在實驗探究中發展化學核心素養和關鍵能力

申燕 楊顯江 李迪

摘要： 以“金屬的化學性質”為例，對其教學實施流程、設計意圖進行分析，重點闡述本節課的實驗探究教學設計。教學設計力求還原真實的科學探究情境，關注學生在探究過程中化學核心素養的培養、發展以及能力的進階式提升。

關鍵詞： 實驗探究; 化學核心素養; 關鍵能力; 金屬活動性

文章編號： 1005-6629（2019）2-0046-05??????????? 中圖分類號： G633.8??????????? 文獻標識碼： B

1? 背景介紹

2017年12月，深圳市鹽田區實驗學校楊顯江老師參加了市初中化學公開展示課活動，執教主題為“金屬的化學性質”第2課時的內容。

本節課是以探究常見金屬活動性順序為核心，認識金屬的化學性質（金屬與鹽溶液反應），并且能用金屬活動性順序解釋一些與日常生活有關的化學問題。本節課的傳統教學方法[1]是： 根據教材要求開展分組實驗，分析和討論實驗現象并得出金屬活動性順序，再運用結論進行鞏固練習。傳統教學設計雖然能將教材知識按部就班地呈現出來，但學生依據給定實驗方案按圖索驥進行實驗操作的過程缺乏主動思考，實驗的探究性不足，不利于問題意識和化學思維的培養。于是本節課進行大膽嘗試，試圖在初中化學課堂上較為真實地還原實驗探究過程，讓學生在精心設計的教學情境中體驗科學探究之美，發展高階思維。筆者將本節課的教學設計以及教學效果進行整理分析，以饗讀者。

2? 教學過程設計

2.1? 教學活動安排

本節課的教學環節、活動設計如圖1所示，并對其具體設計以及設計意圖進行闡述。

2.2? 教學流程

環節一： 回顧舊知，引發沖突

教師引導學生回顧上節課中得出四種金屬（Mg、 Zn、 Fe、 Cu）的活動性強弱順序，并提出問題，如果有兩種活動性強弱未知的金屬Al和Ag，運用上節課學習的比較金屬活動性順序的方法，如何判斷出Al、 Ag和這四種金屬活動性的強弱關系？學生提出利用金屬與稀鹽酸或稀硫酸反應的劇烈程度。教師按照學生提供的方法進行演示實驗，引導學生觀察實驗現象。學生進行分類，初步得出結論： Al和酸的反應現象與Zn相似，Ag和酸的反應現象與Cu相似。此時產生本節課需要探究的問題： 兩種金屬與稀鹽酸反應劇烈程度相近（Al和Zn）或者都不反應（Ag和Cu）時，如何進一步比較它們的金屬活動性強弱？

設計意圖： 本環節注重從學生已有舊知出發，學生容易產生學習認同感，符合學生認知的發展規律。在舊知中生長出新的問題，學生運用原有知識無法解決現有問題，產生認知沖突，從而激發學生的好奇心，增強其學習和探究的欲望。

環節二： 關聯舊知，提煉方法

教師引導學生回憶將鐵釘投入到硫酸銅溶液中的實驗現象，書寫化學方程式。結合上節課得出的Fe比Cu的金屬活動性強的結論，引導學生感悟此類反應所體現出的規律，并建構比較金屬活動性強弱的方法模型：

A+B的化合物溶液→B+A的化合物溶液（A、B均為金屬，且金屬活動性： A>B）

設計意圖： 本環節通過已學知識之間的關聯，引導學生感悟化學反應的規律之美，提煉出新的方法，并且構建認知模型，用于具體問題的分析解決。為學生解決上一環節中的問題提供思維導向，為下一環節學生開展實驗探究提供方法指引，起到了承上啟下的作用。

環節三： 實驗探究，探索新知

教師引導學生根據已建立的方法模型，進一步探究Al和Zn、 Ag和Cu的金屬活動性強弱，學生提出假設并在教師引導下完成實驗探究方案設計（見表1）。教師講解具體的實驗注意事項，以確保實驗安全規范、科學嚴謹。學生分組合作，選擇儀器和藥品完成實驗并做好記錄。

設計意圖： 本環節中，學生將認知模型應用于具體問題的分析，提出合理假設，并根據假設提出可行的實驗方案，在教師的幫助下逐步完成實驗方案設計，然后進行分組實驗。本環節旨在培養學生的科學探究意識、證據推理能力和團隊合作精神。

環節四： 歸納總結，推廣延伸

學生分享本小組的實驗成果，具體內容包括實驗現象、實驗結論、支撐結論的相關證據，以及實驗過程中發生反應的化學方程式。

分享過程中，學生對Cu的金屬活動性強于Ag的結論是一致認同的，但是也普遍認為實驗過程中，無論是將打磨后的Al片置于ZnSO4溶液中還是將打磨后的Zn片置于Al2（SO4）3溶液中，均無明顯現象，無法得出兩者活動性強弱的結論。

為使反應現象更加明顯，對實驗作了改進。先用ZnSO4溶液浸泡濾紙，取出后放在培養皿中，再將打磨后的Al片放置在濾紙中央靜置約8小時;同時把Al2（SO4）3溶液浸泡后的濾紙取出放在培養皿中，再將打磨后的Zn片放置在濾紙中央靜置約8小時[2]。

學生根據改進實驗的結果，得到Al的金屬活動性比Zn強的結論。從而確定Al、 Ag在金屬活動性順序表中的相對位置：

教師進行總結，正是無數研究者經歷了許多類似上述實驗的探索過程，才歸納總結出了常見金屬在溶液中的金屬活動性順序。科學探究是艱辛的，只有經歷一次次的去偽存真，才能距離真理越來越近，而我們能站在巨人的肩膀上看世界，應倍感幸福。

設計意圖： 本環節中，學生記錄實驗現象，完成實驗報告并分享實驗結果，學生在相互交流、認可、質疑中，鍛煉了表達能力、交流能力和合作能力。教師分享其改進實驗，使實驗過程更加縝密。教師的總結提升，讓學生明白今天課堂上的實驗探究只是科學實驗的一小部分，科學家們進行了大量的實驗，歷經多次探索，才歸納總結出了常見金屬在溶液中的金屬活動性順序，從而培養學生嚴謹求實的實驗態度和鍥而不舍的科學精神。