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基于核心素养下的化学实验教学

发表时间：2021/5/21 来源：《课程-教材-教法》2021年4月作者：王勐

[导读] 化学是一门以实验为基础的学科，化学实验也是学生形成化学概念、理解和巩固化学知识的主要途径。同时还可以培养学生的观察能力、操作能力、探究能力、创新能力和思辨能力。

江苏省无锡市胡埭中学江苏无锡王勐 214161

摘要：化学是一门以实验为基础的学科，化学实验也是学生形成化学概念、理解和巩固化学知识的主要途径。同时还可以培养学生的观察能力、操作能力、探究能力、创新能力和思辨能力。本文从学生核心素养培养的视角，阐述了在初中化学教学中强化实验教学的一些做法与体会。
关键词：核心素养实验教学探究意识辩证思维
         《全日制义务教育化学课程标准》指出：实验是学生学习化学、实现科学探究的重要途径。化学是一门以实验为基础的科学，化学实验不仅可以帮助学生获取化学知识，还可以培养学生的实践能力和创新精神，提升学生的思维素质，同时也是培育学生化学核心素养的有效途径之一。因此强化化学实验教学，让学生积极进行化学实验，亲身体验实验探索过程就显得至关重要。因此在平时的化学教学过程中，我们对一些实验内容教学做了以下的尝试与探索。
        一、创设真实情境培养探究意识
        化学课程的基本理念之一是提倡“素养为本”的教学，即倡导在教学中创设真实、具体的学习情境是落实化学学科核心素养培养和发展的重要教学策略。通过真实学习情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，可以激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新能力和实践能力。在实验教学过程中，以生活中常见案例创设真实情境，引导学生进行实验探究是一种最为直观的化学学习方式。为充分发挥教学中学生的主体性，我们经常会结合生活实例进行实验教学，让学生参与到实验中来，让学生感受到化学实验对学习化学的帮助及其重要性，培养学生的实验探究意识。
        【案例1】在讲授九单元课题一《溶液》溶解时温度变化这一内容时，给学生们每人发了一颗薄荷糖，让学生含在嘴里亲自感受物质溶解时的吸热现象。
        师：你们此时有何感受？
        生1：凉凉的感觉。
        师：为什么呢？
        生2：薄荷糖在溶解时温度会降低。
        师：薄荷糖溶解时吸收热量，导致温度降低，那么还有没有其他物质在溶解时会放出热量，温度升高呢？
        师：生活中的例子告诉我们，物质在溶解时温度会发生变化。同学们能否根据老师提供的实验器材和实验药品设计实验来证明物质溶解时温度的变化情况？
        生：分组合作设计实验方案并进行实验。
        教师通过生活实例创设真实情境，让学生亲身体验，用“追问”的形式，引导学生思考，激发学生学习兴趣。利用小组合作的学习方式让学生进行合作实验、合作探究，不仅可以提高学生学习效率，而且还可以培养学生的合作意识、探究意识，活跃课堂气氛，提高课堂教学效果。
       【案例2】“动手”探究质量守恒定律。质量守恒定律是初中化学重要的知识点之一，但对于此定律，学生在学习过程中，对定义的理解上总是会出现一些偏差，不能正确深刻理解该定律。于是在实验教学中通过学生分组实验，用实验探究的方式，帮助学生正确理解质量守恒定律。
        课本上通过碳酸钠和稀盐酸的反应验证质量守恒定律时，发现天平不能保持平衡，请同学们思考这是为什么？同学们能否设计一个实验验证大理石和稀盐酸的反应是符合质量守恒定律。
        我们给学生提供了以下药品：带有瓶盖的矿泉水瓶（380mL）一只、小试管一只、大理石少许、稀盐酸、托盘天平。提示同学们可以模仿课本上的探究实验来设计方案，同时关注实验过程中产生的现象。各小组分组实验，分组实验完毕，发现有的小组测出反应前后质量几乎不变，有的小组测出反应后质量减轻，产生误差。为何会有这样的差异？我引导学生继续探究、讨论、反思。学生通过讨论思考，从反应的实验现象中明白：由于大理石和稀盐酸反应会产生二氧化碳气体，所以没有立即旋紧瓶盖的实验小组得出的结论是反应后质量减轻了，而减少的质量就是逸出瓶外的二氧化碳气体的质量。还有少量的二氧化碳能溶于水，也会导致反应后总质量变小。
        师：那是不是说明该反应不遵循质量守恒定律呢？
        生1：不是，是因为产生的二氧化碳气体散逸到空气中所以才导致反应后质量减轻。
        师：那也就是说我们的实验方案出现了问题，接下来你们将对实验方案作如何改进？
        生2：称反应前总质量时，就应该旋紧瓶盖。称完后，将矿泉水瓶倒置，让小试管中的盐酸和大理石充分接触、充分反应。反应完毕再次称量该装置反应后的总质量。
        师：很好，那么大家通过这样的实验，你有什么样的收获呢？
        生3：对于有气体生成的实验，要在密闭容器中进行。
        师：不错，那么对于有气体参加的反应呢，比如木炭在氧气中的燃烧，如何验证该反应是否遵循质量守恒定律？
        生4：同样也要在密闭容器中进行？
        师：像红磷白磷燃烧、镁条燃烧的实验，既有气体参加又有白烟生成的实验呢？同样都要在密闭容器中进行。我想现在大家应该知道为何蜡烛在空气中燃烧、纸张燃烧质量为何会变轻的原因了吧。
        师：那么同学们能否受此启发，想办法测定刚刚实验中大理石中碳酸钙的质量分数吗？
        生：可以，方法是……
        学生由课堂上的实验验证联系到生活实际，学会用化学知识来解释生活中的现象。

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学生在实验中加深了对质量守恒定律的理解：深刻的理解到“参加”与“生成”这两个词的意义。
        变化的观念和守恒的思想是化学学科核心素养之一，通过实验培养学生严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识，这是学生只有在化学实验中才能体验到的。这些实验的设计贴近真实情境，在情境的引发下围绕问题解决开展学生探究活动，也实现了问题驱动引导学生的深度学习，帮助学生从化学的视角认识周围的世界，解决身边的问题。
        二、探究异常现象培养辩证思维
        在实验实际操作过程中由于受多方面因素的影响，往往会出现一些异常现象。若在教学中忽略这些异常现象，不引导学生对异常现象进行分析，则不利于学生探究意识的形成和良好科学态度的养成。如果能根据课堂生成性的问题组织学生进行思考、探究，则会另有一番收获。
        【案例3】在进行《酸碱盐》内容复习时，酸碱中和反应的操作、现象以及结论是教学重点。酸碱中和反应通常会用到酸碱指示剂无色酚酞试液来指示反应是否恰好完成。复习时，首先请同学们设计实验证明酸和碱可以发生反应，但在学生的实际操作过程中，大家却发现了一个意外的现象，那就是在氢氧化钠溶液中滴加无色酚酞时，溶液先变为红色，但很快在红色居然就消失了。出现了如此异常的现象，学生产生了疑惑。对于课堂生成出的问题，我并没有直接告诉学生产生此现象的可能原因，而是提示学生思考为什么会出现这样的现象？同时鼓励他们大胆猜测其可能的原因。
        生1：会不会是氢氧化钠溶液变质导致红色褪去。
        生2：不对，氢氧化钠溶液变质是和空气中的二氧化碳反应，而二氧化碳和氢氧化钠溶液反应生成的碳酸钠溶液也是呈碱性，仍然使无色酚酞变红。
        生3：会不会是烧杯不干净，有杂质导致红色褪去？
        师：如何证明呢？
        生4：另取一干净的烧杯，重新再做一次实验。
        结果发现仍然出现同样的现象。
        师：大家可以继续思考。
        生5：那会不会是无色酚酞变质出现这样的情况？
        生6：不可能，如果无色酚酞试液变质，那一开始就不会出现红色的现象了。
        师：说的非常好。那会不会是是和氢氧化钠溶液的浓度有关？
        生7：选择浓度较低的氢氧化钠溶液进行对比实验，得出无色酚酞先变红再变为无色果然是和氢氧化钠溶液的浓度有关。
        课后同学们继续通过上网查阅相关资料，深入了解到产生此异常现象的原因（即氢氧化钠溶液浓度大于等于3%时，无色酚酞溶液是先变红再变为无色）。同学们在思考、猜想、质疑、再猜想、再质疑的过程中，思维能力得到不断地提升，思辨意识也在不断增强。同时学生的信息处理能力也得到了进一步的提升。化学核心素养指出要培养学生基于证据的基础上进行推理，证实或证伪假设。建立观点、证据和结论之间的逻辑关系，确定形成科学结论所需要的证据和寻求证据的途径。学生通过对实验现象异常的探究，不仅可以培养学生严谨求实的科学态度，同时也提供了深入实验探究的机会，同学们在“偶然”中收获“新知”，培养了学生科学探究和创新意识，锻炼了学生收集证据、基于证据进行分析推理的能力，提高了学生的辩证意识和思维能力。
        三、呈现习题实验加深知识理解
        化学课少不了习题讲评课和专题复习课。如果习题讲评和专题复习总是让学生练习、老师讲评、学生再练习，那么复习课就会显得枯燥无味，课堂效率也不高，但若是在复习课上也渗透实验教学，将题目中的实验真实呈现，则可以帮助学生加深对化学知识的理解。
         【案例4】多功能瓶是近年来中高考高频考点之一，在平时的检测中发现，学生们对多功能瓶作为收集气体时的进气方向的选择，难以理解，得分率较低。如果借助真实实验仪器来分析，让学生亲自感受，则教学效果会好很多。多功能瓶用排空气法收集气体的原理是根据气体的密度来选择“长进短出”还是“短进长出”。密度比空气大的气体，容易沉至底部，因此需要“长进”，而密度比它小的空气则易浮在上部，因此“短出”；而收集密度比空气小的气体，同样原理可知要“短进长出”。为了增强说服力，我们便以CO2为例，在课堂上分别用“长进短出”及“短进长出”两种方法进行收集，最后通过用燃着的木条在短导管处检验发现，使用“长进短出”可以使木条熄灭，说明收集密度比空气大的需要“长进短出”。反之“短进长出”。
        同样当多功能瓶用排水法收集气体时，首先提示学生多功能瓶中装满水（目的是排尽瓶内的空气），然后询问学生，我们若用该装置进行排水法收集，气体应该从哪一根进呢？那么水从哪一根导管排出最方便呢？用多功能瓶排水法收集气体时，能否测出收集到的气体的体积？如果可以，实验装置还要做哪一些改动？
        【案例5】含有长颈漏斗的固液常温型气密性检查的方法，除了常规检查方法外我们还可以借助注射器进行检查，如果分别推拉注射器，锥形瓶中有何现象以及长颈漏斗中的液面变化，都可以通过真实的实验呈现来进行教学。
        通过呈现真实呈现习题上的实验进行教学，一方面可以让课堂气氛变得更为活跃和生动，更重要的是还能加深学生对化学核心知识的理解，培养学生学会用科学的思维方式来思考问题，用实验的方法验证所学知识。
        实验教学在初中化学教学中有着非常重要的意义，作为化学教师在平时教学中应高度重视实验教学的重要性。有意识的培养学生良好的实验习惯、实验研究方法，注重提升学生宏观辨识和微观探析能力以及变化观念和平衡思想形成。以此助力学生化学核心素养的养成，让学生终身受益。
参考文献
【1】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
【2】喻平发展学生学科核心素养的教学目标与策略[J] 课程·教材·教法，2017（1）：48-53，68