重視實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)

曹小紅　胡榮華

摘 要：在學(xué)生對(duì)分子和原子已有的知識(shí)基礎(chǔ)上，將教材中實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)創(chuàng)新，指導(dǎo)學(xué)生開展探究活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)化學(xué)熱情，形成科學(xué)的創(chuàng)新思維，更有效地培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新;化學(xué)核心素養(yǎng);宏觀微觀結(jié)合

著名教育家夸美紐斯指出：通過注意的觀察接收到的印象是最能持久的印象。在教學(xué)中不僅重視教材中實(shí)驗(yàn)，也要重視實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，發(fā)展化學(xué)學(xué)科的素養(yǎng)?；瘜W(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生在化學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)和解決化學(xué)相關(guān)問題過程中表現(xiàn)出來的關(guān)鍵素養(yǎng)。本文以《分子和原子》為例，談?wù)劺脛?chuàng)新實(shí)驗(yàn)，發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)。

一、 基于核心素養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)課內(nèi)容是在物質(zhì)的變化和性質(zhì)以及混合物、純凈物等宏觀概念的基礎(chǔ)上，從宏觀世界向微觀粒子的過渡，對(duì)學(xué)生了解微觀世界，形成微觀想象能力至關(guān)重要。微粒觀的建立首先是接受“宏觀物質(zhì)是由微小粒子構(gòu)成”這一事實(shí)，由于微粒平時(shí)看不見，要在學(xué)生的認(rèn)知領(lǐng)域建立起這樣一個(gè)概念是有一定難度的。

學(xué)生掌解了分子的性質(zhì)，就能真正從化學(xué)視角來學(xué)習(xí)化學(xué)，為今后學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)、相對(duì)原子質(zhì)量、相對(duì)分子質(zhì)量、質(zhì)量守恒定律提供依據(jù)，甚至為高中學(xué)習(xí)阿伏加德羅常數(shù)、物質(zhì)的量打基礎(chǔ)。微觀世界的探索有助于學(xué)生逐漸形成“宏觀——微觀”思維方式，因此，本節(jié)知識(shí)在教材安排上起到了承上啟下的作用。

本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，要求也不高，但內(nèi)容抽象，對(duì)于初學(xué)者成功從宏觀向微觀跨越還是有點(diǎn)難度。所以教學(xué)中重視實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，采用實(shí)驗(yàn)探究、證據(jù)推理、歸納總結(jié)方法獲得分子的相關(guān)性質(zhì)，并引導(dǎo)學(xué)生參與解決有關(guān)問題，在教學(xué)實(shí)踐中落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)。

二、 基于化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)分析

（一） 通過實(shí)驗(yàn)探究理解分子、原子的性質(zhì)，享受科學(xué)探究的過程，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任。

（二） 從生活中的常見宏觀現(xiàn)象出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，建立微觀粒子想象表象，學(xué)會(huì)用微觀的觀點(diǎn)解釋現(xiàn)象，建立宏觀辨識(shí)與微觀探析核心素養(yǎng)。

（三） 建立世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的認(rèn)知模型。

三、 基于化學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)過程

（一） 創(chuàng)設(shè)情境，構(gòu)建物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的認(rèn)知模型

創(chuàng)設(shè)問題情境：猜謎活動(dòng)——下面這首詩贊美的是哪種花？“不是人間種，移從月中來。廣寒香一點(diǎn)，吹得滿山開。”

提問：為什么能聞到花香？能不能看到分子的運(yùn)動(dòng)？

說說：還有哪些現(xiàn)象說明分子的真實(shí)存在？

展示苯分子、硅原子構(gòu)成的文字“中國”兩幅照。

設(shè)計(jì)意圖：通過真實(shí)的生活實(shí)例，真切地感受物質(zhì)是由微小的粒子構(gòu)成的。分子的真實(shí)存在，直觀地體會(huì)這些肉眼看不見的微小粒子的不斷運(yùn)動(dòng)。逐漸形成宏觀→微觀→符號(hào)表征認(rèn)知模型，更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

（二） 重視實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，發(fā)展宏觀辨識(shí)和微觀探析

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：請(qǐng)同學(xué)們輕輕地將錐形瓶拿到桌子上，將錐形瓶上注射器中液體慢慢推進(jìn)瓶中，觀察現(xiàn)象及變化的順序。

思考討論：小棉花球變紅的原因。

探究棉花上酚酞變紅的原因？

作出猜想假設(shè)：

猜想1：可能是水使酚酞溶液變紅了。

猜想2：可能是空氣中的物質(zhì)使酚酞溶液變紅了。

猜想3：可能是氨水揮發(fā)出的氨氣溶于酚酞溶液，使酚酞溶液變紅。

設(shè)計(jì)方案，實(shí)驗(yàn)探究，得出結(jié)論 猜想3正確

分析評(píng)價(jià)：比較該裝置與教材中裝置的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約藥品，科學(xué)環(huán)保，操作簡(jiǎn)便。

討論：

1. 為什么無色酚酞變成紅色，而濃氨水沒有變紅色？

2. 分子運(yùn)動(dòng)的速率與哪些因素有關(guān)？

設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)：將現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)為對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

演示實(shí)驗(yàn)：將上述裝置進(jìn)行改進(jìn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)意圖：教學(xué)設(shè)計(jì)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)不僅效果更好，而且現(xiàn)象更有吸引力，不但能讓學(xué)生從理性上認(rèn)識(shí)分子的性質(zhì)，而且從驚奇、震撼等情感體驗(yàn)中感受化學(xué)實(shí)驗(yàn)的魅力。引導(dǎo)學(xué)生用微觀性質(zhì)揭示宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維，充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能。

（三） 從化學(xué)視角關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)

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介紹：阿瑟·阿什金發(fā)明的被稱作“激光鑷子”，獲得2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，“激光鑷子”成功地控制分子等粒子的運(yùn)動(dòng)。

（四） 重視實(shí)驗(yàn)中的證據(jù)推理，培養(yǎng)科學(xué)精神

實(shí)驗(yàn)1：將注射器活塞拉到50 mL處用手指堵住下端小孔，再用力推壓活塞，觀察注射器此時(shí)的讀數(shù)。

實(shí)驗(yàn)2：取一小塊干冰放入其中，裝上活塞并將其推到底部，用手指堵住管口。

分析現(xiàn)象得出結(jié)論：分子間有間隙，壓強(qiáng)越大，分子間隙越小。

學(xué)生活動(dòng)：1. 將注射器中氣體注射入裝有澄清石灰水的小燒杯中，觀察現(xiàn)象。

2. 將注射器活塞拔出，再將剩余的干冰倒入另一個(gè)裝有澄清石灰水的小燒杯中，觀察現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：兩個(gè)燒杯中石灰水都變渾濁。

討論：為什么兩個(gè)燒杯中石灰水都能變渾濁呢？

小結(jié)：構(gòu)成干冰和二氧化碳?xì)怏w的分子都是二氧化碳分子，分子相同，化學(xué)性質(zhì)相同。

設(shè)計(jì)意圖：通過分析在推壓過程中，分子個(gè)數(shù)沒有減少，分子大小沒有減小，從而推理出是分子間隙變小。通過改變對(duì)注射器的壓力大小，推理出分子間隙與壓強(qiáng)的關(guān)系。幫助學(xué)生分析對(duì)比干冰與二氧化碳?xì)怏w都能使澄清石灰水變渾濁的現(xiàn)象原因，推理出“分子相同，化學(xué)性質(zhì)相同”。

四、 教學(xué)反思

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011版）規(guī)定了初中化學(xué)的性質(zhì)和教育目標(biāo)，是初中化學(xué)教學(xué)的基本依據(jù)。根據(jù)《課標(biāo)》指導(dǎo)，“宏觀符結(jié)合”“實(shí)驗(yàn)與探究”“綠色應(yīng)用”“科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任”等是初中化學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分。化學(xué)核心素養(yǎng)融合了化學(xué)知識(shí)與技能、化學(xué)思想觀念、科學(xué)探究與問題解決能力、創(chuàng)新思維和社會(huì)責(zé)任感等多方面內(nèi)容，是三維目標(biāo)的繼承與發(fā)展。

（一） 利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，發(fā)展科學(xué)探究和創(chuàng)新思維

科學(xué)探究是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要手段，是化學(xué)課程要求學(xué)生掌握的重要內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式。實(shí)驗(yàn)探究不僅可以通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，揭示化學(xué)本質(zhì)，更注重引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的化學(xué)問題，能依據(jù)探究目的設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)操作，能對(duì)觀察記錄的實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行加工并獲得結(jié)論;能和同學(xué)交流實(shí)驗(yàn)探究的成果，提出進(jìn)一步探究或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)想。所以實(shí)驗(yàn)探究是初中化學(xué)的核心素養(yǎng)之一。

這節(jié)課教學(xué)中，以教材中實(shí)驗(yàn)為原形，在尊重學(xué)生前認(rèn)知的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)做了些調(diào)整和改進(jìn)，如品紅溶于熱水與冷水的對(duì)比實(shí)驗(yàn)、酒精與水的混合實(shí)驗(yàn)被舍去了。雖然看似拋棄了書中的演示實(shí)驗(yàn)，但是改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)并沒有脫離這些本質(zhì)，只是進(jìn)行了優(yōu)化，更好地教會(huì)學(xué)生認(rèn)識(shí)問題、分析問題、解決問題的方法。分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，改用注射器注射濃氨水，實(shí)驗(yàn)不僅成功避免了氨分子擴(kuò)散到空氣中，現(xiàn)象更明顯，環(huán)保安全，而且節(jié)約藥品，還能通過自下而上的變紅現(xiàn)象，直觀地感受氨分子自下而上的運(yùn)動(dòng)。用推壓注射器得出分子間隙受外因壓強(qiáng)的影響，用注射器中放干冰感受氣體分子間隙大于固體間隙，將注射器中二氧化碳注射入澄清石灰水與干冰放入澄清石灰水現(xiàn)象比較，獲得分子相同化學(xué)性質(zhì)相同。一個(gè)小小的注射器不但完美地完成了所有分子性質(zhì)，而且成功將宏觀現(xiàn)象和微觀粒子性質(zhì)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)從宏觀到微觀的過渡。而且增加了學(xué)生的參與度，提高積極性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維。

新增加的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步探究影響分子的性質(zhì)因素，能更好地幫助學(xué)生理解分子的性質(zhì)，科學(xué)地分析生活中的一些現(xiàn)象的本質(zhì)，解決生活中的問題，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感。

（二） 宏觀辨識(shí)與微觀探析有機(jī)結(jié)合

從宏觀到微觀，從定性到定量，是化學(xué)學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，是進(jìn)一步學(xué)習(xí)化學(xué)的必經(jīng)過程，前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生接觸到的是五彩繽紛的宏觀世界，這節(jié)課通過對(duì)問題的探究和實(shí)踐活動(dòng)，提高學(xué)生的想象新能力，幫助學(xué)生初步認(rèn)識(shí)辯證唯物主義的一些觀點(diǎn)。利用觀察、想象、類比等教學(xué)手段將學(xué)生帶進(jìn)充滿神奇色彩的微觀世界。在教學(xué)中結(jié)合學(xué)生已有的熟悉現(xiàn)象和經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造直觀的情景，從身邊的現(xiàn)象和簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)入手認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微粒性，理解分子的相關(guān)性質(zhì)，學(xué)會(huì)用分子的性質(zhì)解釋生活中的現(xiàn)象，體會(huì)到化學(xué)來源于生活，服務(wù)于生活。

化學(xué)用語教學(xué)是中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)的重要組成部分，是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具，更是培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力的關(guān)鍵，是宏觀物質(zhì)和微觀粒子有機(jī)結(jié)合的符號(hào)表征，化學(xué)用語的教學(xué)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，應(yīng)該從學(xué)生認(rèn)識(shí)微觀粒子開始，就應(yīng)該逐漸地滲透化學(xué)符號(hào)，這樣更符合化學(xué)教學(xué)特點(diǎn)，也能分散書中難點(diǎn)，讓化學(xué)用語不再成為學(xué)習(xí)化學(xué)的分化點(diǎn)。

（三） 合理組織學(xué)生活動(dòng)，發(fā)展科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任

本節(jié)課的活動(dòng)較多，教學(xué)中將學(xué)生活動(dòng)和教師活動(dòng)有機(jī)地結(jié)合到一起，體現(xiàn)學(xué)生的主體、教師的主導(dǎo)地位。學(xué)生分析問題、討論方案、分組實(shí)驗(yàn)、總結(jié)歸納，教師引導(dǎo)幫助學(xué)生，在活動(dòng)中做到“鬧”中取“靜”，充分利用課堂生成的信息，獲取更多的化學(xué)知識(shí)。如：在推壓50 mL氣體實(shí)驗(yàn)中，女生的讀數(shù)比男生要高。這樣一個(gè)很好地動(dòng)態(tài)生成信息，被充分利用起來加以分析，男生力氣大，給氣體施加的壓強(qiáng)更大，氣體分子間間隙更小，所以氣體體積更小。通過真實(shí)的數(shù)據(jù)比較，學(xué)生理解“壓強(qiáng)越大，氣體分子間隙越小”會(huì)輕松容易些。真正做到講到哪兒，練習(xí)到哪兒，評(píng)價(jià)到哪兒的教學(xué)。

（四） 關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)

阿瑟·阿什金發(fā)明的“激光鑷子”，不僅說明分子是不斷運(yùn)動(dòng)的，而且隨著科技的發(fā)展，分子運(yùn)動(dòng)可以人為地控制。引導(dǎo)學(xué)生積極關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感，體會(huì)化學(xué)來源于生活，服務(wù)于生活。

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作者簡(jiǎn)介：

曹小紅，胡榮華，江蘇省南京市，南京市棲霞區(qū)實(shí)驗(yàn)初級(jí)中學(xué)。