基于學科思維培養(yǎng)的初中化學實驗探究課

劉秋芳

[摘 要] 課堂教學是培養(yǎng)學生學科思維的主場地，實驗探究是培養(yǎng)化學學科思維的重要渠道。通過具體的實驗探究課例，闡述化學學科思維方法的培養(yǎng)，化學學科思維方式的形成，進而培養(yǎng)學生的批判性思維。

[關鍵詞] 初中化學；學科思維；實驗探究

恩格斯在《自然辯證法導言》中指出“思維著的精神是地球上最美的花朵”，可見人類思維的重要性。要想改變?nèi)说乃季S最好的途徑就是通過學校各個學科的學習，學科思維是學科學習的靈魂。因此，一線教師的課堂教學要注重培養(yǎng)和發(fā)展學生的學科思維。本文就結合一堂初中化學實驗探究課談談學科思維的培養(yǎng)。

一、化學學科思維的內(nèi)涵

學科思維：指在系統(tǒng)的學科學習中通過體驗，認識及內(nèi)化等過程逐步形成相對穩(wěn)定的思考問題，解決問題的思維方法和價值觀[1]?；瘜W學科思維：是指從化學視角認識物質，逐步形成相對穩(wěn)定的思考問題，解決問題的思維方法。中學生化學思維的發(fā)展是從化學知識建構到化學基本觀念生成到化學素養(yǎng)達成的重要橋梁與必經(jīng)途徑[2]。

二、基于學科思維培養(yǎng)的初中化學實驗探究案例剖析

人教版（2012課標）九年級化學下冊第十一單元課題1《生活中常見的鹽》中，介紹了碳酸鈉的俗稱、用途，以及兩個性質實驗。初中階段碳酸鈉是最重要的一種鹽，中考中檢驗、鑒別、推斷、除雜、探究等綜合題都離不開碳酸鈉的知識。也是初中學生學習化學最難突破的瓶頸。為解決這個難點，并培養(yǎng)與提升學生化學學科思維，筆者安排了一節(jié)實驗探究課：《探究是什么微粒的存在使碳酸鈉溶液顯堿性》。

（一）學習興趣激發(fā)問題

學科思維的培養(yǎng)離不開學科知識的建構，也離不開學科情感的滲透。充沛的學科感情是學科思維的源泉，因此課堂上教師應加強學科情感教育，激起學生學習的興趣與激情，喚醒學生的問題意識。

[環(huán)節(jié)1]史學導引，觀看視頻“侯德榜事跡”

[問題1]視頻中侯德榜做出了哪些貢獻？從侯德榜身上你學到了什么？

[設計意圖]本課是以介紹“侯德榜制堿的艱辛歷程”作為課題的開端，讓學生感受科學家解決突破科研難關時表現(xiàn)出的一種鍥而不舍的研究精神，體會化學作為一門學科對社會的發(fā)展和進步起到不可估量的作用，同時被侯德榜的勤備、愛國、創(chuàng)新精神感染，從而激發(fā)學生的社會責任感，迅速調(diào)動學生的學習熱情和探究欲望，喚醒學生的問題意識。

（二）學科思維方法培養(yǎng)

“證據(jù)推理與模型認知”是化學學科思維的核心，反映的是化學學科思維方法。在初中化學課堂教學中教師要培養(yǎng)學生的證據(jù)意識和實證思維；建立“探究物質性質及其原因的研究步驟”的認知模型思維；通過分析推理所收集的證據(jù)，根據(jù)自身已有的知識水平得出結論。而不是教師用簡單的一句話告知學生實驗事實或結果。化學教學中教師要引導學生通過觀察、實驗、體驗等手段認識化學現(xiàn)象，“看到”化學變化是怎樣發(fā)生的？因為化學實驗有其自身的復雜性和學生的差異性，如現(xiàn)象的產(chǎn)生與所用試劑的量有關、試劑的濃度有關、試劑的滴加順序有關；還與周邊的環(huán)境、溫度、學生的操作規(guī)范等有關。只有學生親自體驗，實證探究，才能有效培養(yǎng)學生學科思維。

[環(huán)節(jié)2]實驗驗證：事實說話培養(yǎng)學生實證思維

[問題2]“侯德榜制堿”制的是什么物質？為什么俗名叫純堿？怎么設計實驗證明它的溶液顯堿性？并分組驗證。

[方案1]取少許樣品于試管中，滴加少量紫色石蕊溶液或無色酚酞溶液中，觀察顏色。

[方案2]用玻璃棒沾取少許樣品于pH試紙中，觀察顏色變化，再與標準比色卡對照。

[設計意圖]引導學生從已有知識走進課堂，讓學生逐步形成認識物質的方法，培養(yǎng)學生簡單設計實驗方案的能力，培養(yǎng)學生思維先發(fā)散后集中，學會能從材料、成本、操作、現(xiàn)象、對環(huán)境的影響等角度選擇最佳方案。明確用無色酚酞溶液比紫色石蕊溶液現(xiàn)象更明顯，為后面的探究提供方便。

（三）學科思維方式形成

化學最典型的學科思維方式就是對宏觀辨識結果從微觀角度分析解釋、并用符號表征。教師通過問題引導學生實驗探究，幫助學生對客觀世界有更清晰、更深刻的認識理解，并培養(yǎng)學生透過現(xiàn)象看本質，從具體到抽象的思維方式，逐步形成宏微結合的學科思維。

[環(huán)節(jié)3]由表及里：深入探究形成“宏微符”思維

[問題3]根據(jù)教師提供的“碳酸鈉溶液、酚酞溶液、稀鹽酸、氯化鈣溶液、氯化鈉溶液”，分組探究“什么微粒的存在使碳酸鈉溶液顯堿性？”

[學生猜想]依據(jù)“元素守恒”的觀點猜想有：Na+、CO32-、H+、OH-、HCO3-

[引導]依據(jù)環(huán)節(jié)2排除H+，對OH-、HCO3-是否存在留個懸念，作為課后查找資料進行探究。

學生設計實驗方案如下并驗證。如圖1。

[設計意圖]讓學生按“大膽猜想→精心設計→實驗驗證→討論修正→得出結論”的認知模型思維，去揭示現(xiàn)象的微觀本質。培養(yǎng)學生猜想、設計實驗方案、動手實驗、觀察、描述實驗現(xiàn)象和分析實驗現(xiàn)象并得出結論的能力；熟練應用對比實驗、控制變量法、利用化學反應使CO32-消失從而產(chǎn)生不同現(xiàn)象，反復驗證，逐漸形成“宏觀-微觀-符號”的學科思維方式。

（四）學科思維深化與升華

思維的最高境界是創(chuàng)造，要創(chuàng)造首先要培養(yǎng)學生的批判性思維。批判性思維活躍的學生在學習新內(nèi)容、新知識中能快速把握學習內(nèi)容，快速領會所學知識的精髓，洞察能力、遷移能力強，學習悟性好。培養(yǎng)批判性思維的首要任務并不在于教師在課堂直接傳授現(xiàn)成的知識，而在于引導學生敢于質疑、勇于修正，不斷嘗試，在實踐中建構知識體系。

[環(huán)節(jié)4]敢于質疑：深度剖析培養(yǎng)批判性思維

[問題4]對比并評價方案的合理性與嚴謹性，并能進行修改。說明方案設計的思路是什么？（學生評價如圖2）

[設計意圖]通過小組的合作與交流，培養(yǎng)學生語言表達能力、質疑能力；敢于創(chuàng)新、不斷修正方案、大膽實踐的能力；培養(yǎng)學生具有證據(jù)意識，分析推理的能力，使方案越來越嚴謹；養(yǎng)成善于概括，總結的習慣，學會遷移、類推的思維方法，逐步形成解決問題的思維模型。

[環(huán)節(jié)5]拓展提升：留下懸念培養(yǎng)學生的學習力

“授人以魚不如授人以漁”，課堂教學中教師注重學科思維的培養(yǎng)，學科學習方法的指導，假以時日，學生的學習力必將增強。因此，課堂教學中教師應設置一些問題，讓學生去思考，以免部分學生“吃不飽”。

[問題5]部分同學對得出的結論：“碳酸根離子的存在使碳酸鈉溶液顯堿性”難以理解，于是教師講解：“碳酸鈉溶液呈堿性，能使酚酞試液變紅，是由于溶液中的OH-引起的”。 請同學們課后查找資料探究CO32-在溶液中怎么轉化成OH-？

[設計意圖]讓學生學會查找資料，為高中水解的學習打基礎。

三、基于學科思維培養(yǎng)的初中化學教學建議

化學學科思維的培養(yǎng)不僅在實驗探究課中培養(yǎng)，還有基本概念與原理、元素與化合物、化學用語、化學計算等教學中同樣能培養(yǎng)學生的化學學科思維。

（一）學科核心素養(yǎng)與學科思維培養(yǎng)相融合

2017年版普通高中化學課程標準指出化學學科核心素養(yǎng)是由“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”五個維度素養(yǎng)構成。學科核心素養(yǎng)與學科思維培養(yǎng)相輔相成，互相滲透，“宏觀辨識與微觀探析”是學科思維方式；“證據(jù)推理與模型認知”是學科思維方法；科學探究是實踐，在探究中培養(yǎng)學科思維方法；創(chuàng)新意識與創(chuàng)新思維是學科思維中最高級的思維形式。“變化觀念與平衡思想”的素養(yǎng)培養(yǎng)中，初中化學著重探究與歸納化學反應的條件和規(guī)律，訓練學科思維品質；“科學態(tài)度與社會責任”屬于情感、態(tài)度與價值觀的素養(yǎng)范疇，偏感性，而化學學科思維偏理性，思維決定情感，當然情感也影響思維。在化學教學中學科核心素養(yǎng)與學科思維培養(yǎng)相融合，會起到事半功倍的效果。

（二）充分挖掘教材資源創(chuàng)設真實的問題情境

基于學科思維培養(yǎng)的化學問題解決創(chuàng)設的問題情景必須真實化，真實的情境與化學知識同時服務于化學問題的解決，更有利于學科思維的培養(yǎng)。不同教材版本都蘊含著豐富的學科思維資源，只是教材顯示大多是學科知識，學科思維是隱性的，教師要充分挖掘教材資源將學科思維顯性化。如充分利用教材中實驗，包括演示實驗、實驗探究、家庭小實驗等；還有化學史、插圖、資料卡片、實驗裝置圖、一段文字、甚至一句話的理解，都可以挖掘出其中蘊藏著的學科思維。同時教師加強理論學習，加深對學科本質的理解，創(chuàng)設真實、可信的問題情境，這種真實問題的解決有利于學生提升解決實際問題的能力。一線教師只有真正理解教材編寫的意圖，發(fā)現(xiàn)教材承載的功能，才能在課堂教學中盡可能地培養(yǎng)學生的學科思維。

[參 考 文 獻]

[1]李藝，鐘昌.談核心素養(yǎng)[J].教育研究，2015（9）.

[2]朱鵬飛.學科核心素養(yǎng)的研究進展及其對中學化學教師的啟示[J].化學教學，2017（1）.

（責任編輯：張華偉）