【参考文献】

[1]陈怡.中学化学核心素养的内涵[J].数理化解题研究，2017（5）

[2]许九奎.夯实双基 重视方法 提升素养——2017年河北省中考化学试题分析及2018年备考建议[J].教育实践与研究（B），2018

注：本文系北海市教育科学规划课题“基于学科核心素养的初中化学实验创新实践研究”的阶段性研究成果。

作者简介：王晓玲（1972— ），女，大学本科学历，高级教师，研究方向为初中化学教学研究。

（责编 刘小瑗）