基于核心素養(yǎng)在探究式分組實驗教學中的實踐與思考
——以“氫氧化鈉變質”探究式分組實驗教學為例

江蘇省興化市楚水初級中學 邵長浩

《全日制義務教育化學課程標準》（2011版）基本理念之一就是讓學生擁有更多的機會主動地體驗科學探究的基本過程，以科學探究作為課程改革的突破口，注重學生合作能力的培養(yǎng)，努力提高學生的核心素養(yǎng)，具有初步的創(chuàng)新精神和實踐能力。如何將核心素養(yǎng)在教學中生根、發(fā)芽、成長是這次課程改革的重頭戲。

本文圍繞“氫氧化鈉是否變質以及變質后生成了什么物質”這一主題展開。通過學生分組實驗探究活動，在培養(yǎng)學生科學探究能力的同時，也達到了提升學生核心素養(yǎng)的目的。

一、合理分組，任務管理

初三學生學習化學的年齡一般在14-16歲，正值青春期。這一時期的生理特點主要表現在：身高、體重的迅速增長，心臟、大腦的迅速發(fā)育，其功能大大增強。這個階段正是一個人的身心逐漸走向成熟的過渡時期。這主要集中表現在以下五個方面：第一，具有強烈的好奇心。他們一進入實驗室，往往對許多儀器產生好奇，喜歡東摸西碰，急于動手，對許多化學現象喜歡“打破砂鍋問到底”，喜歡懷疑與爭論，對外界事物充滿好奇，表現出強烈的好奇心和求知欲望。第二，具有較強的自尊心。他們希望得到老師和家長的認可，希望被看作“大人”，不輕信和盲從師長，渴望獨立。第三，模仿性越來越強。初三學生的注意力也越來越集中。第四，自我克制力較差。中學生思想單純，敢想敢說、敢作敢為，但思維上往往表現出一定的片面性，容易偏激，缺乏克制能力。在學習過程中一旦遇到難點，便失去學習的興趣，導致學習成績的兩極分化。第五，具有較強的可塑性。

在研究學生的個體差異與特點的基礎上，再對學生進行合理分組。分組的原則通常有兩個：第一，組內異質、組間同質原則。這樣既保證了組內各成員間的差異與互補，又達到了小組之間合理公平競爭的目的。接下來再結合所要做的分組實驗的難度進行組內成員間的合理分工，使組內每一位學生都擁有一個身份，承擔一份職責，確保“人人有事做，個個能做事”。第二，組長負責制原則。組長是老師的得力助手，對本小組的成員起監(jiān)督的作用，是本小組的第一責任人，在力所能及的權限內負責對本小組成員的協(xié)調與管理、監(jiān)督與指導工作，調控好本小組合作的行為規(guī)范，做到“兩參與”（主動參與、全員參與）、“三意識”（責任意識、互助意識、集體意識）。具體如表1。

表1 角色分類與學生的特征分析一覽表

B1（組員）基礎較扎實，能力偏上，紀律尚可，在他人的幫助下能順利完成學習任務。在組長或其他組員的幫助、指導下能順利完成實驗規(guī)定的任務。B2（組員）基礎中等，學習習慣不好，有的動手能力較強，但自我紀律約束能力較低，容易受外界環(huán)境的干擾。在組長或其他組員的幫助、指導下能完成實驗規(guī)定的任務。C（組員）雙基比較薄弱，學習習慣和紀律都較差，存在很強的依賴心理，表現為自信心不足。在組長或其他組員的幫助、指導下能基本完成實驗規(guī)定的任務。說明學生的角色分類并不是固定不變的，實施一段時間后可進行機動靈活的調整,這有利于全班同學之間的合作與學習，從而帶動整個班集體總體水平的提高。

將學生合理分組后，分別給每一個小組布置相關的任務，任務的設計要求：任務應能激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望，應符合學生的知識、能力的要求，應與實驗的教學目標相一致，符合最近發(fā)展區(qū)的要求。在整個實驗教學的過程中應堅持“以任務為主線、以教師為主導、以學生為主體”的原則，具體如表2。

表2 “氫氧化鈉變質”學生分組實驗中小組任務分配一覽表

5探究：白色粉末既有氫氧化鈉又有碳酸鈉？取約2毫升待測試液于試管中，向其中滴加2～3滴氯化鋇溶液，觀察現象，靜置，再滴加2～3滴無色酚酞試液，觀察溶液顏色的變化6取約2毫升待測試液于試管中，向其中滴加5毫升的氯化鋇溶液，觀察現象，靜置，再滴加2～3滴無色酚酞試液，觀察溶液顏色的變化

二、優(yōu)化實驗教學設計

化學實驗教學設計以化學問題為出發(fā)點，主要包含學情分析、教學目標、教學方法等。

1.學情分析。

初三學生經過近一年的學習，已經具備了一定的探究能力和合作意識，但一旦涉及到綜合分析及運用的具體任務時，有時感到束手無策。本文就以物質的檢驗為背景，學生通過實驗、討論、分析得出物質鑒別的方法和結論。

2.教學三維目標。

知識與技能：能設計出氫氧化鈉、碳酸鈉的檢驗方案。

過程與方法：①掌握物質檢驗的一般方法和步驟；②能對不同方案進行評價。

情感態(tài)度與價值觀：通過實驗探究，豐富科學體驗，培養(yǎng)學生的合作能力和實事求是的科學態(tài)度。

3.教學重點與難點。

教學重點：物質檢驗方案的設計。

教學難點：一種物質存在對另一種物質檢驗的影響分析。

4.教學方法。

自主探究、啟發(fā)指導、討論交流

5.實驗儀器及藥品。

待測試液、稀鹽酸、無色酚酞、氯化鋇溶液、硝酸鋇溶液、氫氧化鈣溶液、試管、點滴板、試管架、膠頭滴管、大燒杯等。

6.實驗方案。

幫助、引導學生盡可能地進行合理猜想與假設，然后根據學生提出的不同假設與猜想，制定實驗的計劃和方案。教師共同參與學生的討論，幫助學生分析本小組的實驗方案是否具有科學性、嚴密性，以加深學生的理解。具體方案如下：

【方案1】檢驗白色粉末是否是氫氧化鈉？取少許待測試液于點滴板的空穴中，向其中滴加2—3滴無色酚酞試液（或2-3滴氯化鐵試液），觀察現象。

【方案2】檢驗白色粉末是否是碳酸鈉？取少許待測試液于試管中，向其中滴加足量的稀鹽酸試液，觀察現象。

【方案3】白色粉末既有氫氧化鈉又有碳酸鈉？取少許待測試液于試管中，向其中滴加足量的氯化鋇溶液（足量的氯化鈣溶液），觀察現象，靜置一段時間后，再滴加2-3滴無色酚酞試液，觀察溶液顏色的變化。

三、合作探究交流討論

由于學生帶著對“白色粉末到底是什么物質”的探究欲望，教師可以不失時機地引導學生進行分組實驗，進行探究活動。首先，用藥匙小心地取下一定量的白色粉末，將其置于500ml的潔凈的燒杯中，加水溶解后，再將它轉移到細口瓶中分發(fā)給學生備用。

在實驗過程中，分別根據不同的猜想，將學生劃分成三大組，共六小組進行實驗。在此過程中，教師應做好指導工作，及時糾正學生的錯誤。可根據學生所做實驗的具體情形，實時提出有效的問題，激發(fā)學生思考與討論，將其引向深入探究，加深對實驗的理解，得出相關結論，從而判斷其是否與假設相符。是氫氧化鈉溶液蒸發(fā)后析出少許的氫氧化鈉粉末，還是氫氧化鈉變質引起的？或兼而有之？學生分小組討論后，很容易得出以下哪一個猜想是正確的：【猜想1】是氫氧化鈉粉末（未變質）；【猜想2】是碳酸鈉粉末（全部變質）；【猜想3】是氫氧化鈉和碳酸鈉的混合物(部分變質)。

四、得出結論，反思評價

通過實驗探究活動，依據實驗過程中的現象，大家共同討論、交流，來論證自己的假設是否正確、合理，進一步加深了對問題的認識與理解，得出相應的結論，同時完成實驗報告。在整個分組實驗的教學過程中，實驗任務明確。在第1小組中，若實驗過程中出現了酚酞試液變成紅色，卻不能得出猜想1就肯定正確，因為氫氧化鈉樣品部分變質或全部變質酚酞試液都會變紅；在第3小組中，若向試樣中滴加幾滴稀鹽酸，結果并沒有氣泡產生，我們也不能肯定樣品中就不存在碳酸鈉，因為樣品中的氫氧化鈉如果部分變質，所滴加的稀鹽酸（少量）首先會與氫氧化鈉反應，實驗過程中也不會觀察到有氣泡產生；在第5-6小組中須檢驗氫氧化鈉、碳酸鈉同時存在，所滴加的氯化鋇或硝酸鋇試液必須保證足量，目的是為了完全除去碳酸鈉，否則對接下來的氫氧化鈉的檢驗會造成測定的干擾，影響實驗的準確性。在實際設計的方案中，也有同學提出向試樣中滴加幾滴（適量的）氫氧化鈣溶液，此時會引入氫氧根離子（即生成了氫氧化鈉），這就對原先的氫氧化鈉的檢驗造成了干擾。

五、教學反思

探究模式下的學生分組實驗的教學，因其所研究的內容與實驗結論對學生而言是“不做不知”，它完全不同于驗證性實驗“未做先知”，這就需要小組同伴之間積極配合、有效合作，主動地去收集資料和信息，作出相應的假設，并進行分組實驗方案的設計（每一小組的方案有可能不同），同時還須借助老師的指導、幫助，對所設計的實驗方案進行科學性分析與可行性分析。在整個實驗探究的過程中，本小組學生之間應做到分工明確，規(guī)范操作，認真觀察實驗現象并做好如實記錄，收集相關的證據，進行分析、討論、交流，得出結論。因此，在探究模式下學生的分組實驗具有探究性、合作性、主體性、科學性、可行性、開放性等六大特點。根據學生的不同猜想結果，再結合所要探究的實驗內容，將學生合理分組，幫助學生分析計劃的科學性、可行性。學生制定的實驗方案也許不嚴密，但通過下一步的探究活動，他們學會了“用實驗事實說話”，根據具體的實驗現象，分析、推理，從而確定該白色粉末的組成，這也會幫助學生養(yǎng)成勤于思考、善于合作的科學精神。

1.創(chuàng)設真實的學習情景，激發(fā)學生的學習熱情。

以真實的問題情境為基礎，將書本中的相關知識以“任務”的方式連接起來，并進行重新整合，學生通過探索問題的本質，理解背后的知識，從而將各方面的知識融會貫通并能夠遷移應用。在這個過程中，學生的認知能力和思維能力、自主學習能力均得到了提高。

本文圍繞“氫氧化鈉是否變質以及變質后生成了什么物質”這一主題展開，并要求將其檢驗，用生動的事實和誘人思考的問題呈現作為手段，引起學生對要學習的問題產生情感共鳴，既而能全身心地投入學習活動中。問題一提出，即刻引來了學生的熱烈反應，紛紛提出有效的鑒別方法，思維一下子活躍起來，課堂也頓時變得有生氣、有樂趣，學生的注意力也馬上集中了。這樣的真實情景的創(chuàng)設有效地激發(fā)了學生的學習熱情，也使教育回歸生活，改變課堂教學機械沉悶和程式化的模式，并為接下來的氫氧化鈉、碳酸鈉兩種物質共存時的檢驗提供方法、打開思路奠定了基礎。

2.倡導合作學習，培養(yǎng)協(xié)作探究精神。

新課程倡導探究學習、合作學習。當學生思考問題有困難時，當學生的方法不止一種時，當學生意見不一致時，當實驗中出現異常現象時，這些都是組織合作學習的好時機，教師要適時選擇有探究價值的問題，引導學生思考和探究，這也有助于學生創(chuàng)造力的培養(yǎng)。教師應成為學生學習的組織者，而不是權威的講授者，讓學生進行深度學習，在合作中探究，在探究中成長，從而提升自身的核心素養(yǎng)。

總之，在化學分組實驗的教學研究過程中學生的熱情表現得很高漲，教師角色也在潛移默化地發(fā)生真正的轉變,扮演著一名“幫助者、促進者”的角色，而不再單純是知識的“傳授者、灌輸者”，努力營造一種民主、和諧的實驗教學氛圍。與此同時，對化學教師自身的專業(yè)素養(yǎng)也提出了更高的要求，會遇到更大的挑戰(zhàn)。教師只有真正埋下身子、真心研究，才能正確引領學生進行科學探究活動，做到：引導有法，指導有方，真正體現新課程的理念與精神。