指向?qū)W科核心素養(yǎng)發(fā)展的初中化學(xué)實驗教學(xué)探究

付思昱

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的，認(rèn)識物質(zhì)組成，從分子、原子水平認(rèn)識物質(zhì)構(gòu)成，總結(jié)歸納物質(zhì)性質(zhì)和變化規(guī)律的自然學(xué)科。如何有效發(fā)揮實驗的功能，提升學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)呢？本文通過積累并創(chuàng)新教學(xué)方式，從實驗微項目、實驗情景、實驗設(shè)計三個維度進(jìn)行了探索總結(jié)。

一、運用實驗微項目，形成證據(jù)推理和模型認(rèn)知能力

初中化學(xué)微項目對初中化學(xué)課程進(jìn)行了學(xué)科本質(zhì)和學(xué)科能力的深度挖掘，老師根據(jù)學(xué)生的經(jīng)驗精細(xì)化項目任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生運用現(xiàn)有條件下的素材，分層次完成有梯度的任務(wù)。微項目實施的過程遠(yuǎn)比結(jié)果更有價值，學(xué)生掌握收集證據(jù)、利用證據(jù)、完成推理的一般步驟，通過連貫性的實踐活動養(yǎng)成證據(jù)意識；學(xué)生分析推理進(jìn)行證實或證偽，教師引導(dǎo)學(xué)生在證據(jù)的深度和廣度上做更多的思考，學(xué)生最終建立認(rèn)知模型，落地證據(jù)推理和模型認(rèn)知能力。

（一）精細(xì)化項目任務(wù)，培養(yǎng)證據(jù)意識

皮蛋是廣受大家喜愛的尋常佳肴，學(xué)生對皮蛋有一定的認(rèn)識。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點，設(shè)定該項目目的為探究皮蛋澀味的來源、理解制作皮蛋的一般流程。結(jié)合化學(xué)學(xué)科的特點，精細(xì)化項目任務(wù)，構(gòu)建化學(xué)探究的全流程。

具體步驟包括從皮蛋的澀味中猜測皮蛋的酸堿性，并用實驗方案加以驗證；結(jié)合皮蛋浸出液的廢液廢渣成分分析，查閱資料理解皮蛋的制作過程；利用家里現(xiàn)有的蛋類，完成皮蛋的制作。整個項目實施的過程，強化證據(jù)意識。結(jié)合學(xué)生已有的經(jīng)驗和通過酸堿性的測定，得出澀味來源于皮蛋中的堿性物質(zhì)。并以此為證據(jù)，動手實踐獲取進(jìn)一步的線索，找出具體的堿性物質(zhì)。證據(jù)不僅可以從實踐中獲取，也可以從已有的資料中查找，學(xué)生查閱資料了解皮蛋制作的一般原料，抽絲剝繭，總結(jié)皮蛋制作的過程。

（二）階梯化項目內(nèi)容，提升推理能力

在該項目實施過程中，教師布置給學(xué)生階梯化項目任務(wù)，并給予指導(dǎo)性引領(lǐng)。項目內(nèi)容的實施難度逐步升級，學(xué)生的認(rèn)知也在不斷升華。由表象的皮蛋澀味入手，教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會收集各種證據(jù)，對物質(zhì)的性質(zhì)與變化提出相應(yīng)的假設(shè)，在證據(jù)的基礎(chǔ)上做好分析推理、證實或證偽假設(shè)。學(xué)生能夠解釋證據(jù)和結(jié)論之間的關(guān)聯(lián)，提升分析推理能力。

（三）過程化項目評價，形成認(rèn)知模型

整個任務(wù)的實踐過程遵循以下步驟：基于證據(jù)，提出假設(shè)；收集證據(jù)，分析推理；實驗驗證，建立模型。項目評價旨在引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注過程，可在項目實踐前發(fā)放給學(xué)生，對學(xué)生的項目實踐也有指導(dǎo)作用。教師盡可能設(shè)計可推而廣之的學(xué)生自評表（見表1），注意評價要素的篩選。學(xué)生在證據(jù)收集、實踐推理中，感悟體驗物質(zhì)推斷的流程。以過程性評價為指導(dǎo)，不僅能夠引領(lǐng)學(xué)生實驗設(shè)計的全流程，還能依據(jù)物質(zhì)及其變化的信息建構(gòu)模型，建立由物質(zhì)性質(zhì)到物質(zhì)推斷的化學(xué)模型，最終建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架。

二、創(chuàng)設(shè)實驗情景，內(nèi)化宏觀辨識與微觀探析思想

作為化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一的微觀探析素養(yǎng)，旨在幫助學(xué)生形成微粒觀，從化學(xué)的角度認(rèn)識物質(zhì)世界，發(fā)展完善的化學(xué)思維能力和科學(xué)素養(yǎng)。教師精選編排化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生在真實實驗情境中，從微觀視角認(rèn)識物質(zhì)本質(zhì)及其變化規(guī)律?；跍贪娼滩模⒘Ｓ^學(xué)習(xí)共有四個階段：（1）以原子、分子概念的建立為標(biāo)志，對物質(zhì)的認(rèn)識經(jīng)歷從宏觀辨識到微觀構(gòu)成，大致形成宏觀組成—化學(xué)符號—微粒模型三重表征的物質(zhì)認(rèn)知方式；（2）以靈活運用微粒特性理解物質(zhì)存在和變化為標(biāo)志，對化學(xué)變化認(rèn)識從宏觀現(xiàn)象到微觀辨析，利用微粒模型透析化學(xué)反應(yīng)；（3）以理解質(zhì)量守恒定律為標(biāo)志，對化學(xué)原理從定性分析到定量剖析，從宏、微觀相結(jié)合的視角理解化學(xué)反應(yīng)；（4）以認(rèn)識復(fù)分解反應(yīng)的規(guī)律為標(biāo)志，深刻理解結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，對化學(xué)性質(zhì)的掌握從零散知道到綜合運用。限于篇幅，此處僅展示階段二和階段四作為示例。

（一）形象展示，微觀視角透析宏觀變化

利用微粒模型透析宏觀演示實驗，形象理解化學(xué)變化反應(yīng)物的減少，微觀上是粒子數(shù)的減少；增進(jìn)現(xiàn)象辨識，把對物質(zhì)宏觀變化的觀察與微觀粒子運動緊密結(jié)合起來，把微粒觀念轉(zhuǎn)化成分析和解釋宏觀現(xiàn)象的思維方法。

（二）虛擬實驗，微觀視角挖掘性質(zhì)實質(zhì)

復(fù)分解反應(yīng)的發(fā)生源于物質(zhì)的特征性結(jié)構(gòu)之間能發(fā)生反應(yīng)，如酸與堿發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，微觀實質(zhì)是氫離子與氫氧根結(jié)合成水分子。學(xué)生從微觀視角細(xì)化酸堿鹽，歸納發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的規(guī)律，借助宏觀、微觀兩種認(rèn)識視角的對接，對不同類型的物質(zhì)間的反應(yīng)形成了系統(tǒng)全面的認(rèn)識。

其實酸堿鹽的性質(zhì)有不少交叉的部分，如何提高復(fù)習(xí)效率呢？老師可以創(chuàng)設(shè)物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖（見圖1）。讓學(xué)生通過回憶和虛擬實驗的操作，根據(jù)理解的差異，使用“NB虛擬實驗”APP新建實驗，選擇所需儀器和藥品，用鼠標(biāo)操作完成實驗驗證（見圖2）。